全息场内照明器的制作方法

1.本技术大体上涉及显示设备，且更具体地说，涉及头戴式显示设备。
2.背景
3.头戴式显示设备(本文也称为头戴式显示器或头戴式装置(headset))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。
4.然而，传统头戴式显示器的尺寸和重量限制了头戴式显示器的应用。
5.概述
6.因此，需要紧凑且轻的头戴式显示器，从而增强用户的虚拟现实和/或增强现实体验。
7.特别地，传统头戴式显示设备(例如，被配置用于增强现实操作的传统头戴式显示设备)在用户的眼睛周围的大区域上投射图像，以便在所有注视方向上提供宽视场(例如，以便处理瞳孔转向(pupil steering))。然而，在大区域上投射图像会导致所投射图像的亮度降低。补偿降低的亮度通常需要高强度光源，高强度光源通常又大又重，并且具有高功耗。需要用于确定眼睛瞳孔位置的眼睛跟踪系统，以便将图像投射到朝向眼睛瞳孔缩小的区域上。这种系统继而实现紧凑的、轻的和低功耗的头戴式显示器。另外，在一些情况下，由头戴式显示器显示的内容需要基于用户的凝视方向来更新，这也需要眼睛跟踪系统确定眼睛瞳孔位置。
8.一种跟踪眼睛移动的方法是照亮眼睛的表面，并检测被照亮的图案从眼睛表面的反射(例如，闪光(glint))。为了避免遮挡用户的视场，用于照亮眼睛表面的光源通常定位成远离视场。然而，利用这种照明进行眼睛跟踪具有挑战性，诸如必须考虑不同用户的各种适眼距、眼睑遮挡、虹膜尺寸和瞳孔间距。因此，需要具有场内(in
‑
field)(例如，视场内(in
‑
field
‑
of
‑
view))照明而不遮挡视场的眼睛跟踪系统。
9.与传统眼睛跟踪系统相关联的上述缺陷和其他问题通过所公开的具有对眼睛的场内照明的系统得以减少或消除。
10.根据本发明，提供了一种眼睛跟踪系统，该眼睛跟踪系统包括：全息照明器，其包括：被配置为提供光的光源；以及与光源光学耦合的全息介质，该全息介质被配置为：接收从光源提供的光；并向眼睛同时投射多个分离的光图案；该眼睛跟踪系统还包括检测器，该检测器被配置为检测从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射，以用于确定眼睛瞳孔的定位(location)。
11.可选地，光源是单点光源。可选地，光源定位为远离全息介质的光轴。
12.可选地，全息介质是反射全息介质，其被配置为在全息介质的第一表面上接收来自光源的光，并且通过全息介质的第一表面同时投射多个分离的光图案。可选地，全息介质是透射全息介质，其被配置为在全息介质的第一表面上接收来自光源的光，并且通过全息介质的与全息介质的第一表面相对的第二表面同时投射多个分离的光图案。
13.可选地，多个分离的光图案包括第一光图案和不同于第一光图案并与其分离的第二光图案；并且多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度投射到眼睛，并且多个分离
的光图案中的第二光图案以不同于第一角度的第二角度投射到眼睛。
14.可选地，多个分离的光图案以圆形配置排列。可选地，以圆形配置排列的多个分离的光图案被配置为照亮眼睛表面上直径至少为10mm的区域。
15.可选地，多个分离的光图案以扭曲的配置排列，该配置与眼睛的轮廓表面反向(counter)，使得从眼睛的轮廓表面反射的多个分离的光图案的至少一个子集以非扭曲的配置排列。
16.可选地，全息介质被配置为同时投射多个分离的光图案，使得多个分离的光图案中的每个光图案在眼睛表面附近会聚。可选地，全息介质与波导耦合，以接收从光源提供并传播通过波导的光。可选地，(通过全息介质)向眼睛同时投射多个分离的光图案包括将传播通过波导的光的至少一部分作为多个分离的光图案导向眼睛。
17.根据本发明，还提供了一种头戴式显示设备，头戴式显示设备包括一个或更多个光学元件、被配置为通过一个或更多个光学元件或从一个或更多个光学元件投射光的一个或更多个显示器、以及本文描述的眼睛跟踪系统。
18.可选地，眼睛跟踪系统的全息介质的位置邻近头戴式显示设备的一个或更多个光学元件。可选地，眼睛跟踪系统的光源的位置远离一个或更多个光学元件，使得光源不遮挡一个或更多个显示器。可选地，眼睛跟踪系统的检测器的位置远离一个或更多个光学元件，使得检测器不遮挡一个或更多个显示器。
19.可选地，头戴式显示设备包括组合器，其被配置成将来自一个或更多个显示器的光和来自头戴式显示设备外部的光组合，以用于提供通过来自一个或更多个显示器的光呈现的图像和对应于来自头戴式显示设备外部的光的真实图像的重叠。
20.根据本发明，还提供了一种用于确定眼睛瞳孔定位的方法，该方法包括用光源提供光；用与光源光学耦合的全息介质接收由光源提供的光；以及用全息介质向眼睛同时投射多个分离的光图案。该方法还包括用检测器检测从佩戴者眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射。该方法还包括基于从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射来确定眼睛瞳孔的定位。
21.可选地，确定眼睛瞳孔的定位包括确定反射中多个分离的光图案的至少一个子集的相应定位，并且可选地包括确定反射中多个分离的光图案的相应强度。可选地，确定眼睛瞳孔的定位可以包括确定反射中多个分离的光图案的相应配置。
22.该方法可以包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可以包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以提供与第一宽场光束空间分离的第二宽场光束，以及使第二宽场光束传输通过第三组光学元件以提供多个分离的光图案。该方法还可选地包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
23.可选地，一种用于制造全息介质的系统可以包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以提供第一宽场光束；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及第三组光学元件，其与第二组光学元件光学耦合，并被可选地配置为传输第二宽场光束，以将多个分
离的光图案提供到可光学记录介质上，以形成全息介质。
24.用于制造全息介质的系统可选地包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以将第一宽场光束提供到可光学记录介质上；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及多个透镜，其与第二组光学元件光学耦合，并被配置为接收第二宽场光束，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以形成全息介质。
25.可选地，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可选地包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将与第一宽场光束在空间上分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质，以及通过多个透镜传输第二宽场光束以提供多个分离的光图案。该方法还可以包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
26.可选地，用于制造全息介质的系统包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以将第一宽场光束提供到可光学记录介质上；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及可选的多个棱镜，其与第二组光学元件光学耦合，并且被配置为接收第二宽场光束，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以形成全息介质。
27.可选地，用于制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可以包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将与第一宽场光束在空间上分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质，以及可选地通过多个棱镜传输第二宽场光束以提供多个分离的光图案。该方法还可选地包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
28.可选地，用于制造全息介质的系统包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还可选地包括：第一组光学元件，其被配置为传输光的第一部分，以将第一宽场光束提供到可光学记录介质上；第二组光学元件，其被配置为传输光的第二部分，以提供第二宽场光束；以及可选的多个抛物面反射器，其与第二组光学元件光学耦合，并且被配置为接收第二宽场光束，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以形成全息介质。
29.用于制造全息介质的方法可选地包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可选地包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将与第一宽场光束在空间上分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质上，以及可选地利用多个抛物面反射器反射第二宽场光束以提供多个分离的光图案。该方法还可选地包括同时投射第一宽场光束，并且将多个分离的光图案反射到可光学记录介质上以形成全息介质。
30.用于制造全息介质的系统可选地包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光
分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。可选地，该系统还包括第一组光学元件和可选的一个或更多个衍射光学元件，第一组光学元件被配置为传输光的第一部分，用于将第一宽场光束提供到可光学记录介质上，一个或更多个衍射光学元件被配置为接收光的第二部分，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以用于形成全息介质。
31.用于制造全息介质的方法可以包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可选地包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过一个或更多个衍射光学元件以提供多个分离的光图案，并且可选地将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
32.用于制造全息介质的系统可选地包括被配置为提供光的光源、以及被配置为将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还可选地包括第一组光学元件和多根光纤，第一组光学元件被配置为传输光的第一部分，以将第一宽场光束提供到可光学记录介质上，多根光纤被配置为接收光的第二部分，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以形成全息介质。
33.可选地，用于制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还可选地包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，通过多根光纤传输光的第二部分以提供多个分离的光图案，并且可选地将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
34.根据一些实施例，全息介质由本文描述的任何方法制成。
35.因此，所公开的实施例提供了基于全息介质的眼睛跟踪系统和眼睛跟踪方法、以及用于制造全息介质的设备和方法。
36.附图简述
37.为了更好地理解所描述的各个实施例，应当结合以下附图来参考下面的实施例的描述，在所有附图中，相同的附图标记指示相应的部件。
38.图1是根据一些实施例的显示设备的透视图。
39.图2是根据一些实施例的包括显示设备的系统的框图。
40.图3是根据一些实施例的显示设备的等轴视图(isometric view)。
41.图4a是示出根据一些实施例的全息照明器的示意图。
42.图4b是示出根据一些实施例的全息照明器的示意图。
43.图4c是示出根据一些实施例的全息照明器的示意图。
44.图4d是示出图4a所示全息照明器的示意图。
45.图4e是示出根据一些实施例的全息照明器的示意图。
46.图5a
‑
图5f是示出根据一些实施例的用于眼睛跟踪的光图案的配置的示意图。
47.图6a是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。
48.图6b是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。
49.图6c是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。
50.图6d是示出根据一些实施例的显示设备的示意图。
51.图7a是示出根据一些实施例的从眼睛的一个或更多个表面上反射的多个光图案的图像。
52.图7b是示出根据一些实施例的多个光图案以及多个光图案从眼睛的一个或更多个表面的反射的图像。
53.图8a是示出根据一些实施例的用于制备宽场全息介质的系统的示意图。
54.图8b是示出根据一些实施例的用于制备宽场全息介质的系统的示意图。
55.图8c是示出了根据一些实施例的调整参考光束到可光学记录介质上的方向以制备宽场全息介质的示意图。
56.图9a是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
57.图9b是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的透镜的平面图的示意图。
58.图9c是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的透镜的平面图的示意图。
59.图9d是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
60.图9e是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
61.图9f是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的示意图。
62.图9g是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
63.图9h
‑
图9j是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
64.图9k是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
65.图9l是示出根据一些实施例的用于制备全息介质的光学元件的侧视图的示意图。
66.除非另有说明，否则这些图不是按比例绘制的。
67.详细描述
68.具有场内照明的眼睛跟踪系统提供了对眼睛瞳孔位置的准确并且可靠的确定，因为照明是在眼睛的视场方向上朝向眼睛投射的。这种照明在眼睛的中心区域投射闪光，可以对其进行分析以准确确定眼睛瞳孔的位置。所公开的实施例提供了(i)全息照明器和(ii)用于制造这种提供场内照明的全息照明器的方法和系统。另外，这种全息照明器已经减少了或没有遮挡用户眼睛的视场。
69.在一些实施例中，全息照明器包括远离眼睛视场定位的光源，该光源向位于眼睛场内的全息介质(例如全息膜)投射不可见(例如红外(ir)或近红外(nir))光。
70.现在将参考实施例，其示例在附图中示出。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对各种所描述的实施例的理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施各种所描述的实施例。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络，以免不必要地模糊实施例的各个方面。
71.还应当理解，尽管在某些情况下，术语第一、第二等在本文用于描述各种元素，但这些元素不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，第一表面可以被称为第二表面，类似地，第二表面可以被称为第一表面，而不偏离各种所述实施例的范围。第一表面和第二表面都是表面，但它们不是相同的表面。
72.在本文各种所描述的实施例的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不旨在是限制性的。如在各种所描述的实施例和所附权利要求的描述中所使用的，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包括
