具有低显著性的适形电极

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种装置，该装置包括：显示器；光学构造，该光学构造被配置成提供该显示器的图像；以及控制器，其中，该光学构造包括透镜，该透镜具有透镜表面；该透镜表面支承电子部件和至少一个蛇形电极；并且该控制器通过该蛇形电极与该电子部件电连通。

该蛇形电极可以具有近似正弦的形状。

该蛇形电极可以包括以下项中的至少一者：金属、透明导电氧化物、石墨烯或导电聚合物。

该透镜表面可以支承第一蛇形电极和第二蛇形电极；

该电子部件可以具有与该第一蛇形电极电连通的第一端子；并且该电子部件具有与该第二蛇形电极电连通的第二端子。

该装置可以被配置成使得该显示器的图像是由来自该显示器的穿过该透镜表面的光形成的。该电子部件可以包括光源。

该控制器可以被配置成使用经由该至少一个蛇形电极提供的电信号来激励该光源。该光源可以包括激光器。该装置可以包括眼动追踪子系统，该眼动追踪子系统包括光源和传感器；并且该传感器可以被配置成向该控制器提供传感器信号。

该控制器可以被进一步配置成基于该传感器信号来确定注视方向。

该透镜可以是包括弹性膜的可调节透镜；并且该蛇形电极可以由该弹性膜支承。

该电子部件可以包括电活性元件；并且该控制器可以被配置成通过经由该蛇形电极向该电活性元件提供电信号来调节该透镜的光焦度。

该控制器可以被配置成向该电活性元件施加控制信号，该控制信号在该电活性元件中诱导电致伸缩。

该电活性元件可以包括设置在该弹性膜上的电活性聚合物层。

该显示器的图像可以是由该显示器发射的穿过该透镜表面的光形成的。

该装置可以包括头戴式设备；并且

当该装置的用户穿戴该头戴式设备时，该用户可以看到该显示器的图像。

该装置可以包括增强现实设备或虚拟现实设备。

根据本公开的第二方面，提供了一种方法，该方法包括：

在透镜的表面上设置至少一个蛇形电极；以及将光源定位在该透镜的表面上，该光源与该至少一个蛇形电极电连通。

该光源可以包括激光器；并且该蛇形电极可以具有正弦形状的电极部分。

根据本公开的第三方面，提供了一种方法，该方法包括：使用至少一个蛇形元件将电信号施加到位于可调节透镜的弹性膜上的电活性元件来调节该可调节透镜的光焦度，该至少一个蛇形元件由该弹性膜支承，其中，该电活性元件包括设置在该弹性膜上的电致伸缩聚合物层。

附图说明

附图说明了许多示例性实施例，并且是说明书的一部分。这些附图与下面的描述一起展示并解释了本公开的各种原理。

图1示出了根据各种实施例的可以包括至少一个蛇形电极的示例性装置。

图2是根据各种实施例的具有支承一个或多个蛇形电极的衬底的示例性设备的图示。

图3示出了根据各种实施例的其它示例性蛇形电极。

图4示出了根据各种实施例的包括蛇形电极的示例性设备，其中这些电极具有主要径向配置。

图5是可结合本公开的实施例使用的示例性可调流体透镜的图示。

图6A至图6D示出了根据各种实施例的示例性蛇形电极。

图7示出了根据各种实施例的安装到支承电极的衬底的电子部件。

图8示出了根据各种实施例的使用附接层附接到衬底的电极。

图9示出了根据各种实施例的位于一对电极之间的电致收缩元件。

图10示出了根据各种实施例的不具有空间相位关系的示例性相邻蛇形电极。

图11示出了根据各种实施例的具有位于相邻部分之间的电子部件的示例性相邻蛇形电极。

图12示出了根据各种实施例的包括控制器的示例性装置。

图13示出了根据各种实施例的包括控制器的另一示例性装置。

图14示出了根据各种实施例的光学构造。

图15和图16示出了根据各种实施例的操作装置的示例性方法。

图17示出了根据各种实施例的制造装置的示例性方法。

图18是可结合本公开的实施例使用的示例性增强现实眼镜的图示。

图19是可结合本公开的实施例使用的示例性虚拟现实头戴式设备的图示。

图20是根据各种实施例的并入能够追踪用户的一只或两只眼睛的眼动追踪器子系统的示例性系统的图示。

图21A和图21B示出了根据各种实施例的图20中所示的眼动追踪器的各个方面的更详细的图示。

在所有附图中，相同的附图标记和描述表示类似但不一定相同的元件。虽然本文所述的示例性实施例易于进行各种修改和替代形式，但具体实施方案已经在附图中以举例的方式示出并在本文中详细描述。然而，本文所描述的示例性实施例并不限于所公开的特定形式。而是，本公开涵盖落入所附权利要求的范围内的所有修改、等同物和替换。

具体实施方式

本公开总体上涉及光学构造、包括光学构造的设备以及相关联的方法。如下面更详细地解释的，本公开的各实施例可以包括透镜，该透镜适用于支承了一个或多个蛇形电极的虚拟现实系统和/或增强现实系统的。

场内照明、成像或这两者通常都对于使用近眼光学器件和宽视场(field ofview，FOV)光学器件进行眼动追踪是有用的。不幸的是，在弯曲表面上形成电路可能是具有挑战性的。因此，本公开提供了一种方法，该方法用于在平坦表面上形成诸如一个或多个电极等电路图案，使得电路随后可以符合弯曲轮廓，弯曲轮廓在一些示例中包括复杂曲线。各示例包括可位于透镜表面(例如，凸透镜表面、凹透镜表面或平面透镜表面)上的蛇形电极。

在一些示例中，方法可以包括在衬底上形成一个或多个蛇形电极(例如，作为电路图案的一部分)，其中在形成电极期间衬底可以至少大体上是平面的。可以使用任何合适的技术来沉积电极。衬底可以于是被扭曲成弯曲轮廓以例如作为透镜的一部分的。电路可以符合复杂曲线，并且至少一个蛇形电极可以符合衬底的弯曲表面轮廓。例如，至少一个蛇形电极可以形成在平面弹性膜上(例如，被平面弹性膜支承)，并且任何合适的电子部件可以被定位成与蛇形电极电连通。可以制造包括弹性膜的可调节透镜，弹性膜可以在透镜运行期间采用弯曲轮廓，并且一个或多个蛇形电极和相关联的电子部件于是可以是可调节透镜中的部件，在该可调节透镜中弹性膜可以采用弯曲轮廓。这种方法允许电极和电子部件被支承在可调节透镜的孔径内。

示例性装置可以包括显示器和光学构造。该光学构造可以被布置成在适眼区(eyebox)处形成显示器的图像，该适眼区是该装置内可由用户观看显示图像的位置。该装置可以是可穿戴设备或包括可穿戴设备(例如，头戴式设备)，并且当用户穿戴该装置时，该用户可以在适眼区处观看显示图像。

在一些示例中，衬底(例如，透镜表面)可以支承至少一个蛇形电极。蛇形电极可以与至少一个电子部件(例如，发光二极管、激光器或光学传感器)电连通。在一些示例中，衬底可以是可变形的、并且可以包括例如可调节透镜的可调节表面轮廓。在一些示例中，透镜表面可以支承第一蛇形电极和如下的电子部件：该电子部件具有与第一蛇形电极电连通的第一端子。该电子部件可以具有与第二电极(例如，第二蛇形电极)电连通的第二端子。

