基于波导成像的眼睛跟踪制造技术

一种光学系统包括光波导和第一光学元件，该第一光学元件被配置成在第一方向上引导第一光线，该第一光线具有第一圆偏振并以第一入射角照射到第一光学元件上，使得第一光线经由全内反射通过光波导朝向第二光学元件传播。第一光学元件也被配置成在不同于第一方向的第二方向上引导第二光线，该第二光线具有不同于第一圆偏振的第二圆偏振并且以第一入射角照射到第一光学元件上，以使得第二光线远离第二光学元件传播。第二光学元件被配置成将传播通过光波导的第一光线导向检测器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于波导成像的眼睛跟踪
本公开总体上涉及显示设备，并且更具体地涉及头戴式显示设备。背景头戴式显示设备(本文也称为头戴式显示器)作为向用户提供视觉信息的手段越来越受欢迎。例如，头戴式显示设备用于虚拟现实和增强现实操作。眼睛跟踪允许头戴式显示设备确定用户的凝视，并基于用户的凝视方向提供视觉信息。概述因此，在头戴式显示设备中需要一种紧凑且轻便的眼睛跟踪系统。本说明书中公开的系统和方法使用波导和偏振相关光学元件(例如，偏振体全息元件(polarizationvolumeholographicelement)、几何相位透镜等)来应对上述技术挑战和其他技术挑战。偏振相关光学元件操纵具有特定偏振(例如，右旋圆偏振(right-handedcircularpolarization))的光并将该光耦合进入波导，使得光在波导内被引导至离轴(off-axis)位置，在该位置将光从波导耦合出去。这允许将光学元件和检测器放置在远离用户视线的位置(例如，共轴(on-axis)位置)。此外，波导和偏振相关光学元件采用望远镜配置，从而提供(例如，眼睛的)缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，包括：/n光波导；以及/n第一光学元件，其被配置成：/ni)在第一方向上引导第一光线，所述第一光线具有第一圆偏振并以第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第一光线经由全内反射通过所述光波导朝向第二光学元件传播，以及/nii)在不同于所述第一方向的第二方向上引导第二光线，所述第二光线具有不同于所述第一圆偏振的第二圆偏振并以所述第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第二光线远离所述第二光学元件传播，/n其中，所述第二光学元件被配置成将传播通过所述光波导的所述第一光线导向检测器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180518 US 62/673,805;20190211 US 62/804,136;20191.一种光学系统，包括：
光波导；以及
第一光学元件，其被配置成：
i)在第一方向上引导第一光线，所述第一光线具有第一圆偏振并以第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第一光线经由全内反射通过所述光波导朝向第二光学元件传播，以及
ii)在不同于所述第一方向的第二方向上引导第二光线，所述第二光线具有不同于所述第一圆偏振的第二圆偏振并以所述第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第二光线远离所述第二光学元件传播，
其中，所述第二光学元件被配置成将传播通过所述光波导的所述第一光线导向检测器。


2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光学元件包括选自由偏振体全息元件和几何相位透镜组成的组的元件。


3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光线具有大于850nm的波长。


4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述第一光学元件被配置成透射波长小于800nm的第三光线，使得所述第三光线远离所述第二光学元件传播。


5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光学元件设置在所述光波导的第一表面上，使得所述第一光线在照射到所述第一光学元件上之后照射到所述光波导上。


6.根据权利要求1所述的光学系统，还包括所述检测器，其中，照射到所述第一光学元件上的第一光线包括来自对象的成像光，并且所述光学系统被配置成将所述成像光投射到所述检测器上。


7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，引导所述第一光线包括引起所述第一光线的反射和衍射。


8.根据权利要求7所述的光学系统，其中，所述第一光学元件设置在所述光波导的第二表面上，使得所述第一光线在照射到所述第一光学元件上之前照射到所述光波导上。


9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第二光学元件包括选自由偏振体全息元件、几何相位透镜、输出镜和输出光栅组成的组的元件。


10.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光线形成以减小的放大率被中继到所述第二光学元件的光束的一部分。


11.根据权利要求10所述的光学系统，其中，所述光波导还包括中间场透镜，以减小所述光束的放大率。


12.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光学元件还包括提供聚焦光焦度的涂层。


13.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件形成离轴伽利略望远镜。


14.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件形成奥夫纳望远镜。


15.根据权利要求14所述的光学系统，其中，所述奥夫纳望远镜包括三个反射表面，所述三个反射表面中的第二个位于所述光学系统的中间像平面处。


16.一种成像系统，包括：
根据权利要求1所述的光学系统；以及
检测器，其被配置成从所述光学系统接收对象的图像。


17.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述对象包括眼睛，所述检测器包括照相机，所述照相机位于眼睛的视场之外，并且所述第一光学元件位于眼睛的前方，以允许所述照相机对眼睛的直接视图成像。


18.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述成像系统包括在头戴式装置中。


19.一种用于中继眼睛图像的方法，所述方法包括：
在第一光学元件处接收来自用户眼睛的光，其中，所述第一光学元件被配置成：
i)在第一方向上引导第一光线，所述第一光线具有第一圆偏振并以第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第一光线经由全内反射通过光波导朝向第二光学元件传播，以及
ii)在不同于所述第一方向的第二方向上引导第二光线，所述第二光线具有不同于所述第一圆偏振的第二圆偏振并以所述第一入射角照射到所述第一光学元件上，使得所述第二光线远离所述第二光学元件传播，以及
用第二光学元件将所述第一光线从所述光波导导向检测器。


20.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴巴克·埃米尔苏来马尼，帕西·萨里科，耿莹，优素福·尼奥尼·巴克萨姆·苏莱，斯科特·查尔斯·麦克尔道尼，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US