复数形式。还应当理解，本文使用的术语“和/或”指的是并包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有可能的组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(includes)”、“包括(including)”、“包含(comprises)”和/或“包含(comprises)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。术语“示例性的”在本文中是在“用作示例、实例或说明”的意义上使用的，而不是在“代表同类中最好”的意义上使用的。
73.图1示出了根据一些实施例的显示设备100。在一些实施例中，显示设备100被配置成佩戴在用户的头上(例如，通过具有眼镜(spectacles)或眼镜(eyeglasses)的形式，如图1所示)或作为将由用户佩戴的头盔的一部分被包括。当显示设备100被配置成佩戴在用户的头上或者作为头盔的一部分被包括时，显示设备100被称为头戴式显示器。替代地，显示设备100被配置用于在固定位置处放置在用户的一只或两只眼睛附近，而不是头戴式的(例如，显示设备100被安装在诸如汽车或飞机的交通工具中，用于放置在用户的一只或两只眼睛前面)。如图1所示，显示设备100包括显示器110。显示器110被配置用于向用户呈现视觉内容(例如，增强现实内容、虚拟现实内容、混合现实内容或其任意组合)。
74.在一些实施例中，显示设备100包括本文参考图2所描述的一个或更多个部件。在一些实施例中，显示设备100包括图2中未示出的附加部件。
75.图2是根据一些实施例的系统200的框图。图2所示的系统200包括显示设备205(其对应于图1所示的显示设备100)、成像设备235和输入接口250，它们各自耦合到控制台210。虽然图2示出了包括一个显示设备205、成像设备235和输入接口250的系统200的示例，但在其他实施例中，系统200中可以包括任何数量的这些部件。例如，可以有多个显示设备205，每个显示设备205具有相关联的输入接口250，并且由一个或更多个成像设备235监控，其中每个显示设备205、输入接口250和成像设备235都与控制台210通信。在替代配置中，不同部件和/或附加部件可以被包括在系统200中。例如，在一些实施例中，控制台210经由网络(例如，互联网)连接到系统200，或者作为显示设备205的一部分是独立的(self
‑
contained)(例如，物理上位于显示设备205内部)。在一些实施例中，显示设备205用于通过添加现实环境的视图来创建混合现实。因此，这里描述的显示设备205和系统200可以传送增强现实、虚拟现实和混合现实。
76.在一些实施例中，如图1所示，显示设备205是向用户呈现媒体的头戴式显示器。由显示设备205呈现的媒体的示例包括一个或更多个图像、视频、音频或它们的某种组合。在一些实施例中，经由外部设备(例如，扬声器和/或耳机)来呈现音频，该外部设备从显示设备205、控制台210或两者接收音频信息并基于该音频信息来呈现音频数据。在一些实施例中，显示设备205使用户沉浸在增强环境中。
77.在一些实施例中，显示设备205还充当增强现实(ar)头戴式装置。在这些实施例中，显示设备205用计算机生成的元素(例如，图像、视频、声音等)来增强物理现实世界环境的视图。此外，在一些实施例中，显示设备205能够在不同类型的操作之间循环。因此，基于来自应用引擎255的指令，显示设备205作为虚拟现实(vr)设备、增强现实(ar)设备、作为眼镜或其某种组合(例如，没有光学校正的眼镜、针对用户进行了光学校正的眼镜、太阳镜或其某种组合)来操作。
78.显示设备205包括电子显示器215、一个或更多个处理器216、眼睛跟踪模块217、调
整模块218、一个或更多个定位器220、一个或更多个位置传感器225、一个或更多个位置照相机222、存储器228、惯性测量单元(imu)230、一个或更多个反射元件260或其子集或超集(例如，具有电子显示器215、一个或更多个处理器216和存储器228而没有任何其他列出的部件的显示设备205)。显示设备205的一些实施例具有不同于这里描述的那些模块的模块。类似地，功能可以以不同于这里描述的方式分布在模块中。
79.一个或更多个处理器216(例如，处理单元或核心)执行存储在存储器228中的指令。存储器228包括高速随机存取存储器，例如dram、sram、ddr ram或其他随机存取固态存储器设备；并且可以包括非易失性存储器，例如一个或更多个磁盘存储设备、光盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。存储器228或者替代地在存储器228内的非易失性存储器设备包括非暂时性计算机可读存储介质。在一些实施例中，存储器228或存储器228的计算机可读存储介质存储用于在电子显示器215上显示一个或更多个图像的程序、模块和数据结构、和/或指令。
80.电子显示器215根据从控制台210和/或处理器216接收的数据来向用户显示图像。在各种实施例中，电子显示器215可以包括单个可调整显示元件或多个可调整显示元件(例如，用户的每只眼睛对应一个显示器)。在一些实施例中，电子显示器215被配置成通过将图像投射到一个或更多个反射元件260上来向用户显示图像。
81.在一些实施例中，显示元件包括一个或更多个发光器件和相应的空间光调制器阵列。空间光调制器是电光像素阵列、光电像素阵列、动态调整由每个器件传输的光量的某种其他器件阵列、或它们的某种组合。这些像素被放置在一个或更多个透镜的后面。在一些实施例中，空间光调制器是lcd(液晶显示器)中基于液晶的像素阵列。发光器件的示例包括：有机发光二极管、有源矩阵有机发光二极管、发光二极管、能够放置在柔性显示器中的某种类型的器件、或它们的某种组合。发光器件包括能够生成用于图像生成的可见光(例如，红色、绿色、蓝色等)的器件。空间光调制器被配置成选择性地衰减单个发光器件、发光器件组、或它们的某种组合。替代地，当发光器件被配置成选择性地衰减单个发射器件和/或发光器件组时，显示元件包括这种发光器件的阵列，而没有单独的发射强度阵列(emission intensity array)。在一些实施例中，电子显示器215将图像投射到一个或更多个反射元件260，反射元件260将至少一部分光朝向用户的眼睛反射。
82.一个或更多个透镜将来自发光器件阵列的光(可选地通过发射强度阵列)引导到每个视窗(eyebox)内的位置，并最终到达用户视网膜的背面。视窗是位于显示设备205附近的用户(例如，佩戴显示设备205的用户)的眼睛所占据的区域，用于观看来自显示设备205的图像。在某些情况下，视窗被表示为10mm
×
10mm的正方形。在一些实施例中，一个或更多个透镜包括一个或更多个涂层，例如抗反射涂层。
83.在一些实施例中，显示元件包括红外(ir)检测器阵列，该ir检测器阵列检测从观看用户的视网膜、从角膜的表面、眼睛的晶状体或它们的某种组合逆反射(retro
‑
reflect)的ir光。ir检测器阵列包括一个ir传感器或多个ir传感器，该多个ir传感器中的每一个对应于观看用户的眼睛瞳孔的不同位置。在替代实施例中，也可以采用其他眼睛跟踪系统。如本文所用，ir是指波长范围从700nm到1mm的光，包括范围从750nm到1500nm的近红外(nir)。
84.眼睛跟踪模块217确定用户眼睛的每个瞳孔的位置。在一些实施例中，眼睛跟踪模块217指示电子显示器215用ir光(例如，经由显示元件中的ir发射器件)照亮视窗。
85.发射的ir光的一部分将通过观看用户的瞳孔，并从视网膜朝向ir检测器阵列逆反射，该ir检测器阵列用于确定瞳孔的位置。替代地，离开眼睛表面的反射光也被用于确定瞳孔的位置。ir检测器阵列扫描逆反射，并在检测到逆反射时识别出哪些ir发射器件处于活动状态。眼睛跟踪模块217可以使用跟踪查找表和所识别的ir发射器件来确定每只眼睛的瞳孔位置。跟踪查找表将ir检测器阵列上接收到的信号映射到每个视窗中的位置(对应于瞳孔位置)。在一些实施例中，跟踪查找表是经由校准过程生成的(例如，用户看图像中的各个已知参考点，并且眼睛跟踪模块217将在看参考点时用户的瞳孔的位置映射到在ir跟踪阵列上接收到的相应信号)。如上面所提到的，在一些实施例中，系统200可以使用除了本文描述的嵌入式ir眼睛跟踪系统之外的其他眼睛跟踪系统。
86.调整模块218基于所确定的瞳孔位置生成图像帧。在一些实施例中，这将离散图像发送到显示器，显示器将子图像平铺在一起，因此连贯的拼接图像将出现在视网膜的背面。调整模块218基于检测到的瞳孔位置调整电子显示器215的输出(即，生成的图像帧)。调整模块218指示电子显示器215的一些部分将图像光传递到所确定的瞳孔位置。在一些实施例中，调整模块218还指示电子显示器不要将图像光传递到除了所确定的瞳孔位置之外的位置。调整模块218可以例如，阻挡和/或停止其图像光落在所确定的瞳孔位置之外的发光器件、允许其他发光器件发射落入所确定的瞳孔位置内的图像光、平移和/或旋转一个或更多个显示元件、动态调整透镜(例如，微透镜)阵列中的一个或更多个有源透镜的曲率和/或屈光力(refractive power)、或者这些操作的某种组合。
87.可选的定位器220是相对于彼此并且相对于显示设备205上的特定参考点位于显示设备205上特定位置的对象。定位器220可以是发光二极管(led)、锥体棱镜(corner cube reflector)、反射标记(reflective marker)、与显示设备205的操作环境形成对比的一种类型的光源、或它们的某种组合。在定位器220是有源的(即，led或其他类型的发光器件)的实施例中，定位器220可以发射在可见光波段(例如，约500nm至750nm)中、在红外波段(例如，约750nm至1mm)中、在紫外波段(约100nm至500nm)中、电磁波谱的某个其他部分或其某种组合中的光。
88.在一些实施例中，定位器220位于显示设备205的外表面下面，该外表面对于由定位器220发射或反射的光的波长是透光的，或者足够薄而基本上不减弱由定位器220发射或反射的光的波长。此外，在一些实施例中，显示设备205的外表面或其他部分在光的波长的可见光波段中是不透光的。因此，定位器220可以在外表面下发射在ir波段中的光，该外表面在ir波段中是透光的，但在可见光波段中是不透光的。
89.imu 230是基于从一个或更多个位置传感器225接收的测量信号来生成校准数据的电子设备。位置传感器225响应于显示设备205的运动而生成一个或更多个测量信号。位置传感器225的示例包括：一个或更多个加速度计、一个或更多个陀螺仪、一个或更多个磁力计、检测运动的另一合适类型的传感器、用于imu 230的误差校正的一种类型的传感器、或者它们的某种组合。位置传感器225可以定位于imu 230的外部、imu 230的内部或者其某种组合。
90.基于来自一个或更多个位置传感器225的一个或更多个测量信号，imu 230生成第一校准数据，该第一校准数据指示相对于显示设备205的初始位置的显示设备205的估计位置。例如，位置传感器225包括测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加
速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏航、横滚)的多个陀螺仪。在一些实施例中，imu 230对测量信号进行快速采样，并从采样的数据计算显示设备205的估计位置。例如，imu 230在时间上对从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度向量，并在时间上对速度向量进行积分以确定显示设备205上参考点的估计位置。替代地，imu 230向控制台210提供所采样的测量信号，控制台210确定第一校准数据。参考点是可以用来描述显示设备205的位置的点。尽管参考点通常可以被定义为空间中的点；但是，在实践中，参考点被定义为显示设备205内的点(例如，imu 230的中心)。
91.在一些实施例中，imu 230从控制台210接收一个或更多个校准参数。如下面进一步讨论的，一个或更多个校准参数用于保持对显示设备205的跟踪。基于接收到的校准参数，imu 230可以调整一个或更多个imu参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些校准参数使得imu 230更新参考点的初始位置，使得其对应于参考点的下一个校准位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个校准位置有助于减少与所确定的估计位置相关联的累积误差。累积误差(也称为漂移误差(drift error))导致参考点的估计位置随着时间的推移偏离参考点的实际位置。
92.成像设备235根据从控制台210接收的校准参数来生成校准数据。校准数据包括显示定位器220的所观察的位置的一个或更多个图像，这些位置由成像设备235可检测。在一些实施例中，成像设备235包括一个或更多个静止照相机、一个或更多个摄像机、能够捕获包括一个或更多个定位器220的图像的任何其他设备、或它们的某种组合。此外，成像设备235可以包括一个或更多个滤波器(例如，用于增加信噪比)。成像设备235被配置成可选地在成像设备235的视场中检测从定位器220发射或反射的光。在定位器220包括无源元件(例如，逆反射器(retroreflector))的实施例中，成像设备235可以包括照亮一些或所有定位器220的光源，这些定位器朝着成像设备235中的光源逆反射光。第二校准数据从成像设备235被传递到控制台210，并且成像设备235从控制台210接收一个或更多个校准参数以调整一个或更多个成像参数(例如，焦距、焦点、帧速率、iso、传感器温度、快门速度、光圈等)。
93.在一些实施例中，显示设备205可选地包括一个或更多个反射元件260。在一些实施例中，电子显示设备205可选地包括单个反射元件260或多个反射元件260(例如，用户每只眼睛一个反射元件260)。在一些实施例中，电子显示设备215将计算机生成的图像投射到一个或更多个反射元件260上，反射元件260继而将图像朝向用户的一只眼睛或两只眼睛反射。计算机生成的图像包括静止图像、动画图像和/或它们的组合。计算机生成的图像包括看起来是二维和/或三维对象的对象。在一些实施例中，一个或更多个反射元件260是部分透光的(例如，一个或更多个反射元件260具有至少15％、20％、25％、30％、35％、50％、55％或50％的透射率)，这允许环境光的传输。在这样的实施例中，由电子显示器215投射的计算机生成的图像与透射的环境光(例如，透射的环境图像)叠加，以提供增强现实图像。
94.输入接口250是允许用户向控制台210发送动作请求的设备。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束应用，或者是在应用内执行特定动作。输入接口250可以包括一个或更多个输入设备。示例输入设备包括：键盘、鼠标、游戏控制器、来自大脑信号的数据、来自人体其他部位的数据、或者用于接收动作请求并将接收到的动作请求传送到控制台210的任何其他合适的设备。由输入接口250接收到的动作请求可以被传送到控制台210，控制台210执行对应于动作请求的动作。在一些实施例中，输入接口250可
以根据从控制台210接收到的指令来向用户提供触觉反馈。例如，当接收到动作请求时，提供触觉反馈，或者控制台210向输入接口250传送指令，使输入接口250在控制台210执行动作时生成触觉反馈。
95.控制台210根据从成像设备235、显示设备205和输入接口250中的一个或更多个接收的信息来向显示设备205提供媒体以呈现给用户。在图2所示的示例中，控制台210包括应用储存器255、跟踪模块250和应用引擎255。控制台210的一些实施例具有与结合图2描述的模块不同的模块。类似地，本文进一步描述的功能可以以不同于这里描述的方式分布在控制台210的部件当中。
96.当应用储存器255被包括在控制台210中时，应用储存器255存储由控制台210执行的一个或更多个应用。应用是一组指令，该组指令当由处理器执行时被用来生成用于呈现给用户的内容。由处理器基于应用生成的内容可以响应于经由显示设备205的移动或输入接口250而从用户接收的输入。应用的示例包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。
97.当跟踪模块250被包括在控制台210中时，跟踪模块250使用一个或更多个校准参数来校准系统200，并且可以调整一个或更多个校准参数以降低显示设备205位置确定中的误差。例如，跟踪模块250调整成像设备235的焦点以获得在显示设备205上的被观察到的定位器的更准确的位置。此外，由跟踪模块250执行的校准还考虑从imu 230接收到的信息。此外，如果失去对显示设备205的跟踪(例如，成像设备235失去至少阈值数量的定位器220的视线)，则跟踪模块250重新校准部分或全部系统200。