在一些示例中，衬底可以在具有第一弯曲轮廓的第一构型与具有第二弯曲轮廓的第二构型之间是可调节的。在一些示例中，第一弯曲轮廓和/或第二弯曲轮廓的平均曲率半径可以小于约1000mm(例如，小于约500mm、小于约100mm或小于约50mm)。在一些示例中，第一弯曲轮廓和/或第二弯曲轮廓可以符合复合曲线。在一些示例中，衬底可以包括弹性体层，并且衬底可以包括例如弹性膜。在一些示例中，衬底可以是透镜(例如，可调节透镜)的部件，或者是另一光学部件的部件，该另一光学部件比如是偏振器(例如，反射偏振器和/或多层偏振器)、窗口、光学延迟器、衍射元件、反射镜、或其它光学部件。

在一些示例中，用于形成复合弯曲的折射器或反射器的方法可以包括在诸如聚合物衬底等衬底上形成蛇形电极。在一些示例中，电子部件可以位于衬底上或以其它方式由衬底支承，并且可以与至少一个蛇形电极电连通。在一些示例中，可以修改衬底以提供例如包括复合曲线在内的弯曲表面轮廓。在一些示例中，对衬底的修改可以包括以下中的至少一项：模制、加热、施加电场(例如，将电场施加到电活性元件)、或施加力以引起变形(例如，弯曲、拉伸等)。蛇形电极可以包括至少一具有正弦形态的部分。

下面参照图1至图21提供示例性实施例的详细描述。图1示出了可以包括根据各种实施例的至少一个蛇形电极的示例性装置。图2至图4示出了可位于诸如透镜表面等衬底上的蛇形电极的示例性布置。图5示出了蛇形电极如何放置在可调节透镜的弹性膜上。图6A至图11示出了蛇形电极和电子部件的示例性布置。图12和图13示出了包括控制器的示例性装置构造。图14示出了根据各种实施例的另一光学构造。图15至17展示了装置操作和制造的示例性方法。图18和图19示出了示例性增强现实头戴式设备和虚拟现实头戴式设备。图20至图21B示出了示例性眼动追踪子系统。

光学构造的改善(例如，降低设备应用中的重量和功率消耗)可以是期望的。在一些示例中，透镜可以包括菲涅尔透镜。在一些示例中，透镜组件可以包括以下项中的至少一者：偏振反射器、分束器、蛇形电极或由透镜表面支承的电子部件。在一些示例中，可以用偏振反射器来替换分束器，以减少与分束器相关的损耗。

图1示出了可以包括至少一个蛇形电极的示例性装置。该装置可以包括显示器和折光式光学构造(folded optical configuration)。示例性装置100可以包括显示器105和光学构造110。在一些示例中，该光学构造可以具有如下的折光式光学布置：在该折光式光学布置中，光传播方向可以在一种或多种情形下反转。显示器105可以发射偏振光，例如线偏振光或圆偏振光。在一些示例中，来自显示器105的光入射到光学构造110上，并且光学构造被配置成例如当装置被用户穿戴或以其它方式与用户接触时，向用户的眼睛130提供显示器的图像。光学构造110可以包括分束器115(例如，分束器可以包括部分透明的反射器)、光学延迟器120(例如，四分之一波长延迟器)和反射偏振器125(例如，线反射偏振器)。在一些示例中，反射偏振器可以反射一种旋向性的圆偏振光，并且透射第二旋向性的圆偏振光。在一些示例中，可以省略光学延迟器120。

诸如透镜等光学部件可以具有可由一条或多条复合曲线限定的弯曲表面。在一些示例中，光学部件可以具有其它形状、并且可以具有一个或多个平面表面。在一些示例中，将电子部件安装在透镜的孔径内可能是有用的，可以穿过该孔径形成图像。电子部件可以包括电光部件，电光部件例如为激光器、发光二极管、传感器或光器件。电子部件可以相对较小，例如，该电子部件具有的有效截面尺寸(例如，圆形轮廓的直径、直径或类似尺寸)大约等于或小于1mm，例如大约等于或小于500微米，例如大约等于或小于200微米，并且在一些示例中大约等于或小于100微米。但是，与电子部件的电气连接可能会出现问题。例如，线性电极可以是视觉上可辨别的，并且可能分散装置的用户的注意力。已发现在本文描述的蛇形电极对于特定的磁道宽度或总体导电性在视觉上较难辨别。在一些示例中，如果例如通过修改表面轮廓的曲率来调节透镜的焦距，则由透镜支承的电子部件与(例如，在透镜的边缘处的)对应电触点之间的距离可以改变。透镜轮廓调节例如由于过度张力、屈曲或其它失效模式而可能导致传统电极的失效。然而，蛇形电极可以允许沿着蛇形电极的大致方向进行更大的尺寸扩展(下面将进一步讨论)。

图2示出了包括衬底205的装置200的一部分，该衬底205支承布置在衬底205上的一个或多个电极。在该示例中，装置200包括第一电极210和第二电极215，并且第一电极210与第二电极215中的每一个都可以是蛇形电极。在一些示例中，蛇形电极可以与一个或多个电子部件(例如，电子部件220或225或其电触点)电连通，一个或多个电子部件诸如为光源、传感器(例如，光电二极管或图像传感器)、诸如电活性元件等其它电子部件；或者蛇形电极可以与任何其它电子(例如，电光)部件的电触点(例如，电极)电连通。在一些示例中，蛇形电极可以允许控制光学延迟器(例如，上面参照图1讨论的光学延迟器120)或反射偏振器(例如，上面结合图1讨论的反射偏振器125)、或任何合适的电光层或包括至少一个电光层的多层结构。电光层可以包括具有针对入射光的有效光学属性(例如，折射率)的层，该有效光学属性可被电控制。示例性电光层可以包括例如液晶层或其它电光材料。衬底205可以包括透镜表面。在一些示例中，在电极形成期间，衬底可以具有平面构型，然后可以使衬底符合例如针对透镜应用的弯曲表面。

在一些情况下，蛇形电极可以被配置成允许支承蛇形电极的衬底被拉伸到特定程度，而不超过电极的失效应变。例如，蛇形电极可以沉积在衬底的大致平面表面上，然后衬底可以变形为大致弯曲的表面(例如，凸表面或凹表面)。在一些示例中，例如当表面处于大致平面状态或其它弯曲状态时，蛇形电极可以沉积在具有可调曲率的表面上。

在一些示例中，电极可以包括电极材料，并且电极材料可以包括诸如铜、银、金或其它合适的金属(包括合金)等金属。在一些示例中，蛇形电极可以包括一种或多种电极材料，例如在多层或以其它方式图案化的结构中包括一种或多种电极材料。在一些示例中，电极材料可以包括以下项中的一者或多者：金属(例如，银、铜、金、其它过渡金属、铝或其它金属)、透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)(例如，氧化铟锡(indium tinoxide，ITO)或氧化铟镓锌(indium gallium zinc oxide，IGZO))、导电聚合物、掺杂半导体、导电纤维(例如，碳纤维)、石墨烯、导电纳米线(例如，诸如银纳米线、铜纳米线或金纳米线等金属纳米线)、导电纳米管(例如，碳纳米管)或其它导电材料。