98.在一些实施例中，跟踪模块250使用来自成像设备235的第二校准数据来跟踪显示设备205的移动。例如，跟踪模块250使用被观察的定位器根据第二校准数据和显示设备205的模型来确定显示设备205的参考点的位置。在一些实施例中，跟踪模块250还使用来自第一校准数据的位置信息来确定显示设备205的参考点的位置。此外，在一些实施例中，跟踪模块250可以使用第一校准数据、第二校准数据或其某种组合的部分来预测显示设备205的未来位置。跟踪模块250向应用引擎255提供显示设备205的估计位置或预测的未来位置。
99.应用引擎255执行在系统200内的应用，并从跟踪模块250接收显示设备205的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或其某种组合。基于接收到的信息，应用引擎255确定要提供给显示设备205用于呈现给用户的内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则应用引擎255为显示设备205生成反映(mirror)用户在增强环境中的移动的内容。另外，应用引擎255响应于从输入接口250接收到的动作请求来在控制台210上执行的应用内执行动作，并且向用户提供动作被执行的反馈。所提供的反馈可以是经由显示设备205的视觉或听觉反馈或者经由输入接口250的触觉反馈。
100.图3是根据一些实施例的显示设备300的等轴视图。在一些其他实施例中，显示设备300是某种其他电子显示器(例如，数字显微镜、头戴式显示设备等)的一部分。在一些实施例中，显示设备300包括发光器件阵列310和一个或更多个透镜330。在一些实施例中，显示设备300还包括ir检测器阵列。
101.发光器件阵列310朝向观看用户发射图像光和可选的ir光。发光器件阵列310可以是例如，led阵列、微led阵列、oled阵列或它们的某种组合。发光器件阵列310包括发射在可见光中的光的发光器件320(并且可选地包括发射在ir中的光的器件)。
102.在一些实施例中，显示设备300包括发射强度阵列，其被配置成选择性地衰减从发光阵列310发射的光。在一些实施例中，发射强度阵列由多个液晶单元或像素、发光器件组、或它们的某种组合组成。每个液晶单元或者在一些实施例中液晶单元组是可寻址的，以具有特定的衰减水平。例如，在给定时间，一些液晶单元可以被设置为无衰减，而其他液晶单元可以被设置为最大衰减。以这种方式，发射强度阵列能够控制从发光器件阵列310发射的图像光的哪一部分被传递到一个或更多个透镜330。在一些实施例中，显示设备300使用发射强度阵列来促进向用户的眼睛350的瞳孔350的定位提供图像光，并且最小化向视窗中的其他区域提供的图像光的量。
103.一个或更多个透镜330接收来自发射强度阵列(或直接来自发射器件阵列310)的经修改的图像光(例如，经衰减的光)，并将经修改的图像光引导至瞳孔350的定位。
104.可选的ir检测器阵列检测已经从眼睛350的视网膜、眼睛350的角膜、眼睛350的晶状体或其某种组合逆反射的ir光。ir检测器阵列包括单个ir传感器或多个ir敏感检测器(例如光电二极管)。在一些实施例中，ir检测器阵列与发光器件阵列310分离。在一些实施例中，ir检测器阵列被集成到发光器件阵列310中。
105.在一些实施例中，发光器件阵列310和发射强度阵列构成显示元件。替代地，显示元件包括发光器件阵列310(例如，当发光器件阵列310包括可单独调整的像素时)，而不包括发射强度阵列。在一些实施例中，显示元件另外包括ir阵列。在一些实施例中，响应于所确定的瞳孔350定位，显示元件调整发射的图像光，使得显示元件输出的光被一个或更多个透镜330朝向所确定的瞳孔350定位而不是朝向视窗中的其他定位折射。
106.在一些实施例中，除了发光器件阵列310之外，或者代替发光器件阵列310，显示设备300包括与多个滤色器耦合的一个或更多个宽带光源(例如，一个或更多个白色led)。
107.显示设备300还包括全息介质335，其被包含在全息照明器中。
108.图4a是示出根据一些实施例的全息照明器400的示意图。全息照明器400包括光源402和全息介质404。全息介质404是宽场全息介质，用于将多个光图案投射到头戴式显示设备的用户的眼睛表面上，以用于眼睛跟踪目的。在一些情况下，宽场全息介质是指被配置成照亮特征尺寸至少为10mm的区域的全息介质(例如，用多个光图案照亮直径或长度至少为10mm的区域)。在一些实施例中，光源402是单点光源(例如，激光器或led)。在一些实施例中，光源402是宽场光源。在一些实施例中，由光源402提供的光402
‑
1是准直光。
109.在图4a中，光源402定位成远离全息介质404的光轴。在一些实施例中，光源402定位成远离头戴式显示设备的透镜(例如，图3中的透镜330)的光轴。在一些实施例中，光源402定位成远离眼睛408的视场(例如，眼睛408对应于头戴式显示设备的用户的眼睛)。通过提供离轴照明，光源402不会遮挡眼睛408的视场。在一些实施例中，光源402的位置在全息介质404的光轴上。
110.在图4a中，由光源402提供的光402
‑
1被投射朝向全息介质404。全息介质404是具有表面404
‑
1和表面404
‑
2的反射全息介质，表面404
‑
1和表面404
‑
2具有一个或更多个所记录的干涉图案。一个或更多个所记录的干涉图案修改照射在所记录的干涉图案上的光，并且投射一个或更多个全息图案。在图4a中，光402
‑
1由全息介质404的表面404
‑
2接收。全息介质404包括区域412
‑
1、412
‑
2和412
‑
3，它们被配置成与光402
‑
1相互作用并且将分离的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3同时导向眼睛408(例如，向眼睛408反射、衍射等)。在一些实施例
中，如图4a所示，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3会聚在邻近眼睛408的参考平面410
‑
1上，在眼睛408附近产生三个虚拟单点光源。在图4a中，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3各自以不同的角度朝向眼睛408投射。例如，以第一角度将光图案406
‑
1导向眼睛408，以第二角度将光图案406
‑
2导向眼睛408，以第三角度将光图案406
‑
3导向眼睛408。
111.在一些实施例中，全息介质404具有有限的角度和/或光谱选择性。例如，全息介质404反射具有特定波长范围和/或具有特定入射角分布的光402
‑
1，同时透射波长在特定波长范围之外和/或入射角在特定入射角分布之外的光。在一些实施例中，全息介质404反射ir(例如，nir)波长范围内的光。
112.在一些实施例中，全息介质404是体积全息图(也称为布拉格全息图)。体积全息图是指厚度足够大到引起布拉格衍射的全息图，即用于记录体积全息图的记录材料的厚度明显大于用于记录全息图的光的波长。这种全息图具有入射光的光谱选择性、角度选择性和/或相对于入射光的波前剖面(wavefront profile)的选择性。
113.图4b是示出根据一些实施例的全息照明器420的示意图。全息照明器420类似于上面关于图4a描述的全息照明器400，除了全息照明器420包括全息介质424而不是全息介质420。全息介质424包括区域422
‑
1、422
‑
2和422
‑
3，它们被配置成与光402
‑
1相互作用并且将分离的光图案426
‑
1、426
‑
2和426
‑
3同时导向眼睛408(例如，向眼睛408反射、衍射等)。光图案426
‑
1、426
‑
2和426
‑
3不同于图4a的对应光图案，使得光图案426
‑
1、426
‑
3和426
‑
3不会聚在邻近眼睛408的平面上。相反，图4b中的光图案426
‑
1、426
‑
3和426
‑
3在参考平面410
‑
2上具有投射会聚点，该参考平面410
‑
2的位置在全息介质424的与眼睛408对立的一侧(例如，面对全息介质424的表面424
‑
1，使得参考平面410
‑
2比全息介质424的表面424
‑
2更靠近全息介质424的表面424
‑
1)。
114.图4c是示出根据一些实施例的全息照明器430的示意图。全息照明器430类似于上面关于图4a描述的全息照明器400，除了全息照明器430包括全息介质434，全息介质434是具有表面434
‑
1和434
‑
2的透射全息介质。光源402的位置远离全息介质434的光轴并且远离眼睛408的视场。在全息照明器430中，光源402的位置在全息介质434的与眼睛408对立的一侧，面向全息介质434的表面434
‑
1(例如，全息介质434的表面434
‑
1比全息介质434的表面434
‑
2更靠近光源402的位置)。全息介质434包括区域432
‑
1、432
‑
2和432
‑
3，它们被配置成与光402
‑
1相互作用并且将分离的光图案436
‑
1、436
‑
2和436
‑
3同时导向眼睛408。类似于图4a中对应的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3，在一些实施例中，光图案436
‑
1、436
‑
2和436
‑
3会聚在靠近眼睛408的参考平面410
‑
1上，如图4c所示，在眼睛408附近产生三个虚拟单点光源。在一些实施例中，光图案436
‑
1、436
‑
2和436
‑
3具有在参考平面(例如，图4b中的参考平面410
‑
2)上的投影会聚点，该参考平面的位置在全息介质434的相对侧上(例如，面向全息介质434的表面4341)。
115.图4d是示出图4a所示全息照明器400的示意图。如以上关于图4a所解释的，由全息介质404投射的光图案(例如，光图案406
‑
1和406
‑
2)以各自的角度投射到眼睛408。图4a示出了全息照明器400，其中参考线442表示向眼睛408投射的光图案406
‑
1的方向，并且参考线444表示向眼睛408投射的光图案406
‑
2的方向。在图4d中，参考线440对应于眼睛408的光轴。如相应的参考线442和444所示，光图案406
‑
1的方向不同于光图案406
‑
2的方向。在图4d中，光图案406
‑
1是由全息介质404投射的最外面的光图案，相对于参考线440以53度角朝向
眼睛408投射，光图案406
‑
2相对于参考线440以20度角朝向眼睛408投射。在一些实施例中，光图案406
‑
1以范围在30至40度的角度向眼睛408投射。在一些实施例中，光图案406
‑
1以范围在40至50度的角度向眼睛408投射。在一些实施例中，光图案406
‑
1以范围在50至55度的角度向眼睛408投射。在一些实施例中，光图案406
‑
1以45度或更大的角度向眼睛408投射。
116.图4e是示出根据一些实施例的全息照明器450的示意图。全息照明器450包括与波导456耦合的全息介质454。在一些实施例中，全息介质454对应于上面参考图4a描述的全息介质404。波导456与光源402光学耦合，并被配置成接收由光源402投射的光402
‑
1。在一些实施例中，波导包括向内耦合(in
‑
coupling)元件452，或者与向内耦合元件452耦合。在一些实施例中，向内耦合元件452是棱镜或衍射或全息结构(例如，表面浮雕光栅或体积全息图)。向内耦合元件452被配置成接收光402
‑
1并且将光402
‑
1以这样的角度透射到波导456，该角度使得光402
‑
1通过内部反射传播通过波导456，如光402
‑
2所示。全息介质454充当向外耦合(out
‑
coupling)元件，使得当传播通过波导456的光402
‑
2与全息介质相互作用时，光作为多个光图案(例如，光图案454
‑
1和454
‑
2)发射。在一些实施例中，光图案454
‑
1和454
‑
2对应于上面关于图4a描述的朝向眼睛408反射的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3。在一些实施例中，具有波导456的全息照明器450被配置成在平行于全息介质454的光轴的方向上减小光源402和全息介质454之间的距离，从而使全息照明器450更加紧凑。
117.图5a
‑
图5f是示出根据一些实施例的用于眼睛跟踪的光图案的配置的示意图。图5a
‑
图5f所示的示例光图案用于眼睛的场内照明。在一些实施例中，为了眼睛跟踪的目的，用ir光或nir光照亮眼睛(例如，用ir光或nir光照亮图5a
‑
图5f所示的光图案)。在一些实施例中，图5a
‑
图5f所示的光图案被配置成照亮眼睛表面上具有至少10mm的特征尺寸(例如，直径或宽度)的区域。图5a
‑
图5f所示的配置包括以均匀或非均匀配置排列的多个不同且分离的光图案(例如，图像对象或图像结构，诸如图5a中的光图案502
‑
1、502
‑
2和502
‑
3)。在一些实施例中，多个分离的光图案中的图案数量在5和2000之间。在一些实施例中，特定配置中的光图案的数量在七和二十之间。在一些实施例中，光图案的数量在20和1000之间。在一些实施例中，光图案的数量在1000和2000之间。在一些实施例中，光图案具有一个或更多个预定形状，诸如圆形(例如，光斑)、条纹、三角形、正方形、多边形、十字、正弦对象和/或任何其他均匀或非均匀形状。
118.图5a示出了包括七个分离的光图案(例如，光图案502
‑
1、502
‑
2和502
‑
3)的配置502。在图5a中，每个光图案具有圆形的形状(例如，实心圆或空心圆)。多个光图案(例如，光图案502
‑
1和502
‑
2等)以圆形配置排列，其中光图案502
‑
3的位置在圆形配置的中心。在一些实施例中，配置502包括以多个同心圆(例如，2、3、4、5个圆或更多)的方式排列的光图案。在一些实施例中，配置502不包括中心光图案(例如，光图案502
‑
3)。
119.图5b示出了矩形配置504，其包括多个(例如，八个)分离的条形光图案(例如，光图案504
‑
1和504
‑
2)。
120.图5c示出了配置506，配置506包括以二维配置(例如，矩形配置)排列的多个光图案。在图5c中，多个光图案排列成多行和多列(例如，144个光图案排列成十二行和十二列)。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有均匀的间隔，并且在不同于第一方向的第二方向(例如，第二方向正交于第一方向)上具有均匀的间隔。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有第一间距，并且在第二方向上具有不同于第一间距的
第二间距。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有均匀的间距，并且在第二方向上具有不均匀的间距。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有均匀的中心到中心距离，并且在第二方向上具有均匀的中心到中心距离。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有第一中心到中心距离，并且在第二方向上具有不同于第一中心到中心距离的第二中心到中心距离。在一些实施例中，多个光图案被排列成在第一方向上具有均匀的中心到中心距离，并且在第二方向上具有不均匀的中心到中心距离。
121.在图5c中，每个光图案具有相同的形状(例如，正方形、矩形、三角形、圆形、椭圆形、卵圆形、星形、多边形等)。
122.图5d类似于图5c，除了在图5d中，多个光图案的配置507包括第一组光图案506
‑
1和第二组光图案506
‑
2，第一组光图案506
‑
1各自具有第一形状(例如，正方形或矩形)，第二组光图案506
‑
2各自具有不同于第一形状的第二形状(例如，圆形)。
123.图5e示出了配置508(例如，如图5e所示的枕形形状、桶形等)，包括扭曲的方形形状光图案(例如，光图案508
‑
1和508
‑
2等)。图5e中所示的配置508被配置成考虑眼睛的外形表面轮廓，使得当光图案的配置508或光图案的配置508的至少一部分从眼睛的表面反射时，捕获的反射(例如，反射的闪光)以非扭曲的配置(例如，以矩形布置)排列。例如，图5e所示的以枕形形状排列的光图案的配置508被配置成使得光图案的配置508的反射投射以矩形配置排列的光图案的至少一个子集(例如，被眼睛表面反射的光图案的图像示出了如图5c所示的以矩形布置排列的光图案)。
124.图5f示出了以枕形配置510排列的光图案的图像。图5f所示的光图案(例如，光图案510
‑
1、510
‑
2和510
‑
3)具有圆形形状。
125.在一些实施例中，相应配置的光图案具有相同的特征，诸如形状、尺寸、强度和/或波长。在一些实施例中，相应配置的光图案具有不同的特征。例如，在图5f中，光图案510
‑
1相比光图案510
‑
2具有更小的尺寸。在一些实施例中，光图案510
‑
1相比光图案510
‑
2以更低的强度照亮。在一些实施例中，光图案510
‑
1用与光图案510
‑
2不同的波长照亮。
126.图6a是示出根据一些实施例的显示设备600的示意图。在一些实施例中，显示设备600被配置成向用户提供虚拟现实内容。在一些实施例中，显示设备600对应于上面参考图1描述的显示设备100。在图6a中，显示设备600包括光源402、全息介质404、检测器602、显示器610和一个或更多个透镜608。与光源402光学耦合的全息介质404作为上面参考图4a描述的全息照明器工作。光源402提供由全息介质404接收的光402
‑
1，然后全息介质404将光作为光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3投射到眼睛408。检测器602捕获从眼睛408的表面(例如巩膜)反射的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的至少一部分的图像(例如，由光线608
‑
1限定的区域的图像)，该图像由全息介质404导向检测器602，用于确定眼睛408的瞳孔的位置。
127.眼睛跟踪系统的全息介质404、光源402和检测器602被配置成确定眼睛408的瞳孔的位置和/或在眼睛408朝向不同凝视方向转动时跟踪其移动。在一些实施例中，眼睛跟踪系统对应于本文参考图2描述的眼睛跟踪模块217、与其耦合、或被包括在其中。在一些实施例中，检测器602是ir和/或nir照相机(例如，静态照相机或摄像机)或其他ir和/或nir敏感光电检测器(例如，光电二极管阵列)。在一些实施例中，确定瞳孔的位置包括确定在瞳孔的x
‑
y平面(例如，参考平面408
‑
1)上瞳孔的位置。在一些实施例中，x
‑
y平面是曲线平面。在一些实施例中，检测器602与光源402集成。在一些实施例中，由光源402投射的光(例如，光
402
‑
1)和由检测器602捕获的图像(例如，由光线608
‑
1限定的区域的图像)具有相同的光路(或平行光路)，并且由相同的光学元件(例如，全息介质404)透射或引导。
128.在一些实施例中，眼睛408的瞳孔的位置基于检测到的闪光的代表性强度(intensity or intensities)来确定。在一些实施例中，基于检测到的闪光的入射角来确定瞳孔的位置(例如，显示设备600包括一个或更多个光学元件来确定检测到的闪光的入射角)。例如，通过将反射光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的入射角与眼睛408表面的估计表面轮廓进行比较来确定瞳孔的位置。眼睛的表面轮廓并不对应于完美的球体，而是在包括角膜和瞳孔的区域具有不同的曲率。因此，可以通过确定眼睛的表面轮廓来确定瞳孔的位置。
129.在一些实施例中，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的至少一部分照射在眼睛408的除巩膜之外的其他表面上(例如，瞳孔)。在一些实施例中，瞳孔的位置基于照射在巩膜上和照射在眼睛408的其他表面上的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的一部分来确定。在一些实施例中，眼睛408的瞳孔的位置基于照射在巩膜和瞳孔上的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的一部分的强度之间的差异(和/或比率)来确定。例如，在眼睛巩膜上反射的光图案部分的强度高于在瞳孔上反射的光图案部分的强度，因此可以基于强度差来确定瞳孔的定位。
130.在一些实施例中，眼睛408的瞳孔的位置基于由全息照明器投射的配置(例如，以上关于图5a
‑
图5f描述的配置)和由检测器602捕获的配置的差异来确定。例如，当具有特定配置的光被眼睛408的非平坦表面反射时，结构化图案被修改(例如，扭曲)。然后，基于扭曲的结构化图案来确定眼睛408的非平坦表面轮廓，并且基于表面轮廓来确定瞳孔的位置。
131.在图6a中，光源402和检测器602定位成远离全息介质404的光轴，也远离一个或更多个透镜608和显示器610的光轴。例如，光源402和检测器602的位置在头戴式显示设备的镜腿和/或框架上。此外，光源402和检测器602的位置远离眼睛408的视场，使得它们不遮挡显示器610。在图6a中，全息介质404的位置在一个或更多个透镜608附近。全息介质404被配置成在眼睛408的视场中提供光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3。在图6a中，全息介质404是反射全息介质，并且光源402被定位成照亮全息介质404的、被配置成面向眼睛408的表面。
132.在一些实施例中，全息介质404是波长选择性的，从而反射特定波长范围的光402
‑
1，同时透射其他波长的光，诸如来自显示器610的光。在一些实施例中，用于眼睛跟踪的光402
‑
1是ir光或nir光，因此不干扰从显示器610投射的可见光。
133.图6b是示出根据一些实施例的显示设备620的示意图。显示设备620类似于上面关于图6a描述的显示设备600，除了全息介质404是透射全息介质，并且光源402被定位成照亮全息介质404的、被配置成背向眼睛408的表面(例如，被配置成面向显示器610的表面)。
134.图6c是示出根据一些实施例的显示设备630的示意图。显示设备630包括用于眼睛408
‑
a(例如，头戴式显示设备630的用户的左眼)的显示设备600
‑
a和用于眼睛408
‑
b(例如，头戴式显示设备630的用户的右眼)的显示设备600
‑
b。在一些实施例中，显示设备600
‑
a和600
‑
b中的每一个对应于上面关于图6a描述的显示设备600。在一些实施例中，头戴式显示器包括两个显示设备，每个对应于上面关于图6b描述的显示设备620。在一些实施例中，显示设备630对应于上面参考图1描述的显示设备100。
135.图6d是示出根据一些实施例的显示设备640的示意图。显示设备640类似于上面关于图6a描述的显示设备600，除了显示设备640被配置成向用户提供增强现实内容。显示设备640包括位置在光源402附近(例如，位置在头戴式显示设备的镜腿上)的显示器642(或投
光器)。显示器642向光束组合器644投射光642
‑
1。光束组合器644向眼睛408反射和/或引导至少一部分光642
‑
1。光束组合器644将光642
‑
1与来自显示设备640外部的光(例如，光650)(例如，环境光)组合，使得由光642
‑
1表示的图像与由光650提供的现实世界图像重叠，或由光642
‑
1表示的图像叠加在由光650提供的现实世界图像上。在一些实施例中，光束组合器644是偏振相关反射器，其被配置成反射具有第一偏振的光，并透射具有不同于第一偏振的第二偏振的光。在一些实施例中，光束组合器644是角度相关的反射器，其被配置成反射具有第一入射角的光并透射具有不同于第一入射角的第二入射角的光(例如，第二入射角小于第一入射角)。
136.图7a是示出根据一些实施例的投射在眼睛的一个或更多个表面上(并从其反射)的多个光图案的图像。图7a的部分a和b是当参考眼睛处于不同位置时，由眼睛跟踪系统的检测器(例如，上面参考图6a描述的显示设备600的检测器602)捕获的模型眼睛的图像。图7a的部分a示出了当参考眼睛处于第一位置时以圆形排列的多个闪光(包括闪光702
‑
a)，并且图7a的部分b示出了当参考眼睛处于第二位置时的多个闪光(包括闪光702
‑
b)。可以基于捕获的图像来确定参考眼睛的瞳孔的位置。在一些实施例中，参考眼睛的瞳孔的位置基于相应闪光的强度来确定。例如，部分a中的闪光702
‑
a具有比部分b中相应的闪光702
‑
b更低的强度。这指示眼睛的瞳孔向闪光702
‑
b倾斜(例如，闪光702
‑
b投射在瞳孔上，使得闪光702
‑
b不被反射或者以比从眼睛虹膜反射的闪光更低的强度被反射)。在一些实施例中，参考眼睛的瞳孔的位置基于相应闪光的定位诸如闪光702
‑
a和702
‑
b的定位来确定。
137.图7b是示出根据一些实施例的由光源投射的多个光图案(图7b的部分a)和从眼睛的一个或更多个表面成像的多个光图案(图7b的部分b)的图像。部分a是由全息照明器投射的多个分离的图像图案(例如，多个光图案704)的示例图像。部分a中的图案以枕形配置(例如，对应于参考图5e描述的配置)排列。枕形配置被配置成与眼睛的表面轮廓反向，使得从眼睛表面反射的光图案以非扭曲配置(例如，矩形)进行配置。图7b的部分b是由眼睛跟踪系统的检测器(例如，上面关于图6a描述的显示设备600的检测器602)捕获的示例性图像。图7b的部分b中的图像示出了从参考眼睛的一个或更多个表面反射的以矩形配置排列的多个闪光706。在一些实施例中，基于检测到的闪光(例如，相应闪光的强度和/或存在
‑
不存在)来确定参考眼睛的瞳孔的位置。在图7b中，部分a中的枕形形状被参考眼睛的表面轮廓修改为具有部分b中所示的矩形形状。瞳孔的位置是基于参考眼睛的表面轮廓确定的(参考眼睛的表面轮廓是基于检测到的闪光的排列确定的)。
138.图8a是示出根据一些实施例的用于生成宽场全息介质的系统800的示意图。系统800包括光源802。在一些实施例中，光源802是点光源(例如，激光器)。在一些实施例中，光源802提供的光束830是相干光。光源802可选地与用于修改光束830的多个光学部件光学耦合，诸如扩展光束830的光束扩展器804和用于调整光束830的光束尺寸的光圈806。在一些实施例中，由光源802提供的光束830具有直径小于1mm的光束尺寸，然后该光束尺寸被扩展为直径大于10mm的光束尺寸，该光束尺寸进而被光圈806截取(clipped)为直径在7mm和9mm之间的光束尺寸。
139.在一些实施例中，系统800包括偏振器808，并且光束830的偏振由偏振器808调整。例如，在一些实施方式中，偏振器808是被配置成调整线性偏振光的方向的半波片。
140.在图8a中，光束830被分束器810分成两个物理分离的光束832
‑
a和834
‑
a。在一些
实施例中，分束器810是50/50反射器(例如，光束832
‑
a和光束834
‑
a具有相同的强度)。在一些实施例中，分束器810是偏振分束器，其将光束830分成具有第一偏振(例如，垂直方向上的偏振)的光束832
‑
a和具有第二偏振(例如，水平方向上的偏振)的光束834
‑
a。在一些实施例中，半波片(例如，偏振器808)和偏振分束器(例如，分束器810)的组合用于调整光束832
‑
a和834
‑
a的强度和/或调整光束832
‑
a和834
‑
a的强度比。例如，在一些实施方式中，通过改变半波片的定向，调整强度。在一些实施例中，光束832
‑
a和834
‑
a中的一个或更多个的偏振还由一个或更多个偏振器(例如，偏振器812，其可以是半波片)调整。在图8a中，第二组光学元件800
‑
b中的偏振器812调整光束834
‑
a的偏振，以对应于光束832
‑
a的偏振。在一些实施方式中，偏振器812被包括在第一组光学元件800
‑
a中，用于调整光束832
‑
a的偏振。
141.光束832
‑
a例如通过分束器810被导向第一组光学元件800
‑
a。第一组光学元件800
‑
a包括提供宽场照明的光学元件，该宽场照明在全息介质的形成中充当参考光。在一些实施例中，第一组光学元件800
‑
a包括反射器822
‑
1，其将光束832
‑
a导向透镜824
‑
1。在一些实施例中，第一组光学元件800
‑
a包括透镜824
‑
1，透镜824
‑
1用于扩展光束834
‑
a并向可光学记录介质826传输宽场光束832
‑
b。在一些实施例中，第一组光学元件800
‑
a包括图8a所示的光学部件的子集或超集。例如，第一组光学元件800
‑
a可以包括图8a中未示出的其他光学元件，用于在可光学记录介质826上提供宽场照明。在一些实施方式中，第一组光学元件800
‑
a可以不包括在图8a中被示为第一组光学元件800
‑
a的部件的一个或更多个光学元件。宽场光束具有这样的光斑尺寸：该光斑尺寸适用于用单次曝光照亮可光学记录介质826上的区域，以用于形成上面参考图4a
‑
图4d描述的任何全息介质。在一些实施例中，宽场光束是指特征尺寸(例如，直径或宽度)至少为10mm的光斑尺寸的光束。在一些实施例中，宽场光束是指具有特征尺寸(例如，直径或宽度)至少为100mm的光斑尺寸的光束。在一些实施例中，透镜824
‑
1是显微镜物镜(例如，透镜824
‑
1是具有20倍放大倍数和0.4的数值孔径的显微镜物镜)。在一些实施例中，透镜824
‑
1是包括两个或更多透镜的透镜组件。可选地，透镜824
‑
1与光圈828
‑
1光学耦合，用于调整光束832
‑
b的尺寸。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在5mm和6mm之间。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在6mm和7mm之间。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在7mm和8mm之间。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在8mm和9mm之间。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在9mm和10mm之间。在一些实施例中，光圈828
‑
1的直径在10mm和11mm之间。在一些实施例中，反射器822
‑
1是可调整的反射器，该反射器被配置用于调整光束832
‑
a的方向，从而调整从透镜824
‑
1向可光学记录介质826传输的宽场光束832
‑
b的方向。在一些实施方式中，宽场光束832
‑
b在可光学记录介质826的表面826
‑
1上提供直径至少为10mm(例如，100mm或以上)的单次离轴照明。
142.在一些实施例中，可光学记录介质826包括光敏聚合物、卤化银、双色明胶和/或其他标准全息材料。在一些实施例中，可光学记录介质826包括其他类型的波前成形材料(例如，超材料、偏振敏感材料等)。在一些实施例中，可光学记录介质826具有比光832
‑
b和834
‑
b的波长大得多的厚度(例如，表面826
‑
1和826
‑
2之间的距离)，以便记录体积全息图。
143.在一些实施例中，可光学记录介质826与波导(例如，图4e中的波导456)耦合，以便记录全息介质(例如，全息介质454)，该全息介质被配置成接收传播通过波导的光，如上文关于图4e中的全息照明器450所述。
144.光束834
‑
a被分束器810导向第二组光学元件800
‑
b。第二组光学元件800
‑
b包括用
于向第三组光学元件800
‑
c提供宽场照明的光学元件。
145.在一些实施例中，第二组光学元件800
‑
b包括透镜814
‑
1和抛物面反射器816。在一些实施例中，第二组光学元件800
‑
b包括图8a所示的光学部件的子集或超集。例如，第一组光学元件800
‑
a可以包括图8a中未示出的其他光学元件，用于向第三组光学元件800
‑
c提供宽场照明。在一些实施方式中，第二组光学元件800
‑
b可以不包括作为图8a中第二组光学元件800
‑
b的部件示出的一个或更多个光学元件。
146.在一些实施例中，透镜814
‑
1是被配置成扩展光束834
‑
a的显微镜物镜(例如，透镜814
‑
1是具有20倍放大倍数和0.4的数值孔径的显微镜物镜)。在一些实施例中，透镜814
‑
1是包括两个或更多透镜的透镜组件。在图8a中，透镜814
‑
1向抛物面反射器816传输光束834
‑
a。抛物面反射器816将光束834
‑
a准直，并且将准直的宽场光束834
‑
b反射向第三组光学元件800
‑
c。在一些实施例中，抛物面反射器816的位置为相对于传输通过透镜814
‑
1的光束834
‑
a的光轴成45度角。在一些实施例中，透镜814
‑
1和抛物面反射器816的组合扩展了光束834
‑
a，使得光束834
‑
b的光束直径为10mm或更大。例如，透镜814
‑
1和抛物面反射器816的组合被配置成将光束直径为8mm的光束834
‑
a扩展成光束直径为100mm的宽场光束834
‑
b。
147.在图8a中，第二组光学元件800
‑
b的抛物面反射器816被定位成与由可光学记录介质826形成的全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的轴)相交。在一些实施方式中，抛物面反射器816沿垂直于可光学记录介质826的方向将光束834
‑
b反射到可光学记录介质826上，从而在可光学记录介质826的表面826
‑
2上提供同轴照明，而光束832
‑
b在可光学记录介质826的表面826
‑
1上提供离轴照明。
148.第三组光学元件800
‑
c接收宽场光束834
‑
b，并将该光束作为多个光图案836投射到可光学记录介质826，以用于形成全息介质。系统800被配置成形成上面参考图4a
‑
图4b描述的全息介质。由系统800形成的全息介质被配置成投射诸如以上参考图5a
‑
图5f描述的任何配置的配置。在一些实施例中，第三组光学元件800
‑
c包括聚光透镜(condenser lens)818和透镜820。聚光透镜818被配置成使宽场光束834
‑
b传输通过透镜820。在一些实施例中，聚光透镜818将宽场光束834
‑
b聚焦到参考光瞳(例如，参考光瞳的位置对应于显示设备的用户的眼睛(诸如图6a中的眼睛408)的瞳孔的位置)。下面参考图9a
‑
图9l描述第三组光学元件800
‑
c的不同实施例。
149.图8b是示出根据一些实施例的用于生成宽场全息介质的系统840的示意图。系统840类似于上面参考图8a描述的系统800，除了图840中包括反射镜822
‑
2、透镜824
‑
2和光圈828
‑
2的第一组光学元件800
‑
a被配置成将宽场光束832
‑
b提供到可光学记录介质826的表面826
‑
2上(例如，第一组光学元件800
‑
a和第二组光学元件800
‑
b两者将宽场光束832
‑
b和834
‑
b提供到可光学记录介质826的同一表面上)。系统840被配置成形成上面参考图4c描述的全息介质。