在一些示例中，蛇形电极可以沿着大致方向(例如，蛇形电极的平均方向)延伸。示例性蛇形电极可以具有由沿大致方向的延伸与空间变化的横向偏差(例如，垂直于局部大致方向的偏差)组合而限定的路径(或形状)。例如，在外围电触点与电子部件之间的透镜表面上延伸的蛇形电极可以具有：沿电触点与电子部件之间的路径延伸的大致方向，以及具有垂直于大致方向的分量的横向偏差。在一些示例中，蛇形电极可以具有空间振荡形式，其中关于大致路径的横向偏差可以包括周期性或非周期性的空间振荡。在一些示例中，蛇形电极可以包括关于蛇形电极可以有利地替代的线性电极或平滑弯曲电极的路径的空间振荡偏差。

在一些示例中，蛇形电极可以具有大致正弦形状，和/或可以包括至少一个具有大致正弦形状的电极部分。例如，蛇形电极可以具有包括可由D＝A sin(b.d)描述的横向偏差的路径，其中A可表示正弦幅度(或类似参数)，d可表示与沿着大致路径(例如，沿着线性路径或平滑弯曲路径)的距离有关的距离参数，以及b可以是与空间频率有关的参数。幅度A可以大约等于或小于1mm，例如大约等于或小于500微米，并且在一些示例中大约等于或小于200微米。正弦蛇形电极路径的重复距离(空间波长)可以大约等于或小于2mm，例如大约等于或小于1mm，例如大约等于或小于500微米，例如大约等于或小于300微米。

本文所述的蛇形电极的应用可以包括在可穿戴设备(例如，头戴式设备)的光学构造中使用。在一些示例中，本文描述的蛇形电极可以支承在光学构造内的透镜表面上(或者，例如由另一个光学元件支承)，该光学构造被配置成在用户穿戴可穿戴设备时形成显示器的用户可观看的图像。其它示例性应用可以包括去往或来自电子部件的信号的电通信。电子部件可以包括诸如光源或传感器等电光部件，或者由诸如透镜等光学部件的表面支承的电活性部件(例如，一个或多个电致伸缩层)。在一些示例中，电活性元件可以包括电活性聚合物，例如电致伸缩聚合物。示例性电致伸缩聚合物包括铁电聚合物，例如各种卤化亚乙烯基聚合物和共聚物，包括聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、其类似物、衍生物和共聚物。

在一些示例中，头戴式设备可以使用眼睛的场内照明来进行眼动追踪(例如，注视方向检测)，并且各示例可以提供具有低社交和用户可见性的电连接。在一些示例中，蛇形电极可以包括透明电导体。由于界面上的折射率差异，透明的蛇形电极可以具有视觉上可辨别的边缘。在一些示例中，由于一些吸收，通常透明的材料可以具有视觉上可辨别的色调。然而，蛇形电极可能不像线性电极或平滑弯曲电极那样容易在视觉上辨别。

在一些示例中，可以使用有限元分析来优化电极的形状、宽度或其它几何特征，有限元分析例如包括电极和衬底的机械模型。

在一些示例中，蛇形电极可以与一个或多个电子部件电连通。电子部件的示例可以包括诸如发光二极管(light-emitting diode，LED)等光学设备、诸如垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser，VCSEL)等激光器、激光二极管、光传感器及它们的组合。电子部件也可以是集成电路或其它电子部件，以用于转换功率、提供模数转换、提供数模转换、或将信息传输到部件的各部分或传输来自部件的各部分的信息。

在一些示例中，衬底可以是透明的。在一些示例中，衬底可以包括聚合物，例如丙烯酸酯聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、PEN、COC、COP、聚苯乙烯(PS)等。在一些示例中，衬底可以包括弹性体，例如硅树脂、氨基甲酸乙酯或丙烯酸酯聚合物。在一些示例中，衬底可以包括弹性膜。该衬底可以包括复合膜(例如，多层光学膜)，并且可以包括反射层(例如，反射镜)和/或反射偏振器。在一些示例中，衬底可以包括诸如弹性体之类的聚合物或复合膜中的至少一者或它们的组合。在一些示例中，衬底可以包括塑料层。例如，该衬底可以包括多层光学薄膜反射偏振器。在一些示例中，衬底可以包括弹性材料例如丙烯酸酯，弹性材料上放置至少一个蛇形电极。在一些示例中，蛇形电极可以通过印刷电路工艺来形成，例如通过对由衬底支承的导电层进行蚀刻或其它图案化来形成。在一些示例中，衬底可以包括透明衬底。在一些示例中，衬底可以包括弹性衬底，例如弹性透明衬底。

示例性衬底可以是可以弹性地或塑性地变形为弯曲轮廓(例如，包括复合曲线的轮廓)的材料。弯曲轮廓的平均曲率半径可以小于约1000mm，例如小于约500mm、小于约100mm或小于约50mm。

使衬底扭曲(例如，将衬底拉伸成例如复合曲线)可能会导致弹性体组分的局部扭曲。可以通过施加近似折射率匹配的涂层来封装电路和设备来减轻光学效应。可以在衬底形成为复合曲线之前或之后施加涂层。在一些示例中，涂层可以被称为填充层，并且可以包括光学透明聚合物。

图3进一步展示了蛇形电极，例如图2中所示的蛇形电极。装置300可以包括第一对蛇形电极(其包括第一电极305和第二电极310)、第二对蛇形电极(其包括第三电极315和第四电极320)、以及电子部件330和340。例如，电子部件330和340可以包括光源，这些光源可以由控制器(未示出)通过相应的蛇形电极提供的电信号来激励。在一些示例中，电子部件可以包括光源(例如，激光器或LED)、传感器(例如，光电二极管、图像传感器或其它光学传感器)、电活性部件(例如，电致伸缩元件)或其它电子部件，其中该光源可以是眼动追踪器的部件。

在一些示例中，改善的眼动追踪可以包括用户视野内的由透镜支承(例如，位于透镜表面上)的电子部件(例如，光源和/或传感器)。在一些示例中，眼动追踪部件可以位于AR/VR系统的透镜的表面上，例如位于眼镜透镜或其它透镜的表面上。位于透镜上的电子部件可以比透镜周边的位置(例如框架或其它支承结构上的位置)更靠近眼睛的中心。用户视野内的任何电子部件的电极可能会在视觉上分散注意力。然而，使用蛇形电极(例如，本文描述的蛇形电极)可以极大地降低用户对任何这种电极的感知。

图4示出了包括蛇形电极的装置400的进一步图示，该蛇形电极包括第一电极对410(包括第一电极412和第二电极414)和第二电极对415。虚线416可以表示一对蛇形电极的平均轨迹。在一些示例中，至少一个电子部件可以通过第一电极对410(包括第一电极412和第二电极414)或第二电极对415进行供电，和/或发送数据或接收数据或这两者。电触点420允许与至少一个电子部件进行电连通。电连通可以包括供电(例如，激励电子部件)、向电子部件传输数据、和/或从电子部件接收数据。

在一些示例中，电极可以形成在具有中心的衬底(例如，圆形衬底)上，并且电极可以背离衬底的中心或朝向衬底的中心(例如，沿着圆形衬底的径向方向)延伸。在一些示例中，电极可以具有围绕衬底中心的大致圆形路径。在一些示例中，电极可以具有延伸到电触点的大体径向部分和围绕圆形衬底设置的大体圆形部分(例如，如图4所示)。在一些示例中，衬底可以具有任何形状，并且电极可以包括：第一部分，该第一部分与靠近衬底外围的电触点接触；第二部分，该第二部分例如围绕外围和围绕中心延伸或者以其它方式形成大致环型图案；第三部分，该第三部分到靠近衬底外围的第二触点。在一些示例中，电极或电极对可以以任何适当的方式在整个衬底上延伸，例如，从而实现光源设置在衬底上的布置。在一些示例中，衬底可以包括弹性膜，或者可以以其它方式符合例如用于透镜应用的弯曲表面轮廓。电极可以具有相关联的电触点(例如，图4中的电触点420)，这些电触点可以用于连接到衬底外部的电路。在一些示例中，至少一个电子部件(未示出)可以与至少一个蛇形电极电连通，并且可以位于一对蛇形电极之间。

图5示出了可结合各种实施例使用的示例性可调流体透镜的截面。在一些示例中，图5可以表示穿过圆形透镜的截面，不过各示例也可以包括非圆形透镜。可调流体透镜可以包括弹性膜550，该弹性膜550可以为至少一个电极(例如，这对蛇形电极570)提供衬底。在一些示例中，电极可以在透镜制造之前形成在弹性膜上，例如，弹性膜处于平面构型。

透镜500可以是可调流体透镜，可调流体透镜包括基层502(在本示例中基层可以包括刚性的、平面的、弯曲的透镜和/或透明衬底)、弹性膜550、流体508(由虚线水平线表示)、边缘密封件585和挠性支承件590，该挠性支承件590对通常显示为挠性件504的挠性件提供刚性支承。在透镜的相对两侧上示出了一对类似的挠性件504，并且在一些示例中，挠性件可以围绕透镜外围布置。在该示例中，挠性件504可以包括弹性元件510和刚性元件540，刚性元件540包括提供膜附接的刚性臂560。刚性臂为膜提供控制点，在554处，膜可以附接到刚性臂。基层502可以具有下(如图所示)外表面和可以任选地支承衬底涂层的内表面。在该示例中，基层502的内表面可以与流体508接触。弹性膜550具有上(如图所示)外表面和围封流体508的内表面。外表面可以用于支承该对蛇形电极570。虚线垂直线表示流体透镜的中心和透镜500的光轴。

流体508可以被围封在至少部分地由基层502、弹性膜550和边缘密封件585限定的腔(例如，围封的流体体积)内，这可以协同地帮助限定流体所位于的腔。边缘密封件585可以围绕腔的外围延伸，并且(与衬底和膜配合)将流体保持在围封的流体体积内。弹性膜550可以具有弯曲轮廓，从而与透镜的外围(例如，靠近边缘密封件585)相比，透镜流体在透镜的中心具有更大的厚度(例如，厚度为沿着透镜光轴测量的距离)。在一些示例中，流体透镜可以是平凸透镜，该透镜的平面表面由基层502提供，而凸表面由弹性膜550提供。平凸透镜可以在透镜中心附近有较厚的透镜流体层。然而，其它配置也是可能的，例如平凹透镜配置，在该平凹透镜配置中，膜朝向透镜中心附近的衬底弯曲。衬底还可以具有向流体透镜提供光焦度的弯曲表面。

示例性流体透镜可以具有围绕基层502的周边布置(或布置在周边区域内)的多个挠性件。挠性件504可以任选地通过挠性支承件590将膜联接到衬底。致动器可以用于调节透镜的光焦度。在一些示例中，由弹性膜支承的一个或多个电活性部件可以用于调节透镜轮廓，从而调节光焦度。

透镜500可以包括一个或多个致动器(图5中未示出)，一个或多个致动器可以位于透镜的外围，并且可以是挠性件504的一部分或机械地联接到挠性件504。致动器可通过一个或多个控制点(例如，控制点554)在弹性膜550上施加可控力，该控制点可以用于调节膜表面的曲率并因此调节透镜的一个或多个光学属性(例如，焦距、散光校正、圆柱度等)。例如，致动器可以机械地联接到刚性元件540。在一些示例中，控制点可以附接到膜的外围部分，并且可以用于控制膜的曲率。

图6A至图6D示出了根据各种实施例的示例性蛇形电极。在一些示例中，蛇形电极可以具有通常正弦的形态。然而，也可以使用本文所讨论的其它形状。

图6A示出了示例性装置600的一部分，该装置包括形成在衬底612上的一对蛇形电极610(包括第一电极602和第二电极604)。该图展示了在某些示例中，蛇形振荡的空间间距可能会有所不同。例如，第一正弦部分614具有比第二正弦部分616更大的空间间距。表示为“X”的虚线表示电极的大致路径，这将在下面进一步讨论。在一些示例中，蛇形电极的空间间距可以确定为蛇形电极与其大致路径相交的相邻位置之间的距离。例如，大致路径可以包括平滑曲线，蛇形电极围绕该平滑曲线具有空间振荡路径。在一些示例中，衬底可以是或包括光学元件(例如，透镜、窗口、偏振器或反射器)、电子显示器或其它设备。

图6B示出了形成在衬底622上的一对示例性蛇形电极620。该图展示了：在一些示例中，蛇形振荡的空间幅度可能会有所不同。例如，正弦部分626具有比正弦部分624更大的空间幅度。

图6C示出了形成在衬底632上的一对示例性蛇形电极630。该图展示了：在一些示例中，蛇形电极可以包括由弯曲部分634互连的线性部分，例如线性部分636。在一些示例中，蛇形电极的形状可以类似于倒圆三角波的形状。

在一些示例中，蛇形电极可以具有包括偏离大致路径的横向偏差的形状。蛇形电极可以沿着大致路径的方向延伸，并且包括沿正交于大致路径的方向的偏差。例如，具有正弦形态的蛇形电极可以具有表示为A的、偏离大致路径的最大偏差。在一些示例中，最大偏差A可以表示正弦形态Asin(d)的幅度，其中A表示幅度并且d是基于沿大致路径的距离(例如，与该距离成比例)的参数。例如，如上面图2所述，蛇形电极的大致路径可以具有径向方向。

在一些示例中，蛇形电极可以包括沿平行于大致路径的方向的偏差，并且可以包括例如S形部分。

图6D示出被支承在衬底642上的蛇形电极640。蛇形电极包括S形部分644，该S形部分644包括这样的部分：在该部分中电极沿大致路径反转方向。

在一些示例中，大致路径可以沿径向方向延伸。在一些示例中，大致路径可以具有围绕圆形路径或其部分的圆周形式。关于图6A至图6D，大致路径可以是在如图所示的水平方向上延伸而穿过蛇形电极路径的中心的线性路径。在图6A中，示例性大致路径被指示为标记为“X”的虚线。

在一些示例中，大致路径可以是弯曲的，或者大致路径本身可以是蛇形的。蛇形大致路径可以沿着可被称为二阶大致路径的方向延伸，并且二阶大致路径可以是直线、弯曲的或本身是蛇形的。

图7示出了根据各种实施例的示例性装置的一部分，该装置包括安装到支承电极的衬底的电子部件。装置700包括围封体积730(例如，该体积可以是可调流体透镜的经填充流体的体积的一部分)的膜702，并将电极704和706支承在膜702的表面上。电子部件710可以由膜702支承并且与电极704和706电连通。未示出电子部件710内的内部电连接，但在一些示例中，电子部件710内的内部电连接可以包括有源元件720与电极704和706之间的电连接。在一些示例中，有源元件720可以包括光发射和/或光敏元件。在一些示例中，电子部件可以包括电光部件，诸如发光二极管(LED)、激光器(例如，诸如VCSEL等半导体激光器)或光学传感器之类的发光设备。在一些示例中，电子部件可以包括光敏设备，例如光敏电阻、光电探测器(例如，包括光电设备)、图像传感器等。