150.图8c是示出根据一些实施例的选择参考光束832
‑
b到可光学记录介质826上的方向以生成宽场全息介质的示意图。图8c的部分a示出了上面参考图8a描述的系统800的一部分，包括透镜824
‑
1，该透镜通过光圈828
‑
1将光束832
‑
b传输到可光学记录介质826上。角度a’描述了光束832
‑
b相对于垂直于可光学记录介质826的参考线的、由透镜824
‑
1传输向可光学记录介质826的角度。图8c的部分b示出了上面关于图4a描述的全息照明器400，其中光源402和全息介质404向眼睛408投射多个光图案。角度a”描述了光源402相对于垂直于全息
介质404的参考线的向全息照明器404投射光402
‑
1的角度。在一些实施例中，部分a中的光束832
‑
b向可光学记录介质826传输的角度a’被选择为对应于光源402将光402
‑
1导向全息介质404的角度a”。在一些实施例中，角度a’由图8a所示的反射器822
‑
1调整。
151.图9a是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件900的侧视图的示意图。光学元件900类似于上面参考图8a描述的第三组光学元件800
‑
c。在图9a中，示出了透镜820
‑
1的三个透镜(例如，透镜820
‑
a、820
‑
b和820
‑
c)。从系统800中的第二组光学元件800
‑
b接收的宽场光束834
‑
b透射通过聚光透镜818。聚光透镜818被配置成通过透镜820
‑
1向参考光瞳903(例如，在一些情况下，参考光瞳903对应于显示设备的用户的眼睛(诸如图6a中的眼睛408)的瞳孔)传输宽场光束834
‑
b。在一些实施例中，聚光透镜818的直径范围是从50mm到100mm。在一些实施例中，聚光透镜818的直径为75mm。
152.聚光透镜818与透镜820
‑
1(包括透镜820
‑
a、820
‑
b和820
‑
c)光学耦合。在一些实施例中，透镜820
‑
1附接到聚光透镜808或与聚光透镜808耦合。在一些实施例中，透镜820
‑
1的位置在聚光透镜808附近，但与聚光透镜808分离。在一些实施例中，透镜820
‑
1的位置在可光学记录介质826附近。透镜820
‑
1的每个透镜将宽场光束834
‑
b的相应部分聚焦为光图案836的相应光图案。在图9a中，透镜820
‑
a将光束834
‑
b的一部分投射为图案836
‑
a，透镜820
‑
b将光束834
‑
b的一部分投射为图案836
‑
b，透镜820
‑
c将光束834
‑
b的一部分投射为图案836
‑
c。图案836
‑
a以不同于图案836
‑
b的投射角度的角度向可光学记录介质826投射。光图案836
‑
a和836
‑
b向参考眼睛投射的角度对应于图4d中光图案406
‑
1和406
‑
2向眼睛408的瞳孔投射的角度。在一些实施例中，由作为透镜820
‑
1的最外层透镜的透镜820
‑
a投射的光图案836
‑
a被投射向参考光瞳903(例如，对应于图4d中的眼睛408的参考光瞳903)。在一些实施例中，光图案836
‑
a以范围在40至50度的角度向参考光瞳903投射。在一些实施例中，光图案836
‑
a以范围在50至55度的角度向参考光瞳903投射。在一些实施例中，光图案836
‑
a以45度或更大的角度向参考光瞳903投射。
153.在图9a中，光图案836会聚在参考平面902上。参考平面902的位置在可光学记录介质826和透镜820
‑
1之间。在一些实施例中，参考线902对应于图4a所示的参考线410
‑
1。在一些实施例中，光学元件900被配置成形成对应于图4a中的全息介质404的全息介质。全息介质向眼睛408透射光图案406
‑
1、406
‑
2和402
‑
3，使得光图案406
‑
1、406
‑
2和402
‑
3的会聚点在眼睛408的表面附近产生多个虚拟单点光源。在一些实施例中，光学元件900被配置成形成对应于图4b中的全息介质424的全息介质，其向眼睛408透射光图案426
‑
1、426
‑
2和426
‑
3，使得光图案426
‑
1、426
‑
2和426
‑
3的投射会聚点在全息介质424的对立侧(例如，面对全息介质424的表面424
‑
1)上产生多个虚拟单点光源。
154.在一些实施例中，透镜820
‑
1与多个光学衰减器(例如，衰减器904
‑
a和904
‑
b)耦合。衰减器904
‑
a与透镜820
‑
a耦合，并被配置成使光图案836
‑
a的强度衰减。衰减器904
‑
b与透镜820
‑
b耦合，并被配置成使光图案836
‑
b的强度衰减。在一些实施例中，衰减器是可调衰减器。在一些实施例中，衰减器是固定强度的衰减器。
155.在一些实施例中，透镜820
‑
a和820
‑
b是微透镜。在一些实施例中，透镜820
‑
1排列成微透镜阵列。透镜820
‑
1包括范围从七到2000的多个透镜。在一些实施例中，透镜数量是从七到20个透镜。在一些实施例中，透镜数量是从20到1000个透镜。在一些实施例中，透镜数量是从1000到2000个光透镜。在一些实施例中，透镜820
‑
1的每个透镜投射对应于全息介
质上的区域的光图案，使得每个区域被配置成透射光图案(例如，图4a中的全息介质404的区域412
‑
1、412
‑
2和412
‑
3透射相应的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3)。在一些实施例中，透镜820
‑
1以圆形、矩形、正方形、三角形、多边形、扭曲配置(例如枕形配置)和/或任何其他均匀或非均匀配置排列。透镜820
‑
1被排列成形成干涉图案，该干涉图案产生全息介质，该全息介质投射以特定配置(包括上面参考图5a
‑
图5f描述的任何配置)排列的多个分离的光图案。
156.图9b是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的透镜820
‑
2(例如，透镜阵列)的平面图的示意图。在一些实施例中，透镜820
‑
2对应于参考图9a描述的透镜820
‑
1(例如，透镜820
‑
1以图9b所示的配置排列)。图9b包括以矩形配置排列的20
×
20透镜阵列。
157.图9c是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的透镜820
‑
3的平面图的示意图。在一些实施例中，透镜820
‑
3对应于参考图9a描述的透镜820
‑
1(例如，透镜820
‑
1以图9c所示的配置排列)。图9c包括透镜阵列，该透镜阵列包括处于圆形配置的八个透镜。
158.图9d是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件900的侧视图的示意图。在一些实施例中，透镜921包括30个或更多透镜(例如，透镜的微透镜阵列)。图9d还示出了透射通过聚光透镜818并作为多个光图案936由透镜820
‑
1向可光学记录介质826投射的多条光线的光路。
159.图9e是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件910的侧视图的示意图。除了光学元件910包括棱镜912(例如，棱镜912
‑
a和912
‑
b)以外，光学元件910类似于上面参考图8a描述的第三组光学元件800
‑
c，用于在可光学记录介质826上提供多个光图案(例如，光图案836)以形成全息介质。棱镜912被配置成接收宽场光束834
‑
b，并将该光束作为多个光束投射到可光学记录介质826上。在一些实施例中，选择棱镜912的数量和/或棱镜912的配置，以提供本文所述的多个光图案的任何配置(例如，图5a
‑
图5f所示的配置)。在一些实施例中，棱镜912与透镜921光学耦合，如图9e所示。透镜921接收由棱镜912投射的多个光束，并以类似于参考图9a描述的透镜820
‑
1的方式向可光学记录介质826投射多个光图案。
160.在图9e中，透镜921和棱镜912以圆顶配置排列在可光学记录介质826附近，使得外围棱镜和透镜(例如，棱镜912
‑
a和透镜921
‑
a)的位置比位置在中心的棱镜和透镜(例如，棱镜912
‑
b和透镜921
‑
b)更靠近可光学记录介质826。例如，棱镜912
‑
a和可光学记录介质826之间的距离d1小于棱镜912
‑
b和可光学记录介质826之间的距离d2。类似地，透镜921
‑
a和可光学记录介质826之间的距离小于透镜921
‑
b和可光学记录介质826之间的距离。
161.图9f是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件910的示意图。图9f示出了包括与透镜921光学耦合的棱镜912的光学元件910的三维视图。在一些实施例中，以限定圆顶配置的多个同心圆排列棱镜912。在图9f中，棱镜912包括以圆顶配置排列的十二个棱镜(例如，四个棱镜在内圈，八个棱镜在外圈)。
162.图9g是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件910的侧视图的示意图。图9g示出了通过棱镜912和透镜921朝向可光学记录介质826传输的多条光线的光路。
163.图9h
‑
图9j是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件920的侧视图的示意图。除了光学元件920包括抛物面反射器922(例如，抛物面反射器922
‑
a和922
‑
b)而非透镜820以外，光学元件920类似于上面参考图8a描述的用于在可光学记录介质826上提
供多个光图案(例如，光图案836)以形成全息介质的第三组光学元件800
‑
c。在一些实施例中，抛物面反射器922被椭球面反射器和/或自由形状的反射器代替。在一些实施例中，选择抛物面反射器922的数量和/或抛物面反射器922的配置，以提供本文描述的多个光图案的任何配置(例如，图5a
‑
图5f所示的配置)。在一些实施方式中，抛物面反射器922包括面向可光学记录介质826的反射表面922
‑
1。在图9h中，宽场光束834
‑
b被朝向抛物面反射器922投射(例如，离轴)，使得光束834
‑
b被抛物面反射器922的反射表面922
‑
1接收，并被反射表面922
‑
1作为多个光图案836反射到可光学记录介质826上(例如，同轴)。在一些实施例中，宽场光束834
‑
b由对应于第二组光学元件800
‑
b的透镜814
‑
1的透镜814
‑
2投射。
164.在一些实施方式中，类似于图9a中的透镜820
‑
1，抛物面反射器922投射会聚在位置在可光学记录介质826和抛物面反射器922之间的参考平面902上的光图案836。在一些实施例中，参考线902对应于图4a中的参考线410
‑
1。
165.在一些实施例中，抛物面反射器922具有相同的形状(例如曲率)和尺寸(例如直径)。例如，在图9h中，抛物面反射器922
‑
a与抛物面反射器922
‑
b相同。在一些实施例中，抛物面反射器922具有不同的形状和尺寸。例如，抛物面反射器922
‑
a的曲率不同于图9i中抛物面反射器922
‑
c的曲率。在一些实施例中，抛物面反射器相互附接或耦合，如图9h所示。在一些实施例中，抛物面反射器相互分离，如图9i所示。
166.在一些实施例中，包括抛物面反射器922的光学元件920在使用单光束的照明配置中使用。在图9j中，透镜824
‑
1被配置成提供光束832
‑
c，该光束通过可记录介质826朝向抛物面反射器922传输。光束832
‑
c作为多个光图案836从抛物面反射器922的反射表面922
‑
1反射到可光学记录介质826上(例如，同轴)。因此，通过使用单光束(例如，光束832
‑
c)照明来创建全息介质(例如，上面关于图4a描述的全息介质404)。
167.图9k是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件930的侧视图的示意图。除了光学元件930包括衍射光学元件(doe)934之外，光学元件930类似于上面参考图8a描述的第三组光学元件800
‑
c，用于在可光学记录介质826上提供多个光图案(例如，光图案932
‑
a和932
‑
b)，以形成全息介质。在一些实施例中，光学元件930包括两个或更多衍射光学元件934。doe 934接收光束834
‑
d。光束834
‑
d不需要是宽场光束。在一些实施例中，光束834
‑
d对应于图8a所示的光束834
‑
a。doe 934将光束834
‑
d作为多个光图案(例如，光图案932
‑
a和932
‑
b)投射到可光学记录介质826上。在一些实施例中，doe 934被配置成提供本文所述的多个光图案的任何配置(例如，图5a
‑
图5f所示的配置)。在一些实施例中，doe 934用于形成上面参考图4a
‑
图4b描述的全息介质。在一些实施例中，doe 934用于形成上面参考图4c描述的全息介质。
168.在一些实施例中，doe 934包括一个或更多个衍射分束器，该分束器被配置成投射光斑阵列(例如，包括光图案932
‑
a和932
‑
b的光图案阵列)。在一些实施例中，doe 934包括一个或更多个衍射漫射器，用于修改投射的光图案。在一些实施例中，doe 934与透镜936(例如，透镜936是聚光透镜)光学耦合，透镜936聚焦包括光图案932
‑
a和932
‑
b的多个光图案。在一些实施例中，doe 934与多个透镜(诸如上面参考图9a描述的透镜820
‑
1)耦合。例如，doe 934与被配置成聚焦光图案932
‑
a的透镜820
‑
a耦合并且与被配置成聚焦光图案932
‑
b的透镜820
‑
b耦合。在一些实施例中，光学元件930还包括与doe 934和/或透镜936光学耦合的漫射器938。漫射器938漫射光，从而扩展投射到可光学记录介质826上的光图案
932。在一些实施例中，漫射器938用于减少或消除多个光图案中的高(空间)频率变化。
169.图9l是示出根据一些实施例的用于生成全息介质的光学元件940的侧视图的示意图。除了光学元件940包括光纤912(例如，光纤944
‑
a和944
‑
b)以外，光学元件940类似于上面参考图8a描述的用于在可光学记录介质826上提供多个光图案(例如，光图案942)以形成全息介质的第三组光学元件800
‑
c。每根光纤(例如，光纤944
‑
a)被配置成接收由图8a中的光源802投射到输入光纤端948
‑
1上的光(例如，光束834
‑
a)的一部分，并将该光束作为光图案(例如，光图案942
‑
a)从输出光纤端948
‑
2投射到可光学记录介质826上。在一些实施例中，光纤944通过单根光纤(例如，多模光纤)光学耦合到光源802。在一些实施例中，光纤944作为光纤束946光学耦合到光源802。在一些实施例中，光纤944光学耦合到分束器810，并且可选地耦合到偏振器814
‑
1，并且被配置成接收参考图8a描述的光束834
‑
a。在一些实施例中，光纤944与用于接收光束834
‑
a的其他光学元件(例如，一个或更多个透镜)耦合。在一些实施例中，光纤944是单模光纤。在一些实施例中，光纤944是多模光纤。
170.在一些实施例中，光纤944(例如，光纤944的输出光纤端948
‑
2)被配置成提供本文所述的多个光图案的任何配置(例如，图5a
‑
图5f所示的配置)。在一些实施例中，光纤944用于形成上面参考图4a
‑
图4b描述的全息介质。在一些实施例中，光纤944用于形成上面参考图4c描述的全息介质。
171.在一些实施例中，光纤944与透镜950耦合。在一些实施例中，透镜950排列成微透镜阵列。在一些实施例中，光纤944与单个透镜(例如，聚光透镜)(诸如上面参考图9k描述的透镜936)耦合。
172.在一些实施例中，光纤944与多个滤光器952(例如，滤色器)耦合。在一些实施例中，滤光器952被配置成修改由光纤944提供的光图案942的波长(例如，颜色)。在一些实施例中，光纤944与一个或更多个衰减器(诸如上面参考图9a描述的衰减器904
‑
a和904
‑
b)光学耦合。
173.根据这些原理，我们现在转向某些实施例。
174.根据一些实施例，制造全息介质的方法包括从光源提供光(例如，图8a中的光源802提供光束830)，并将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分(例如，分束器810将光束830分成光束832
‑
a和834
‑
a)。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件(例如，第一组光学元件800
‑
a)以提供第一宽场光束(例如，光束832
‑
b)，使光的第二部分传输通过第二组光学元件(例如，第二组光学元件800
‑
b)以提供与第一宽场光束在空间上分离的第二宽场光束(例如，光束834
‑
b)，以及使第二宽场光束传输通过第三组光学元件(例如，第三组光学元件800
‑
802)，以提供多个分离的光图案(例如，光图案836)。该方法还包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质(例如，光束832
‑
b和光图案836同时投射到可光学记录介质826上以形成全息介质)。在一些实施例中，光是相干光，诸如激光束。
175.在一些实施例中，第一宽场光束通过可光学记录介质的第一表面投射到可光学记录介质上(例如，光束832
‑
b投射到图8a中的可光学记录介质826的表面826
‑