图8示出了根据各种实施例的使用附接层附接到衬底的电极。装置800可以包括附接到衬底830的电极810和820。在一些示例中，电极810和820分别使用附接层812和822附接到衬底830。在一些示例中，附接层812和822可以包括粘合层。

在一些示例中，附接层可以位于诸如蛇形电极之类的电极与诸如弹性膜之类的衬底之间。在一些示例中，附接层可以包括弹性体，并且该弹性体可以通过衬底的任何特定变形来减少施加到电极的弹性应变。在一些示例中，附接层可以包括相对刚性的层(例如，比衬底更刚性的层)，该相对刚性的层可以吸收由衬底变形所施加的应变的一部分。在一些示例中，附接层可以具有多层结构，并且可以包括以下项中的一者或多者：至少一个粘合层、至少一个弹性体层或至少一个刚性层。在一些示例中，附接层可以具有符合蛇形电极或以其它方式与蛇形电极位置配准的蛇形形态。在一些示例中，附接层可以横向延伸到蛇形电极之外。在一些示例中，附接层可以支承一个或多个电极，例如一个或多个蛇形电极。

图9示出了根据各种实施例的位于一对电极之间的电活性元件。装置900包括衬底920、第一电极902和第二电极904。电活性层910(例如，电致伸缩聚合物层)可以位于第一电极902与第二电极904之间。第一电极或第二电极中的至少一者可以是蛇形电极或包括蛇形电极。

在一些示例中，在第一电极902与第二电极904之间施加的电场可以在电活性层910中诱导电活性效应。示例性电活性效应可以包括电收缩，该电收缩可以诱导电活性层的电收缩，例如，沿着电极之间的方向压缩电活性层。电活性层910可以变得更厚。电收缩可以诱导对衬底920的类似压缩。在一些示例中，衬底920可以是弯曲的，并且可以是可调流体透镜的弯曲弹性膜。可以使用一个或多个电活性层来控制可调流体透镜的光焦度，例如，在与至少一个蛇形电极电接触的情况下进行调节。

在一些示例中，该装置可以包括可以用作第一电极和第二电极用的衬底的膜(例如，弹性膜)。电活性层可以位于每个电极的至少一部分之间。例如，可以使用粘合层或其它方法将电活性层附接到衬底。在一些示例中，膜可以是电活性的，并且可以省略单独的电活性层。在电极之间施加电压可以调节膜内的应变，并且可以允许例如控制可调流体透镜的光焦度。

图10示出了根据各种实施例的没有空间相位关系的示例性相邻蛇形电极(这些相邻蛇形电极可以是电极对或单个电极)。装置1000包括第一蛇形电极1010和第二蛇形电极1020，第一蛇形电极1010和第二蛇形电极1020这二者都被支承在衬底1030上。该图展示了第一蛇形电极和第二蛇形电极的间距、幅度或相位中的一者或多者彼此之间可能没有明显的相关性。第一蛇形电极和第二蛇形电极可以是衬底上的相邻电极。在一些示例中，电极可以具有相似的大致方向(例如，如图所示的平行水平大致方向)。在一些示例中，成对蛇形电极的平均轨迹本身可能不是蛇形的。

图11示出了根据各种实施例的具有位于相邻部分之间的电子部件的相邻蛇形电极(这些相邻蛇形电极可以是电极对或单独的电极)的示例。装置1100包括第一蛇形电极1110、第二蛇形电极1120和被定位成与这两个电极电连通的电子部件1130，电极由衬底1140支承。在一些示例中，电子部件可以位于这些电极靠得很近的位置处。例如，一个或两个电极的横向偏差可以使电极相对靠近，例如，间隔大约等于或小于5mm，例如大约等于或小于2mm，例如大约等于或小于1mm。

图12示出了根据各种实施例的包括控制器的示例性装置的示意图。装置1200包括控制器1210，控制器1210通过至少一个蛇形电极(在本示例中为一对蛇形电极1220)与光源1230(或例如其它电子部件)通信。控制器还可以通过至少一个蛇形电极(在本示例中为一对蛇形电极1240)与光传感器1250通信。蛇形电极1220和1240可以是相同的电极或不同的电极。

图13示出了根据各种实施例的包括控制器的另一示例性装置。装置1300包括控制器1310，控制器1310通过至少一个蛇形电极(在本示例中为一对蛇形电极1320)与电活性元件1330通信。控制器可以将控制电压施加到电活性元件1330以调节一设备配置，例如可调节透镜的光焦度。

在一些示例中，控制器可以施加控制电压以调节电活性元件的电致伸缩，例如以控制可调流体透镜的光焦度。任何合适形状的电致伸缩元件可以位于第一电极与第二电极之间。一个或两个电极可以至少部分地是蛇形电极。

图14示出了根据各种实施例的另一光学构造。光学构造1400包括显示器1405、分束器1420、透镜1430和偏振反射器1440。显示器发射的光束显示为虚线。光线1445由显示器1405的显示部分1410发射，穿过分束器1420和透镜1430，并被偏振反射器1440反射回来以作为光线1450。为便于说明，未示出透镜表面处的折射。光线1450然后被分束器1420反射以产生光线1455，光线1455穿过偏振反射器1440并且作为被导向用户的眼睛作为光线1460。诸如光束1452等杂散光束可以降低到达用户眼睛的光束强度。未示出用户的眼睛，但如图所示，诸如适眼区等观看位置可以位于光学构造的右侧。在一些示例中，分束器1420可以形成为透镜1430的凸透镜表面1425上的部分反射膜(例如，薄金属膜)。在一些示例中，光学构造还可以包括光学延迟器，该光学延迟器例如可以被包括作为形成在偏振反射器1440的表面1435上的层。在一些示例中，分束器1420可以由偏振反射器替换，例如由第二偏振反射器替换，第二偏振反射器可以减少与分束器相关联的损耗并且可以是非导电的。在一些示例中，偏振反射器或分束器可能没有明显的导电性，以便不对蛇形电极的性质进行电学修改。在一些示例中，可以使用分束器来代替偏振反射器1440。

光学构造1400的改善可能是期望的，例如电调节透镜1430的光焦度和/或使用与透镜相关联的光源和/或传感器来提供眼动追踪系统。在一些示例中，例如，如上文关于图5所述的，透镜1430可以是可调流体透镜。在一些示例中，与眼动追踪相关联的光源可以位于透镜的视场内，并且一个或多个蛇形电极可以有利地用于提供到光源的电连接。示例性电极的蛇形形状可以在这种配置中提供一个或多个优点，例如减少了用户对电极的感知、提高了在下层透镜表面(例如，在可调节透镜中)变形下的机械抗破裂性、以及改善了对弯曲表面的适应性。诸如一个或多个半导体激光器和/或发光二极管等示例性光源可以位于透镜的弯曲表面上。在一些示例中，蛇形电极可以支承在透镜1430的凸透镜表面1425上，并且这可以包括由形成在透镜表面上的附加层来支承，该附加层诸如是分束器1420或符合透镜表面的任何其它层。在一些示例中，透镜表面可以是凸的、凹的或平面的，并且任何这种表面都可以支承蛇形电极。在一些示例中，由透镜支承的蛇形电极可以由诸如防划痕涂层、抗反射涂层等透镜涂层来支承。在一些示例中，蛇形电极可以被支承在透镜上，并且可以形成附加涂层以覆盖透镜，附加涂层例如为分束器(例如，诸如多层分束器等非导电分束器)、反射偏振器或其它层。

在一些示例中，弯曲表面可以是可调节的。蛇形电极可以便于在可调节弯曲表面上提供具有改善的可靠性的电连接。在一些示例中，透镜曲率的调节可以包括向位于透镜上或透镜内的电活性元件施加电场。在一些示例中，至少一个致动器可以用于调节透镜的光焦度，并且蛇形电极可以用于提供到由透镜定位或以其它方式支承的光源的电连接。蛇形电极可以便于与透镜相关联的电子部件和/或电活性元件的电连接。

在一些示例中，透镜可以包括菲涅尔透镜，并且菲涅尔透镜的各个小面的曲率可以使用各方法(诸如在本文讨论的方法)来电调节。

制造方法

图15示出了根据各种实施例的制造装置的示例性方法。方法1500包括形成具有透镜表面的透镜(1510)，将蛇形电极沉积在透镜表面上(1520)，以及将电子部件定位在透镜表面上以与蛇形电极电连通(1530)。该方法还可以包括在表面上形成与电子部件电连通的第二电极，该第二电极可以是第二蛇形电极。方法还可以包括通过控制器向电子部件提供电信号(例如，以诱导光发射)和/或接收来自电子部件(例如，光传感器)的信号(例如，传感器信号)。

在一些示例中，透镜表面可以由弹性膜提供。在一些示例中，电子部件可以包括可以附接到弹性膜或以其它方式由弹性膜支承的电活性元件。根据各种实施例的制造装置的另一个示例性方法可以包括形成包括弹性膜的可调节透镜，在弹性膜上沉积蛇形电极，以及将电子部件定位在弹性膜上以与蛇形电极电连通。方法还可以包括在表面上形成与电子部件电连通的第二电极，该第二电极可以是第二蛇形电极。方法还可以包括通过控制器向电子部件提供电信号。在一些示例中，电子部件可以是电活性元件，并且电信号可以诱导电活性元件的电致伸缩。在一些示例中，电信号可以至少部分地用于控制可调节透镜的光焦度。

在一些示例中，用于形成复合弯曲光学元件的方法可以包括在诸如聚合物衬底等衬底上形成蛇形电极，且该衬底处于平面构型。在一些示例中，电子部件可以位于衬底上或以其它方式由衬底支承，并且电子部件可以与至少一个蛇形电极电连通。在一些示例中，可以修改衬底以提供例如包括复合曲线在内的弯曲表面轮廓。例如，可以在处于平面构型的弹性膜上形成蛇形电极，然后在可调节透镜应用中，弹性膜可以采用弯曲表面轮廓。在一些示例中，衬底的修改可以包括以下中的至少一者：模制、加热、施加电场(例如，将电场施加到电活性元件)、或施加力以诱导衬底的变形(例如，弯曲、拉伸、形成弯曲表面轮廓(例如，凹的、凸的、圆柱形的、圆锥形的、自由形式的)等)。蛇形电极可以包括具有正弦形态的至少一部分。

电子部件可以包括光源，该光源例如为发光二极管(LED)或激光器。在一些示例中，光源可以包括可见光发射光源。在一些示例中，光源可以包括IR发射(例如，近IR发射)光源。

在一些示例中，可以通过对由衬底支承的导电层进行光刻来形成蛇形电极。导电材料可以作为层沉积在衬底上，然后被处理以形成适当配置的电极图案。处理方法可以包括激光烧蚀、光刻、蚀刻、模切、机械刻划或任何合适的方法中的一种或多种。在一些示例中，电极可以形成在可以包括弹性体层的转移衬底上，然后使用任何合适的方法被转移到装置衬底。

在一些示例中，可以使用任何合适的图案化沉积方法来沉积电极。

在一些示例中，制造装置的方法可以包括提供衬底并将一个或多个电极附接到该衬底。该衬底可以包括例如透镜或其部件等光学元件。可以使用粘合层将电极附接到衬底。在一些示例中，电极可以通过包括以下项中的一种或多种的工艺而被粘接到衬底：加热、施加压力、或暴露于诸如光或UV辐射等辐射。在一些示例中，在施加压力之前，可以对电极涂覆粘合剂层。例如，与衬底接触的电极表面可以被涂覆粘合剂层。该粘合剂可以包括压敏材料、热激活材料或光固化材料。

在一些示例中，制造光学元件(其包括可调节衬底)的方法可以包括将至少一个电极贴合到并结合到衬底，例如至少一个蛇形电极。

操作装置的方法

图16示出了根据各种实施例的操作装置的示例性方法。该方法(1600)包括通过至少一个蛇形电极施加电信号以激励位于透镜表面上的光源(1610)，接收来自传感器的传感器信号(1620)，以及基于该传感器信号来确定注视方向(1630)。传感器信号可以基于使用光源从对象(例如，用户的眼睛)的照明产生的检测反射光。

如下面更详细讨论的，可以使用眼动追踪系统来确定注视方向。眼动追踪系统可以包括至少一个传感器和位于透镜表面上的至少一个光源。例如，操作眼动追踪系统的方法可以包括使用第一蛇形电极激励光源以获得光束，以及使用通过使用诸如第二蛇形电极等第二电极接收到的传感器信号来检测来自用户眼睛的光束的反射。

例如，可以通过诸如头戴式设备(诸如AR/VR设备)之类的装置来执行示例性操作方法。示例性方法可以包括从光源发射光线，以及检测来自眼睛的光线反射而产生的反射光线。在一些示例中，当用户穿戴设备时，用户可以查看显示器的图像。用户的眼睛可以位于适眼区(例如，显示图像形成的位置)用于观看显示器的图像。光学组件可以用于在适眼区处形成显示器的图像，并且该光学组件可以包括以折光式光学布置进行布置的至少一个透镜、反射偏振器和分束器。

图17示出了根据各种实施例的操作装置的另一个示例性方法。该方法(1700)包括确定可调节透镜的期望光焦度(1710)，使用蛇形电极将信号施加到电活性元件(1720)，以及调节(例如，电收缩)电活性元件以获得期望的光焦度(1730)。

在一些示例中，调节透镜的光焦度的方法可以由包括显示器的头戴式装置和包括透镜的光学构造来执行。示例性方法可以包括使用至少一个蛇形电极将电信号施加到位于透镜的孔径内的电活性元件。在一些示例中，位于透镜的孔径内可以对应于位于透镜的、用于形成装置的用户可观看的显示器的图像的一部分内。在一些示例中，透镜可以是包括弹性膜的可调节透镜。在一些示例中，电活性元件可以包括机械地与可调节透镜的弹性膜相关联(例如，附接到可调节透镜的弹性膜)的电致伸缩聚合物层。

在一些示例中，方法还可以包括从显示器发射具有圆偏振或线偏振的光，通过第一透镜组件透射光，反射来自第二透镜组件的光，以及通过第二透镜组件将来自第一透镜组件的光反射朝向用户的眼睛。该装置可以被配置成使得光透过具有第一偏振的第一透镜组件，并且随后被具有第二偏振的第一透镜组件反射。这可以使用位于第一透镜组件与第二透镜组件之间的光学延迟器和/或使用反射时的偏振变化来实现。显示器可以固有地发射偏振光，或者在一些示例中，合适的偏振器可以与来自显示器的光透过的表面相关联(例如，附接到该表面)。