1上)，并且多个分离的光图案通过与可光学记录介质的第一表面对立的可光学记录介质的第二表面投射到可光学记录介质上(例如，光图案836投射到可光学记录介质826的表面826
‑
2上)。
176.在一些实施例中，第一宽场光束和多个分离的光图案通过可光学记录介质的第一
表面投射到可光学记录介质上(例如，在图8b中，光束832
‑
b和光图案836投射到可光学记录介质826的表面826
‑
2上)。
177.在一些实施例中，第一组光学元件定位为远离全息介质的光轴(例如，第一组光学元件800
‑
a定位为远离形成全息介质的可光学记录介质826的光轴，如图8a所示)，并且将第一宽场光束投射到可光学记录介质上以形成全息介质包括以第一角度将第一宽场光束投射到全息介质上(例如，光束832
‑
b以角度a’投射到全息介质826上，如图8c的部分a所示)。
178.在一些实施例中，第二组光学元件的至少一个子集定位成与全息介质的光轴相交(例如，第二组光学元件800
‑
b的抛物面反射器816定位成或其位置与形成全息介质的可光学记录介质826的光轴相交)，并且将第二宽场光束投射到可光学记录介质上以形成全息介质包括以不同于第一角度的第二角度将第二宽场光束投射到全息介质上(例如，光束832
‑
b和光束834
‑
b以不同的角度投射到可光学记录介质826上，如图8a所示)。例如，在一些实施方式中，第一宽场光束以离轴角(例如，45度)投射到全息介质上，并且第二宽场光束以轴上角(on
‑
axis angle)(例如，0度的投射角)投射到全息介质上。
179.在一些实施例中，第一组光学元件包括第一透镜(例如，图8a中的透镜824
‑
1)，第二组光学元件包括不同于第一透镜并与其分离的第二透镜(例如，透镜814
‑
1)。在一些实施例中，透镜824
‑
1和814
‑
1是显微镜物镜。
180.在一些实施例中，第二组光学元件包括与第二透镜(例如，透镜814
‑
1)光学耦合的抛物面反射器(例如，图8a中的抛物面反射器816)，并且使光的第二部分传输通过第二组光学元件包括利用抛物面反射器接收光的第一部分(例如，抛物面反射器816接收光束834
‑
a)并且准直光的第一部分以提供第二宽场光束(例如，抛物面反射器816将光束834
‑
a准直并且提供宽场光束834
‑
b)。
181.在一些实施例中，第三组光学元件包括多个透镜(例如，第三组光学元件800
‑
c包括图8a中的透镜820)。在一些实施例中，多个透镜包括第一图案透镜和与第一图案透镜不同且分离的第二图案透镜(例如，图9a中的透镜820
‑
a和820
‑
b)。该方法包括利用第一图案透镜将多个分离的光图案的第一部分投射到可光学记录介质上(例如，利用透镜820
‑
a将光图案836
‑
a投射到可光学记录介质826上)，并且利用第二图案透镜将多个分离的光图案的第二部分投射到可光学记录介质上(例如，利用透镜820
‑
b将光图案836
‑
b投射到可光学记录介质826上)。
182.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源、以及被配置成将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器(例如，图8a中的光源802和分束器810)。该系统还包括(i)第一组光学元件(例如，第一组光学元件800
‑
a)，其被配置成传输光的第一部分以提供第一宽场光束；(ii)第二组光学元件(例如，第二组光学元件800
‑
b)，其被配置成传输光的第二部分以提供第二宽场光束；以及(iii)第三组光学元件(例如，第三组光学元件800
‑
c)，其与第二组光学元件光学耦合，并被配置成传输第二宽场光束，以在可光学记录介质上提供多个分离的光图案，以用于形成全息介质。
183.在一些实施例中，第一组光学元件被配置成通过可光学记录介质的第一表面(例如，图8a中的表面826
‑
1)将第一宽场光束投射到可光学记录介质上。第二组光学元件和第三组光学元件被配置成通过与可光学记录介质的第一表面对立的可光学记录介质的第二
表面(例如，图8a中的表面826
‑
2)将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上。
184.在一些实施例中，第一组光学元件、第二组光学元件和第三组光学元件被配置成通过可光学记录介质的第一表面(例如，图8b中的表面826
‑
2)将第一宽场光束和多个分离的光图案投射到可光学记录介质上。
185.在一些实施例中，第一组光学元件定位为远离全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的轴)，并且将第一宽场光束投射到可光学记录介质上以形成全息介质包括以第一角度将第一宽场光束投射到全息介质上(例如，图8a)。
186.在一些实施例中，第二组光学元件的至少一个子集被定位成与全息介质的光轴相交，并且将第二宽场光束投射到可光学记录介质上以形成全息介质包括以不同于第一角度的第二角度将第二宽场光束投射到全息介质上(例如，图8a)。
187.在一些实施例中，第一组光学元件包括第一透镜(例如，图8a中的透镜824
‑
1)，第二组光学元件包括不同于第一透镜并与其分离的第二透镜(例如，图8a中的透镜814
‑
1)。在一些实施例中，第一透镜是第一物镜(例如，显微镜物镜)。在一些实施例中，第二透镜是第二物镜(例如，显微镜物镜)。在一些实施例中，第一物镜与光圈(例如，图8a中的光圈828
‑
1)耦合。
188.在一些实施例中，第一组光学元件包括可调反射器，该可调反射器被配置成将光的第一部分导向第一透镜(例如，图8a中的反射器822
‑
1)。在一些实施例中，根据从头戴式显示设备中的光源投射眼睛跟踪光的角度来选择可调反射器的角位置。例如，在图8c中，光束832
‑
b向可光学记录介质826传输的角度(例如，角度a’)被调整为对应于光束402
‑
1向全息照明器400中的全息介质404投射的角度(例如，角度a”)。
189.在一些实施例中，第二组光学元件包括抛物面反射器，该抛物面反射器与第二透镜光学耦合，并被配置成将光的第一部分准直以提供第二宽场光束(例如，图8a中的抛物面反射器816)。在一些实施例中，抛物面反射器的位置是相对于光的第二部分的方向呈45度角。在一些实施例中，抛物面反射器被配置成提供直径至少为100mm的第二宽场光束(例如，光束834
‑
b的直径至少为100mm)。
190.在一些实施例中，第三组光学元件包括多个透镜(例如，图8a中的透镜820)。在一些实施例中，多个透镜以圆形配置排列(例如，在图9c中，透镜820
‑
3以圆形配置排列)。
191.在一些实施例中，分束器是偏振分束器(例如，图8a中的分束器810)，其被配置成将光分成具有第一偏振的光的第一部分(例如，光束832
‑
a具有第一偏振，诸如水平偏振)和具有不同于第一偏振的第二偏振的光的第二部分(例如，光束834
‑
a具有第二偏振，诸如垂直偏振)。在一些实施例中，光源是激光器(例如，光源802是激光器)。在一些实施例中，光源与偏振器(例如，偏振器808)耦合。在一些实施例中，光源与光束扩展器(例如，光束扩展器804)和光圈(例如，光圈806)耦合。
192.在一些实施例中，第一组光学元件包括用于调整光的第一部分的偏振的偏振器，和/或第二组光学元件包括用于调整光的第二部分的偏振的偏振器(例如，半波片)。例如，偏振器812(例如，半波片)调整图8a中光束834
‑
a的偏振。
193.根据一些实施例，全息介质由本文描述的任何方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
194.根据一些实施例，眼睛跟踪器包括光源(例如，图6a中的光源402)、与光源光学耦
合的全息介质(例如，全息介质404)和检测器(例如，检测器602)。全息介质被配置成接收从光源提供的光(例如，光402
‑
1)，并同时向眼睛投射多个分离的光图案(例如，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3)。在一些实施例中，多个分离的光图案的相应图案是光斑(例如，圆形光斑、矩形光斑等，如图5a、图5c和图5d所示)。在一些实施例中，多个分离的光图案的相应图案是线(例如，如图5b所示的直线或曲线)。
195.检测器被配置成检测从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射(例如，由光线608
‑
1限定的区域的图像)，以确定眼睛(例如，眼睛408)的瞳孔的定位。
196.根据一些实施例，头戴式显示设备包括：一个或更多个光学元件(例如，一个或更多个透镜)；一个或更多个显示器，该显示器被配置成将光通过一个或更多个光学元件或离开一个或更多个光学元件投射到头戴式显示设备的佩戴者的眼睛；和本文描述的眼睛跟踪器(例如，图6a中的显示设备600)。在一些实施例中，一个或更多个光学元件包括一个或更多个组合器(例如，图6d中的组合器644)。
197.根据一些实施例，眼睛跟踪系统包括全息照明器，该全息照明器包括被配置成提供光的光源和与光源光学耦合的全息介质(例如，全息照明器400包括光源402和全息介质404，如图4a所示)。全息介质被配置成接收从光源提供的光(例如，光402
‑
1)，并且向眼睛同时投射多个分离的光图案(例如，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3被朝向眼睛408投射)。眼睛跟踪系统还包括检测器，该检测器被配置成检测从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射，以确定眼睛瞳孔的定位(例如，图6a中的检测器602)。
198.在一些实施例中，全息介质被配置成透射多个分离的光图案(例如，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3)的同时投射。在一些实施例中，所产生的闪光(例如，反射)具有用于眼睛跟踪的可识别特征，诸如定位、强度和形状(例如，图7b示出了具有可识别特征的多个分离的闪光)。
199.在一些实施例中，光源是单点光源(例如，图4a中的光源402是单点光源)。在一些实施例中，光源是宽场光源。在一些实施例中，光源投射的光是准直的。
200.在一些实施例中，光源定位成远离全息介质的光轴(例如，在图4a中，光源402被定位成远离全息介质404的光轴)。在一些实施例中，光源在全息介质的光轴上。
201.在一些实施例中，全息介质是反射全息介质，其被配置成在全息介质的第一表面(例如，图4a中全息介质404的表面404
‑
2)上接收来自光源的光，并且通过全息介质的第一表面同时投射(例如，反射、衍射等)多个分离的光图案。
202.在一些实施例中，全息介质是透射全息介质，其被配置成在全息介质的第一表面(例如，图4c中全息介质404的表面404
‑
1)上接收来自光源的光，并通过全息介质的与全息介质的第一表面相对的第二表面(例如，全息介质404的表面404
‑
2)同时投射(例如，透射、衍射等)多个分离的光图案。
203.在一些实施例中，多个分离的光图案包括第一光图案(例如，图4d中的光图案406
‑
1)和不同于第一光图案并与其分离的第二光图案(例如，光图案406
‑
2)。多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度(例如，由参考线442和参考线440限定的角度)投射到眼睛，并且多个分离的光图案中的第二光图案以不同于第一角度的第二角度(例如，由参考线444和参考线440限定的角度)投射到眼睛。在一些实施例中，当投射到眼睛上时，第一光图案和第二光图案具有相同的形状。在一些实施例中，当投射到眼睛上时，第一光图案和第二光图案
具有不同的形状。
204.在一些实施例中，多个分离的光图案以圆形配置排列(例如，在图5a中，配置502包括以圆形配置排列的光图案502
‑
1、502
‑
2和502
‑
3)。在一些实施例中，圆形配置包括沿着参考圆的外围的多个分离的光斑。在一些实施例中，多个分离的光图案以条形、矩形、正弦状、交叉或非均匀的配置排列(例如，图5b)。
205.在一些实施例中，以圆形配置排列的多个分离的光图案被配置成照亮眼睛表面上直径至少为10mm的区域。例如，图7b的部分a中的光图案704跨越眼睛表面上直径至少为10mm的区域。
206.在一些实施例中，多个分离的光图案以扭曲的配置(例如，非矩形并且非圆形的配置，诸如枕形配置)排列，其与眼睛的轮廓表面反向，使得从眼睛的轮廓表面反射的多个分离的光图案的至少一个子集以非扭曲配置排列。例如，图7b示出了以(如图7b的部分a所示的)枕形配置排列的多个光图案从眼睛的一个或更多个表面的反射是处于基本上不扭曲的配置，诸如(如图7b的部分b所示的)矩形配置。
207.在一些实施例中，全息介质被配置成同时投射多个分离的光图案，使得多个分离的光图案中的每个光图案会聚在眼睛表面附近(例如，在图4a中，光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3会聚在参考平面410
‑
1上)。在一些实施方式中，会聚点在眼睛表面附近创建多个虚拟单点光源。
208.在一些实施例中，全息介质与波导耦合以接收从光源提供并通过波导传播的光(例如，在图4e中，全息介质454与波导456耦合以接收光402
‑
1)。在一些实施例中，光在不平行于全息介质的光轴的方向上传播通过波导(例如，光402
‑
2在不平行于全息介质454的光轴的方向上传播)。在一些实施例中，通过全息介质向眼睛同时投射多个分离的光图案包括将传播通过波导的光的至少一部分作为多个分离的光图案(例如，光图案454
‑
1和454
‑
2)导向眼睛。在一些实施例中，波导包括向内耦合元件(例如，棱镜或衍射或全息结构)或者与其耦合，向内耦合元件被配置成将光向内耦合到波导中，以便达到全内反射的角度(例如，向内耦合器件452)。
209.根据一些实施例，头戴式显示设备包括一个或更多个光学元件(例如，一个或更多个透镜608)、被配置成使光投射通过一个或更多个透镜的一个或更多个显示器(例如，图6a中的显示器610)、以及本文描述的眼睛跟踪系统(例如，包括检测器602、光源402和全息介质404的眼睛跟踪系统)。在一些实施例中，头戴式显示设备呈现增强现实图像(例如，显示设备640呈现增强现实图像，如图6d所示)。在一些实施例中，头戴式显示设备呈现虚拟现实图像(例如，显示设备600呈现虚拟现实图像，如图6a所示)。
210.在一些实施例中，眼睛跟踪系统的全息介质的位置邻近一个或更多个光学元件(例如，在图6a中，全息介质404的位置邻近一个或更多个透镜608)。
211.在一些实施例中，眼睛跟踪系统的光源的位置远离一个或更多个光学元件，使得光源不遮挡一个或更多个显示器(例如，在图6a中，光源402的位置远离一个或更多个透镜608)。在一些实施例中，眼睛跟踪系统的光源的位置偏离一个或更多个透镜的轴线(例如，眼睛跟踪系统的光源的位置远离一个或更多个透镜的光轴)。在一些实施例中，眼睛跟踪系统的光源的位置使得光源不遮挡由一个或更多个透镜和一个或更多个显示器提供的视场。
212.在一些实施例中，眼睛跟踪系统的检测器的位置远离一个或更多个光学元件，使
得检测器不遮挡一个或更多个显示器。在一些实施例中，眼睛跟踪系统的检测器的位置偏离一个或更多个透镜的轴线。在一些实施例中，检测器的位置使得光源不遮挡由一个或更多个透镜和一个或更多个显示器提供的视场。
213.在一些实施例中，眼睛跟踪系统被配置成确定第一只眼睛的瞳孔的定位，并且该设备包括不同于眼睛跟踪系统并且与眼睛跟踪系统分离的第二眼睛跟踪系统，第二眼睛跟踪系统被配置成确定不同于第一只眼睛的第二只眼睛的瞳孔的定位(例如，在图6c中，设备630包括具有用于眼睛408
‑
a的第一眼睛跟踪系统的显示设备600
‑
a和具有用于眼睛408
‑
b的第二眼睛跟踪系统的显示设备600
‑
b)。
214.在一些实施例中，该设备包括组合器(例如，图6d中的组合器644)，该组合器被配置成组合来自一个或更多个显示器的光(例如，来自显示器642的光642
‑
1)和来自头戴式显示设备外部的光(例如，光650)，用于提供由来自一个或更多个显示器的光呈现的图像和对应于来自头戴式显示设备外部的光的真实图像的重叠。
215.根据一些实施例，用于确定眼睛瞳孔的定位的方法包括：用光源提供光(例如，由图6a中的光源402提供的光402
‑
1)，用与光源光学耦合的全息介质接收由光源提供的光(例如，全息介质404接收光402
‑
1)，以及用全息介质向眼睛同时投射多个分离的光图案(例如，全息介质404向眼睛408投射光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3)。该方法还包括用检测器检测从佩戴者的眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射(例如，检测器602捕获从眼睛408的表面反射的光图案406
‑
1、406
‑
2和406
‑
3的至少一个子集的图像)。该方法还包括基于从眼睛反射的多个分离的光图案的至少一个子集的反射来确定眼睛瞳孔的定位。例如，如图7a的部分b所示，根据对检测到所有多个分离的光图案的反射的确定，确定眼睛的瞳孔位于中心位置(也称为中间位置)。在另一个示例中，如图7a的部分a所示，根据对多个分离的光图案中的一个或更多个光图案的反射未被检测到或以较低强度被检测到的确定，确定眼睛的瞳孔倾斜(例如，朝向多个分离的光图案中的一个或更多个光图案)。