示例性方法包括用于操作装置(例如，在本文描述的诸如头戴式显示器等装置)或用于制造装置(例如，在本文描述的装置)的计算机实现的方法。示例性方法的步骤可以由包括任何合适的计算机可执行代码和/或计算系统(包括诸如增强现实系统和/或虚拟现实系统等装置)来执行。在一些示例中，示例性方法的一个或多个步骤可以表示算法，该算法的结构包括多个子步骤和/或可以由多个子步骤表示。在一些示例中，用于使用折光式光学构造提供来自显示器的均匀图像亮度的方法可以包括使用显示面板，该显示面板被配置成允许显示器亮度的空间变化。

在一些示例中，诸如设备或系统等装置可以包括至少一个物理处理器和包括计算机可执行指令的物理存储器，这些计算机可执行指令在由物理处理器执行时使物理处理器在显示器上生成图像。该图像可以包括虚拟现实图像元素和/或增强现实图像元素。该装置可以包括如在本文描述的光学构造。

在一些示例中，非暂时性计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可执行指令，该一个或多个计算机可执行指令在由装置(例如，头戴式设备)的至少一个处理器执行时，使该装置向用户(例如，头戴式设备的穿戴者)提供增强现实图像或虚拟现实图像。该装置可以包括如本文中所描述的光学构造。

在一些示例中，装置(例如，诸如AR和/或VR设备等头戴式设备)可以包括光学构造，该光学构造包括薄饼透镜(例如，透镜和分束器的组合，透镜和分束器的组合也可以被称为分束器透镜)和反射偏振器。示例性反射偏振器可以被配置成反射第一偏振的光并透射第二偏振的光。例如，反射偏振器可以被配置成反射一种旋向性的圆偏振光(例如，右旋或左旋)，并透射另一种旋向性的圆偏振光(例如，相应为左旋或右旋)。例如，反射偏振器可以被配置成反射一个方向(例如，竖直方向)的线偏振光并且透射正交方向(例如，水平方向)的线偏振光。在一些示例中，反射偏振器可以粘附到菲涅尔透镜的小面。

光学构造可以被称为折光式光学构造，并且在这种情况下，折光式光学构造可以提供这样的光路：该光路包括一次或多次反射和/或其它射束重定向。具有折光式光学构造的装置可以是紧凑的、具有宽视场(FOV)、并且允许形成高分辨率图像。较高的透镜系统效率对于诸如头戴式显示器(HMD)等应用(该应用包括虚拟现实应用和/或增强现实应用)可以是有用的。

示例性设备可以包括显示器、薄饼透镜(例如，该薄饼透镜包括可以形成为透镜表面上的涂层的分束器或偏振反射器)和反射偏振器(例如，该反射偏振器被配置成反射第一偏振的光并透射第二偏振的光，其中，第一偏振和第二偏振是不同的)。例如，反射偏振器可以被配置成反射一种旋向性的圆偏振光并透射另一种旋向性的圆偏振光。

在一些示例中，光学延迟器可以位于第一透镜组件与第二透镜组件之间，并且来自显示器的光可以多次(例如，三次)穿过该光学延迟器，之后透射穿过第二透镜组件朝向用户的眼睛。在一些示例中，可以从显示器发射具有偏振的光，该偏振例如为线偏振或圆偏振。每当光穿过光学延迟器时，该偏振可以被该光学延迟器改变。反射也可以改变光的偏振。例如，来自显示器的光(例如，偏振光)可以透射穿过第一菲涅尔透镜组件、穿过光学延迟器、被第二菲涅尔透镜组件反射、穿过光学延迟器、被第一菲涅尔透镜组件反射、穿过光学延迟器、然后被第二菲涅尔透镜组件透射朝向用户的眼睛，其中，该光可以以第一线偏振入射到反射偏振器上，第一线偏振的光可以被第二菲涅尔透镜组件的反射偏振器反射。光可以从第一菲涅尔透镜组件的反射偏振器反射，然后可以被反射偏振器透射。在一些示例中，这些菲涅尔透镜组件中的至少一个菲涅尔透镜组件可以包括光学延迟器，并且可以从光学构造中省略单独的光学延迟器。

折光式光学构造可以是紧凑的、具有宽视场(FOV)、并且对于显示器和观察者之间的给定距离提供更高的分辨率。然而，包括薄饼透镜的折光式光学构造可能具有比包括折射透镜但不包括反射元件的非折光式光学构造更低的效率。例如，对于头戴式显示器(HMD)中的应用，光学构造的系统效率是重要的。效率降低会降低AR/VR设备的可用性，并可能由于显示器提供所需图像亮度所需的功率消耗增加而导致温度升高而造成不适。在一些示例中，使用包括分束器的薄饼透镜来提高系统效率，该分束器朝向分束器的边缘具有比分束器的中心区域内更高的反射率。使用偏振转换分束器透镜可以提高透镜效率，该偏振转换分束器透镜包括分束器，该分束器朝向透镜的边缘具有比在透镜的中心区域内更高的反射率。在一些示例中，薄饼透镜可以包括折射透镜和分束器，该分束器可以形成为透镜表面上的反射涂层。反射涂层可以具有在空间上变化的反射率。在一些示例中，薄饼透镜可以包括偏振转换分束器透镜。

在一些示例中，诸如菲涅尔透镜等结构化光学元件可以包括衬底，该衬底具有包括小面和台阶的表面，其中，台阶位于相邻(例如，邻近的或基本上相邻的)小面之间。反射偏振器可以与带小面的表面的至少一部分相邻并与其相符。在一些示例中，带小面的表面可以对应于折射透镜的表面部分(例如，凸表面或凹表面)，并且可以是弯曲的。在一些示例中，带小面的表面可以是平面的，并且可以近似于折射透镜的表面部分。例如，平的带小面的表面可以具有相对于透镜的光轴的取向，该取向随小面距透镜的光学中心的平均(例如，中数)径向距离而变化。在这种情况下，结构化光学元件可以包括由台阶分开的表面小面，并且菲涅尔透镜的至少一个小面可以支承反射偏振器。然后，填充材料可以涂覆菲涅尔透镜组件(例如，包括小面、台阶和反射偏振器)的表面。填充层可以具有第一表面以及第二表面(例如，外表面)，该第一表面具有与菲涅尔透镜组件互补的轮廓，该第二表面可以是平面表面。在一些示例中，填充材料的第二表面可以具有弯曲表面，例如凸表面、凹表面、柱面、自由曲面或其它弯曲表面，或者在一些示例中，填充材料的第二表面可以包括第二菲涅尔透镜结构。

蛇形电极可以形成在透镜(例如，菲涅尔透镜或任何其它透镜)的一个或两个表面上。

透镜组件可以包括透镜和反射偏振器和/或分束器(例如，形成在透镜表面上的部分反射膜)。透镜表面可以是平面表面、柱面、自由表面、至少部分由泽尼克(Zernike)函数定义的表面、或球面。蛇形电极可以形成在任何形式的透镜表面(包括可调节透镜的透镜表面)上。

可调节透镜可以具有可调节表面，该可调节表面可以包括弹性膜、弹性体或其它可调节形式。蛇形电极可以用于向由可调表面支承的电子部件提供电接触，和/或使用与透镜表面机械连通的电活性元件(例如，膜)来控制曲率。在一些示例中，蛇形电极可以用于向嵌入透镜中的电活性元件提供信号，或向任何电活性透镜部件提供信号。