216.在一些实施例中，确定眼睛瞳孔的定位包括确定反射中的多个分离的光图案的至少一个子集的相应定位(例如，确定是否未检测到一个或更多个闪光，和/或未检测到哪些闪光)。
217.在一些实施例中，确定眼睛瞳孔的定位包括确定反射中多个分离的光图案的相应强度(例如，确定是否以较低强度(诸如低于预定义强度阈值的强度)检测到一个或更多个闪光和/或以较低强度检测到哪些闪光)。
218.在一些实施例中，确定眼睛瞳孔的定位包括确定反射中的多个分离的光图案的相应配置(例如，确定图7b的部分b中的闪光706的配置)。
219.在一些实施方式中，多个分离的光图案的相应光图案具有光学特性(例如，颜色、形状、尺寸、强度等)的不同组合。结果，基于光学特性的组合，每个光图案是可识别的。
220.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源和被配置成将光分成光的第一部分(例如，图8a中的光束832
‑
a)和在空间上与光的第一部分分离的光的第二部分(例如，图8a中的光束834
‑
a)的分束器。该系统还包括第一组光学元件(例如，第一组光学元件800
‑
a)、第二组光学元件(例如，第二组光学元件800
‑
b)以及与第二组光学元件光学耦合的多个透镜(例如，透镜820)，第一组光学元件被配置成传输光的第一部分以提供第一宽场光束到可光学记录介质(例如，图8a中的可光学记录介质826)，第二组
光学元件被配置成传输光的第二部分以提供第二宽场光束，与第二组光学元件光学耦合的多个透镜被配置成接收第二宽场光束(例如，光束834
‑
b)，并且将多个分离的光图案(例如，光图案836)投射到可光学记录介质(例如，可光学记录介质826)上，以用于形成全息介质。
221.在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列(例如，在图9a中，透镜820排列成微透镜阵列)。
222.在一些实施例中，多个透镜以圆形配置排列(例如，如图9c所示，透镜820
‑
3以圆形配置排列)。在一些实施例中，多个透镜包括七个或更多个透镜(例如，7至20个透镜之间)。
223.在一些实施例中，多个透镜以矩形配置排列(例如，在图9b中，透镜820
‑
2以矩形配置排列)。在一些实施例中，多个透镜包括至少20个透镜(例如，20至1000个透镜之间)。
224.在一些实施例中，多个透镜的位置邻近可光学记录介质(例如，在图9a中，透镜820邻近可光学记录介质826)。在一些实施例中，多个透镜的位置距可光学记录介质25mm以内。在一些实施例中，多个透镜的位置距可光学记录介质10mm以内。在一些实施例中，多个透镜的位置距可光学记录介质5mm以内。
225.在一些实施例中，该系统包括不同于多个透镜并与多个透镜光学耦合的聚光透镜(例如，在图9a中聚光透镜818与透镜820光学耦合)。在一些实施例中，聚光透镜的直径是至少75mm。在一些实施例中，多个透镜中的每个透镜被配置成将第二宽场光束导向参考光瞳。例如，在图9a中，透镜818将光束834
‑
b导向参考光瞳903。在一些实施方式中，参考光瞳903的位置对应于图4a中的眼睛408(例如，显示设备(诸如图6a中的显示设备600)的用户的眼睛)的位置。
226.在一些实施例中，多个透镜中的每个透镜被配置成将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上。参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。结果，当使用可光学记录介质形成的全息介质404被用来自光源402的光照亮时(如图4a所示)，全息介质向位于全息介质404和眼睛408的瞳孔之间的参考焦平面410
‑
1投射光。
227.在一些实施例中，多个透镜包括第一透镜以及第二透镜，该第一透镜被配置成以第一角度将多个分离的光图案中的第一光图案投射到可光学记录介质上(例如，在图9a中，透镜820
‑
a以第一角度将光图案836
‑
a投射到可光学记录介质826上)，第二透镜被配置成以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，在图9a中，透镜820
‑
b以第二角度将光图案836
‑
b投射到可光学记录介质826上)。在一些实施例中，第一角度相对于全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的光轴)为45度。在一些实施例中，第二角度相对于全息介质的光轴为0度。
228.在一些实施例中，该系统包括多个衰减器，该多个衰减器与多个透镜光学耦合，并被配置成使提供给多个透镜中的相应透镜的光强度衰减(例如，图9a中的衰减器904
‑
a和904
‑
b)。
229.在一些实施例中，多个衰减器包括：与多个透镜中的第一透镜光学耦合的第一衰减器(例如，图9a中与透镜820
‑
a光学耦合的衰减器836
‑
a)，其被配置成以第一衰减因子(例如，10％衰减或无衰减)使提供给第一透镜的光(例如，光图案836
‑
a)的强度衰减；以及与多个透镜中的不同于第一透镜的第二透镜光学耦合的第二衰减器(例如，与透镜820
‑
b光学耦合的衰减器836
‑
b)，其被配置成以不同于第一衰减因子的第二衰减因子(例如，20％衰减)使提供给第二透镜的光(例如，光图案736
‑
b)的强度衰减。
230.根据一些实施例，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将与第一宽场光束在空间上分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质上，以及使第二宽场光束传输通过多个透镜以提供多个分离的光图案。该方法还包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
231.在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列。
232.在一些实施例中，该方法包括投射以圆形配置排列的多个分离的光图案(例如，图9c)。
233.在一些实施例中，该方法包括投射以矩形配置排列的多个分离的光图案(例如，图9b)。
234.在一些实施例中，该方法包括将第二宽场光束聚焦到与可光学记录介质相邻的焦平面上(例如，在图9a中，透镜820
‑
1将光图案836聚焦到与可光学记录介质826相邻的参考平面902上)。在一些实施例中，参考焦平面对应于位于全息介质和眼睛跟踪器的用户的眼睛之间的焦平面(例如，图4a中位于全息介质404和眼睛408之间的参考平面410
‑
1)。
235.在一些实施例中，该方法包括在使第二宽场光束传输通过多个透镜(例如，透镜820)之前，使第二宽场光束(例如，图9a中的光束834
‑
b)传输通过不同于多个透镜的聚光透镜(例如，透镜818)。在一些实施例中，聚光透镜被配置成将第二宽场光束导向参考光瞳(例如，参考光瞳903)。
236.在一些实施例中，该方法包括用多个透镜中的每个透镜将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上(例如，图9a)。参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。在一些实施例中，参考焦平面对应于位于全息介质和眼睛跟踪器的用户的眼睛之间的焦平面(例如，图4a)。
237.在一些实施例中，该方法包括用多个透镜中的第一透镜以第一角度将多个分离的光图案中的第一光图案投射到可光学记录介质上，并且用多个透镜中的第二透镜以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，图9a)。在一些实施例中，第一角度相对于全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的光轴)为55度，并且第二角度为0度。
238.在一些实施例中，该方法包括利用与多个透镜中的第一透镜光学耦合的第一衰减器以第一衰减因子(例如，10％衰减或无衰减)使提供给第一透镜的光强度衰减，并且利用与多个透镜中的不同于第一透镜的第二透镜光学耦合的第二衰减器以不同于第一衰减因子的第二衰减因子(例如，20％衰减)使提供给第二透镜的光强度衰减(例如，图9a)。
239.根据一些实施例，全息介质由本文描述的方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
240.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源、以及被配置成将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器。该系统还包括第一组光学元件(例如，图8a中的第一组光学元件800
‑
a)、第二组光学元件(例如，第二组光学元件800
‑
b)以及多个棱镜(例如，图9e中的棱镜912)，第一组光学元件被配置成传输光的第一部分以提供第一宽场光束到可光学记录介质上，第二组光学元件
被配置成传输光的第二部分以提供第二宽场光束，多个棱镜与第二组光学元件光学耦合，并被配置成接收第二宽场光束(例如，光束834
‑
b)，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以形成全息介质(例如，图9g中，光图案836由棱镜912投射到可光学记录介质826上)。
241.在一些实施例中，多个棱镜以圆形配置排列(例如，图9e中的棱镜912以图9c所示的圆形配置排列)。
242.在一些实施例中，多个棱镜以矩形配置排列(例如，图9e中的棱镜912以图9b所示的矩形配置排列)。
243.在一些实施例中，多个棱镜的位置邻近可光学记录介质(例如，在图9e中，棱镜912的位置邻近可光学记录介质826)。
244.在一些实施例中，该系统包括与多个棱镜光学耦合的多个透镜(例如，在图9e中，透镜921与棱镜912光学耦合)。例如，该系统包括第一透镜以及不同于第一透镜的第二透镜，第一透镜与多个棱镜中的第一棱镜光学耦合(例如，透镜921
‑
a与棱镜912
‑
a光学耦合)，并且第二透镜与多个棱镜中不同于第一棱镜并与其分离的第二棱镜光学耦合(例如，透镜921
‑
b与棱镜912
‑
b光学耦合)。在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列。
245.在一些实施例中，多个透镜中的每个透镜被配置成将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上，并且参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间(例如，图9g中，透镜921将光图案836聚焦在参考平面902上)。
246.在一些实施例中，多个棱镜包括第一棱镜以及第二棱镜，第一棱镜被配置成以第一角度将多个分离的光图案的第一光图案投射到可光学记录介质上，并且第二棱镜被配置成以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，图9g)。
247.在一些实施例中，第一棱镜位于距可光学记录介质第一距离处(例如，图9e中的距离d1)，并且第二棱镜位于距可光学记录介质第二距离处(例如，距离d2)。第二距离不同于第一距离(例如，距离d2大于距离d1)。
248.在一些实施例中，多个棱镜以圆顶配置排列(例如，棱镜912以如图9f所示的圆顶配置排列)。在一些实施例中，多个棱镜被以圆顶配置排列(例如，12个棱镜以同心圆排列，其中4个棱镜被排列成形成内圈，并且8个棱镜被排列以形成外圈)。在一些实施方式中，最外面的棱镜以45度角将光引导到可光学记录介质上。该角度是相对于可光学记录介质的光轴限定的(例如，图9g中的光图案836的方向对应于图4d中的光图案406
‑
1和406
‑
2的方向)。
249.在一些实施例中，该系统包括与多个棱镜光学耦合的多个衰减器，并且该衰减器被配置成使由多个棱镜中的相应棱镜提供的光的强度衰减(例如，参考图9a描述的衰减器904
‑
a和904
‑
b与图9e中的棱镜912耦合)。
250.在一些实施例中，多个衰减器包括第一衰减器(例如，图9a中的衰减器904
‑
a)以及第二衰减器(例如，图9a中的衰减器904
‑
b)，第一衰减器与多个棱镜中的第一棱镜(例如，图9e中的棱镜912
‑
a)光学耦合，并被配置成根据第一衰减因子使由第一棱镜提供的光的强度衰减，第二衰减器与多个棱镜中不同于第一棱镜的第二棱镜(例如，棱镜912
‑
b)光学耦合，并且被配置成根据不同于第一衰减因子的第二衰减因子使由第二棱镜提供的光的强度衰减。
251.在一些实施例中，该系统包括与多个棱镜耦合的聚光透镜(例如，参考图9a描述的聚光透镜818与图9e所示的棱镜912耦合)。
252.根据一些实施例，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分(例如，图8a)。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束(例如，图8a)，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将在空间上与第一宽场光束分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质(例如，图8a)，以及使第二宽场光束传输通过多个棱镜以提供多个分离的光图案(例如，图9g)。该方法还包括将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质。
253.在一些实施例中，多个棱镜与多个透镜光学耦合(例如，图9g)。
254.在一些实施例中，该方法包括使第二宽场光束传输通过多个透镜(例如，图9g)。
255.在一些实施例中，在一些实施例中，多个透镜被配置成将第二宽场光束导向参考光瞳(例如，类似于图9a所示的配置)。
256.在一些实施例中，该方法包括用多个透镜中的每个透镜将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上，该参考焦平面位于可光学记录介质和多个透镜之间。例如，参考焦平面位于全息介质和眼睛跟踪器的用户的眼睛之间(例如，类似于图9a所示的配置)。
257.在一些实施例中，该方法包括用多个棱镜中的第一棱镜以第一角度将多个分离的光图案中的第一光图案投射到可光学记录介质上，并且用多个棱镜中的第二棱镜以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，图9g)。例如，第一角度相对于全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的光轴)为45度，并且第二角度相对于全息介质的光轴为30度。
258.在一些实施例中，第一棱镜位于距可光学记录介质第一距离处，并且第二棱镜位于距可光学记录介质第二距离处，第二距离不同于第一距离(例如，图9e)。
259.在一些实施例中，该方法包括投射以圆形配置排列的多个分离的光图案(例如，图9e中的棱镜912以如图9c所示的圆形配置排列，以用于投射以圆形配置排列的光图案)。
260.根据一些实施例，全息介质由本文描述的方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
261.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源、以及被配置成将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器(例如，图8a)。该系统还包括第一组光学元件、第二组光学元件以及多个抛物面反射器(例如，图9h中的抛物面反射器922)，第一组光学元件被配置成传输光的第一部分以提供第一宽场光束到可光学记录介质上(例如，图8a)，第二组光学元件被配置成传输光的第二部分以提供第二宽场光束(例如，图8a)，多个抛物面反射器与第二组光学元件光学耦合，并被配置成接收第二宽场光束(例如，图9h中的光束834
‑
b)，并将多个分离的光图案(例如，光图案836)投射到可光学记录介质(例如，可光学记录介质826)上，以形成全息介质。
262.在一些实施例中，多个抛物面反射器以圆形配置排列(例如，图9h中的抛物面反射器922以图9c中所示的圆形配置排列)。在一些实施例中，多个抛物面反射器包括七个或更多个抛物面反射器(例如，在7到20个抛物面反射器之间)。
263.在一些实施例中，多个抛物面反射器以矩形配置排列(例如，图9h中的抛物面反射
器922以图9b中所示的矩形配置排列)。在一些实施例中，多个抛物面反射器包括至少20个抛物面反射器(例如，在20个和1000个抛物面反射器之间)。
264.在一些实施例中，多个抛物面反射器中的每个抛物面反射器被配置成将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上(例如，在图9h中，抛物面反射器922将光图案836聚焦在参考平面902上)。
265.在一些实施例中，参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。例如，参考焦平面位于全息介质和眼睛跟踪器的用户的眼睛之间(例如，图4a中，参考平面410
‑
1位于全息介质404和眼睛408之间)。在一些实施例中，参考焦平面位于可光学记录介质的与多个抛物面反射器相对的一侧上。例如，可光学记录介质位于多个抛物面反射器和参考焦平面之间。
266.在一些实施例中，多个抛物面反射器包括第一抛物面反射器和第二抛物面反射器，第一抛物面反射器被配置成以第一角度将多个分离的光图案中的第一光图案投射到可光学记录介质上(例如，在图9h中，抛物面反射器922
‑
a以第一角度投射光图案836
‑
a)，第二抛物面反射器被配置成以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，抛物面反射器922
‑
b以第二角度投射光图案836
‑
b)。
267.在一些实施例中，第一抛物面反射器具有第一表面轮廓，并且第二抛物面反射器具有不同于第一表面轮廓的第二表面轮廓(例如，在图9i中，抛物面反射器922
‑
c具有不同于表面轮廓922
‑
a的表面轮廓)。
268.在一些实施例中，该系统包括多个衰减器，该多个衰减器与多个抛物面反射器光学耦合并被配置成使由多个抛物面反射器的相应抛物面反射器提供的光强度衰减(例如，图9h中的抛物面反射器922
‑
a和922
‑
b与图9a中所示的衰减器904
‑
a和904
‑
b光学耦合)。
269.在一些实施例中，多个衰减器包括第一衰减器(例如，图9a中的衰减器904
‑
a)以及第二衰减器(例如，图9a中的衰减器904
‑
b)，第一衰减器与多个抛物面反射器中的第一抛物面反射器(例如，抛物面反射器922
‑
a)光学耦合，并被配置成根据第一衰减因子(例如，10％或零衰减)使由第一抛物面反射器提供的光(例如，光图案836
‑
a)的强度衰减，第二衰减器与多个抛物面反射器中不同于第一抛物面反射器的第二抛物面反射器(例如，抛物面反射器922
‑
b)光学耦合，并且被配置成根据不同于第一衰减因子的第二衰减因子(例如，20％衰减)使由第二抛物面反射器提供的光(例如，光图案836
‑
b)的强度衰减。
270.在一些实施例中，该系统包括与多个抛物面反射器耦合的一个或更多个透镜(例如，图9i中的透镜924)。在一些实施例中，透镜924排列成微透镜阵列。在一些实施例中，透镜924由单个聚光透镜(例如，图9k中的透镜936)代替。
271.根据一些实施例，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分(例如，图8a)。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束(例如，图8a)，使光的第二部分传输通过第二组光学元件以将在空间上与第一宽场光束分离的第二宽场光束提供到可光学记录介质上(例如，图8a)，以及用多个抛物面反射器反射第二宽场光束以提供多个分离的光图案(例如，用抛物面反射器922反射宽场光束836
‑
a作为光图案836，如图9h所示)。该方法还包括同时投射第一宽场光束并将多个分离的光图案反射到可光学记录介质上以形成全息介质(例如，图9h中，将宽场光束832
‑
b和光图案836同时投射到可光学记录介
质826上)。
272.在一些实施例中，多个抛物面反射器以圆形配置排列(例如，图9c)。
273.在一些实施例中，该方法包括投射以圆形配置排列的多个分离的光图案(例如，图9h中的抛物面反射器922以图9c所示的圆形配置排列，以用于投射以圆形配置排列的光图案)。
274.在一些实施例中，多个抛物面反射器以矩形配置排列(例如，图9b)。
275.在一些实施例中，该方法包括投射以矩形配置排列的多个分离的光图案(例如，图9h中的抛物面反射器922以矩形配置排列，用于投射以图9b所示的矩形配置排列的光图案)。
276.在一些实施例中，该方法包括将第二宽场光束聚焦到与可光学记录介质相邻的焦平面上(例如，图9h)。
277.在一些实施例中，该方法包括利用多个抛物面反射器中的每个抛物面反射器将第二宽场光束的相应部分聚焦在参考焦平面上，该参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。例如，参考焦平面位于全息介质和眼睛跟踪器的用户的眼睛之间(例如，参考平面902对应于图4a的参考平面410
‑
1)。
278.在一些实施例中，该方法包括利用多个抛物面反射器中的第一抛物面反射器将多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度投射到可光学记录介质上，以及利用多个抛物面反射器中的第二抛物面反射器将多个分离的光图案中的第二光图案以不同于第一角度的第二角度投射到可光学记录介质上(例如，图9h)。例如，第一角度相对于全息介质的光轴(例如，垂直于全息介质的光轴)为45度，并且第二角度相对于全息介质的光轴为20度。
279.在一些实施例中，该方法包括利用与多个抛物面反射器中的抛物面反射器光学耦合的第一衰减器以第一衰减因子(例如，10％或没有衰减)使提供给第一抛物面反射器的光强度衰减，以及利用与多个抛物面反射器中的不同于第一抛物面反射器的第二抛物面反射器光学耦合的第二衰减器以不同于第一衰减因子的第二衰减因子(例如，20％的衰减)使提供给第二抛物面反射器的光强度衰减(例如，图9a中的衰减器904
‑
a和904
‑
b与图9h中的抛物面反射器836
‑
a和836
‑
b光学耦合)。
280.根据一些实施例，全息介质由本文描述的方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
281.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源、以及被配置成将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器(例如，图8a)。该系统还包括第一组光学元件和一个或更多个衍射光学元件，第一组光学元件被配置成传输光的第一部分，用于将第一宽场光束提供到可光学记录介质上(例如，图8a)，一个或更多个衍射光学元件被配置成接收光的第二部分，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以用于形成全息介质(例如，在图9k中，doe 934接收光束834
‑
d，并将其作为光图案(诸如光图案932
‑
a和932
‑
b)投射到可光学记录介质826上)。
282.在一些实施例中，由光源提供的光是相干光(例如，图8a中，光源802提供相干光)。
283.在一些实施例中，一个或更多个衍射光学元件被配置成以第一角度(例如，15度)将多个分离的光图案中的第一光图案(例如，图9k中的光图案932
‑
a)投射到可光学记录介质上，并且以不同于第一角度的第二角度(例如，0度)将多个分离的光图案中的第二光图案
(例如，光图案932
‑
b)投射到可光学记录介质上。
284.在一些实施例中，一个或更多个衍射光学元件与被配置成将来自一个或更多个衍射光学元件的光聚焦的一个或更多个透镜光学耦合(例如，在图9k中，doe 934与透镜936耦合)。
285.在一些实施例中，一个或更多个透镜被配置成将来自一个或更多个衍射光学元件的光聚焦在位于可光学记录介质和参考光瞳之间的参考焦平面上。
286.在一些实施例中，一个或更多个衍射光学元件包括配置成投射光斑阵列的一个或更多个衍射分束器(例如，图9k中的doe 934包括形成图9b所示的多个光图案的一个或更多个衍射分束器)。
287.在一些实施例中，一个或更多个衍射光学元件包括一个或更多个衍射漫射器(例如，图9k中的doe 934包括一个或更多个衍射漫射器)。
288.在一些实施例中，一个或更多个衍射光学元件(例如，图9k中的doe 934)与多个透镜光学耦合(例如，图9a中的透镜936被图9a中的透镜820
‑
1代替)，多个透镜中的第一透镜被配置成将来自一个或更多个衍射光学元件的光的第一部分(例如，光图案932
‑
a)聚焦，并且多个透镜中的第二透镜被配置成将来自一个或更多个衍射光学元件的光的不同于第一部分的第二部分(例如，光图案932
‑
b)聚焦。
289.在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列(例如，图9a中的透镜820
‑
1排列成微透镜阵列)。
290.在一些实施例中，系统包括一个或更多个漫射器，其被配置成漫射来自一个或更多个衍射光学元件的光(例如，图9k中的漫射器938漫射光图案932
‑
a和932
‑
b)。
291.在一些实施例中，多个分离的光图案以圆形配置排列(例如，doe 934以圆形配置投射光图案，诸如光图案932
‑
a和932
‑
b)。
292.在一些实施例中，多个分离的光图案以矩形配置排列(例如，doe 934以矩形配置投射光图案，诸如光图案932
‑
a和932
‑
b)。
293.在一些实施例中，该系统包括第二组光学元件，该第二组光学元件被配置成将光的第二部分导向一个或更多个衍射光学元件(例如，图8a中的第二组光学元件800
‑
b将图9k中的光束834
‑
d导向doe 934)。
294.根据一些实施例，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分(例如，图8a)。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束(例如，图8a)，使光的第二部分传输通过一个或更多个衍射光学元件以提供多个分离的光图案(例如，图9k)，并且将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质(例如，图8a)。
295.在一些实施例中，该方法包括利用一个或更多个透镜将来自一个或更多个衍射光学元件的光聚焦(例如，图9k)。
296.在一些实施例中，来自一个或更多个衍射光学元件的光被一个或更多个透镜聚焦到位于可光学记录介质和参考光瞳之间的参考焦平面上。
297.在一些实施例中，该方法包括利用一个或更多个衍射光学元件以第一角度将多个分离的光图案中的第一光图案投射到可光学记录介质上，以及利用一个或更多个衍射光学
元件以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，图9k)。
298.在一些实施例中，该方法包括利用第二组光学元件将光的第二部分导向一个或更多个衍射光学元件(例如，图8a)。
299.在一些实施例中，该方法包括利用一个或更多个漫射器漫射来自一个或更多个衍射光学元件的光(例如，图9k)。
300.根据一些实施例，全息介质由本文描述的方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
301.根据一些实施例，一种用于制造全息介质的系统包括被配置成提供光的光源、以及被配置成将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分的分束器(例如，图8a)。该系统还包括第一组光学元件以及多根光纤，第一组光学元件被配置成传输光的第一部分，以用于将第一宽场光束提供到可光学记录介质上(例如，图8a)，光纤被配置成接收光的第二部分，并将多个分离的光图案投射到可光学记录介质上，以用于形成全息介质(例如，图9l中，光纤944接收光束834
‑
a，并将光图案942投射到可光学记录介质826上)。
302.在一些实施例中，由光源提供的光是相干光(例如，图8a中，光源802提供相干光)。
303.在一些实施例中，多根光纤中的每根光纤包括与光源光学耦合的第一光纤端(例如，图9l中的输入光纤端948
‑
1)和与第一光纤端相对的第二光纤端(例如，输出光纤端948
‑
2)，第二光纤端被配置成提供多个分离的光图案的相应光图案(例如，光图案942)。在一些实施例中，光纤是单模光纤。在一些实施例中，多根光纤通过单根光纤(例如，光纤946)与光源光学耦合。例如，单根光纤被分成多根光纤944。
304.在一些实施例中，多根光纤的相应第二光纤端以圆形配置排列(例如，光纤942的相应输出光纤端948
‑
2以图9c所示的圆形配置排列)。
305.在一些实施例中，多根光纤的相应第二光纤端以矩形配置排列(例如，光纤942的相应输出端948
‑
2以图9b所示的矩形配置排列)。
306.在一些实施例中，多根光纤的相应第二光纤端的位置邻近可光学记录介质(例如，图9l中，输出光纤端948
‑
2的位置邻近可光学记录介质826)。
307.在一些实施例中，多根光纤包括第一光纤以及第二光纤，该第一光纤被配置成将多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度投射到可光学记录介质上(例如，光纤944
‑
a以图9l中的第一角度(诸如30度)将光图案942
‑
a投射到可光学记录介质826上)，第二光纤被配置成以不同于第一角度的第二角度将多个分离的光图案中的第二光图案投射到可光学记录介质上(例如，光纤944
‑
b以第二角度(诸如20度)将光图案942
‑
b投射到可光学记录介质826上)。
308.在一些实施例中，多根光纤与多个透镜(例如，图9l中的透镜950)耦合。
309.在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列(例如，透镜950排列成微透镜阵列)。
310.在一些实施例中，多个透镜中的每个透镜被配置成将多个分离的光图案中的相应光图案聚焦在参考焦平面上，该参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。
311.在一些实施例中，多根光纤与聚光透镜耦合(例如，图9l中的透镜950被单个聚光
透镜(诸如图9k中的透镜936)代替，或者聚光透镜与透镜950结合使用)。在一些实施例中，聚光透镜被配置成将多个分离的光图案聚焦在参考焦平面上，该参考焦平面位于可光学记录介质和参考光瞳之间。
312.在一些实施例中，该系统包括第二组光学元件，该第二组光学元件被配置成将光的第二部分耦合到多根光纤中(例如，图8a中的第二组光学元件800
‑
b将光束834
‑
a耦合到图9k中的光纤944)。
313.在一些实施例中，该系统包括多个滤光器(例如，图9l中的滤光器952)，这些滤光器与多根光纤光学耦合，并且被配置成修改由多根光纤中的相应光纤提供的光的颜色。
314.在一些实施例中，该系统包括与多根光纤光学耦合的多个衰减器，衰减器被配置成使多根光纤的相应光纤提供的光强度衰减(例如，图9a中的衰减器904
‑
a和904
‑
b与图9b中的相应光纤944
‑
a和944
‑
b耦合)。
315.根据一些实施例，一种制造全息介质的方法包括从光源提供光，以及将光分成光的第一部分和与光的第一部分在空间上分离的光的第二部分(例如，图8a)。该方法还包括使光的第一部分传输通过第一组光学元件以提供第一宽场光束(例如，图8a)，通过多根光纤传输光的第二部分以提供多个分离的光图案(例如，图9l)，并且将第一宽场光束和多个分离的光图案同时投射到可光学记录介质上以形成全息介质(例如，图8a)。
316.在一些实施例中，该方法包括投射以圆形配置排列的多个分离的光图案(例如，光纤944以圆形配置投射图9l中的光图案942)。
317.在一些实施例中，该方法包括投射以矩形配置排列的多个分离的光图案(例如，光纤944以矩形配置投射图9l中的光图案942)。
318.在一些实施例中，该方法包括利用与多根光纤耦合的多个透镜将多个分离的光图案聚焦到与可光学记录介质邻近的焦平面上(例如，透镜950将图9a中的光图案924
‑
a和942
‑
b聚焦在参考平面上(诸如图9a中的参考平面902)上)。
319.在一些实施例中，多个透镜排列成微透镜阵列(例如，图9a中的透镜950)。
320.在一些实施例中，该方法包括利用与多根光纤耦合的聚光透镜(例如，图9k中的透镜936与图9l中的光纤944耦合)，将多个分离的光图案聚焦到与可光学记录介质邻近的焦平面上(例如，图9l中的光图案924聚焦在参考平面(诸如图9a中的参考平面902)上)。
321.在一些实施例中，该方法包括用多根光纤中的第一光纤将多个分离的光图案中的第一光图案以第一角度投射到可光学记录介质上，并且用多根光纤中的第二光纤将多个分离的光图案中的第二光图案以不同于第一角度的第二角度投射到可光学记录介质上(例如，图9l)。
322.根据一些实施例，全息介质由本文描述的方法制成(例如，图4a中的全息介质404)。
323.尽管各个附图示出了特定部件或特定部件组相对于一只眼睛的操作，但是本领域普通技术人员将理解，可以相对于另一只眼睛或两只眼睛执行类似的操作。为简洁起见，本文不再重复这样的细节。
324.尽管一些不同的附图以特定的顺序示出了多个逻辑阶段，但是不依赖于顺序的阶段可以被重新排序，并且其他阶段可以被组合或分解。虽然具体提及了某种重新排序或其他分组，但是对于本领域普通技术人员来说，其他的重新排序或分组将是显而易见的，因此
本文呈现的排序和分组并不是替代方案的穷举性列表。此外，应当认识到，可以用硬件、固件、软件或其任意组合来实现这些阶段。
325.为了解释的目的，已经参考具体实施例描述了前面的描述。然而，上述说明性讨论并不旨在是穷举的或将权利要求的范围限制到所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。选择实施例是为了最好地解释权利要求书的基本原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最佳地使用具有各种修改的实施例，以适合预期的特定用途。