在一些示例中，蛇形电极可以例如通过表面张力支承在流体表面上。在一些示例中，由蛇形电极提供的电信号可以用于控制液滴或液层的曲率半径。

在一些示例中，透镜可以包括菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜具有多个小面和台阶，这些台阶位于这些小面之间，不然的话将形成连续的透镜表面。菲涅尔透镜可以有效地将折射透镜的弯曲表面分成多个小面。小面可以包括近似凸表面的各个部分的弯曲部分(或其平面近似物)。小面之间可能存在台阶，使得菲涅尔透镜的厚度显著小于传统凸透镜的厚度。在一些示例中，蛇形电极可以设置在菲涅尔透镜的结构化表面、菲涅尔透镜的结构化表面上施加的填充层、或菲涅尔透镜的非结构化表面上(例如，设置到菲涅尔透镜的平面表面、凹表面或凸表面，该菲涅尔透镜也包括结构化表面，该结构化表面包括位于小面之间的台阶)。

在一些示例中，(例如，AR/VR系统的)光学构造可以包括透镜(例如，菲涅尔透镜或其它折射透镜)。示例性光学系统还可以包括分束器和/或偏振反射器。在一些示例中，透镜可以是凹的、凸的，并且可以具有复杂的光学轮廓，例如自由表面。在一些示例中，可调节透镜的表面可以在一个或多个轮廓之间、诸如在两个或更多个不同光焦度之间是可调节的。光学构造可以用于增强现实(AR)系统和/或虚拟现实(VR)系统。在一些示例中，光学构造可以包括透镜和至少一个其它光学部件，至少一个其它光学部件例如为以下项中的一者或多者：反射偏振器、滤光器、吸收偏振器、衍射元件、附加折射元件、反射器、减反射膜、机械保护膜(例如，防刮膜)、分束器、其它光学部件或它们的组合。包括透镜的光学构造还可以包括分束器、偏振反射器或光学延迟器中的至少一者。

在一些示例中，装置可以包括可穿戴设备(例如，头戴式设备)。示例性装置可以包括显示器和光学构造，该光学构造被配置成在用户穿戴可穿戴设备时形成用户可观看的显示器的图像。示例性应用可以包括例如在成像、显示或投影装置中使用的可调节透镜或眼动追踪系统。

在一些示例中，装置可以包括反射偏振器。示例性反射偏振器可以被配置成反射一种偏振的光并透射另一偏振的光。例如，示例性反射偏振器可以反射一种旋向性的圆偏振光，并且可以透射另一种旋向性的圆偏振光。在一些示例中，反射偏振器可以反射一个线偏振方向并透射正交的线偏振方向。在一些示例中，蛇形电极可以位于例如偏振器(例如，反射偏振器或透射偏振器)等光学部件上。在一些示例中，至少一个蛇形电极和至少一个电子部件可以被支承在偏振器的表面上。

示例性反射偏振器包括但不限于胆甾型反射偏振器(cholesteric reflectivepolarizer，CLC)和/或多层双折射反射偏振器。下面将讨论其它示例。例如，反射偏振器可以被配置成反射第一偏振的光并透射第二偏振的光。在这种情况下，反射可以对应于入射光强度的至少60％的反射，而透射可以对应于入射光强度的至少60％的透射。在一些示例中，反射偏振器可以反射一种旋向性的圆偏振光，并透射另一种旋向性的圆偏振光。在一些示例中，装置可以包括分束器，或者在一些示例中包括第二菲涅尔透镜组件。分束器透镜可以包括形成为透镜上的涂层或以其它方式由透镜表面支承的分束器。

在一些示例中，反射偏振器可以包括胆甾型液晶，例如聚合物胆甾型液晶。在一些示例中，反射偏振器可以包括双折射多层反射偏振器。在一些示例中，装置还可以包括位于分束器与反射偏振器之间的光学延迟器，例如四分之一波长延迟器。

示例性反射偏振器(或其它偏振器)可以包括偏振膜。示例性偏振膜可以包括一个或多个层，例如包括反射偏振器和二向色偏振器的组合的光学偏振器，该反射偏振器和该二向色偏振器例如结合在一起。

在一些示例中，示例性反射偏振器可以包括胆甾型液晶、双折射多层光学膜、线栅、或导电元件的其它布置。反射偏振器可以包括双折射多层膜，并且一个或多个表层可以具有这样的通过偏振折射率(pass polarization refractive index)：该通过偏振折射率在该多层膜的平均折射率的0.2内，并且在一些示例中，一个或多个表层的折射率可以与该多层膜的平均折射率相差至少大约0.02，例如至少大约0.05，例如至少大约0.1。

在一些示例中，反射偏振器可以被图案化以与菲涅尔透镜的小面配准。经图案化的反射偏振器可以形成在弹性体元件上，与小面对齐，然后可以(例如，通过致动器)移动该弹性体元件，使得经图案化的反射偏振器与菲涅尔透镜的小面接触。

在一些示例中，反射偏振器可以通过将配向层(例如，聚合物层或光栅)施加到表面(例如，透镜或其它光学部件的表面)并施加至少部分地与配向层对齐的胆甾型液晶(CLC)层来制造。示例性配向层可以包括可以沉积在衬底上的光配向材料(photoalignment，PAM)，并且可以通过将PAM暴露于偏振光(例如，紫外(UV)光和/或可见光)来获得期望的分子取向。可以进一步处理CLC层以锁定固体材料内CLC的分子配向，例如以提供手性材料(例如，手性固体)。例如，可以聚合、交联CLC，和/或可以通过CLC形成聚合物网络以稳定配向。在一些示例中，可以在向列型液晶内使用有效浓度的手性掺杂剂来形成CLC，并且手性向列型(胆甾型)混合物还可以包括至少一种可聚合材料。

在一些示例中，反射偏振器可以包括手性材料，该手性材料例如为分子有序性与胆甾型液晶的分子有序性类似的材料，例如，通过冷却、聚合、交联或以其它方式稳定胆甾型液晶的分子有序性而得到的固体材料。例如，手性固体可以是螺旋光学构造与胆甾型液晶的螺旋光学构造类似的固体。例如，最大折射率方向可以描述围绕分子取向的局部方向的法线的螺旋。

在一些示例中，反射偏振器可以包括双折射多层光学膜，该双折射多层光学膜可以例如通过热和压力的组合而与透镜表面相符。在一些示例中，蛇形电极可以由设置在透镜表面上的光学膜支承。

在一些示例中，偏振分束器可以包括具有第一表面和第二表面的透明透镜，其中第一表面是菲涅尔透镜，并且第二表面邻近反射偏振层。第一表面和第二表面中的至少一个表面可以具有柱面、球面或非球面的曲率。

蛇形电极可以由透镜或其它光学元件的一个或两个表面支承。

在一些示例中，(例如，AR/VR设备的)光学构造可以包括分束器(例如，代替偏振反射器或作为偏振反射器的补充)。分束器可以被配置成反射入射光的第一部分并透射入射光的第二部分。在一些示例中，分束器透镜可以与菲涅尔透镜组件一起使用。可以使用从本文描述的方法改编的方法在菲涅尔透镜的小面上形成分束器。例如，分束器可以形成在弹性元件上。分束器可以形成在诸如透镜等衬底上。在一些示例中，至少一个蛇形电极和至少一个电子部件可以被支承在分束器的表面上。

反射层可以通过包括如下工艺中的一种或多种工艺的组合来形成：薄膜物理气相沉积、化学气相沉积、或用于沉积反射层(例如，高反射的薄膜涂层和/或部分反射的薄膜涂层)的其它合适工艺。示例性反射层可以包括一种或多种金属(例如，铝或银)，并且可以是含金属的。示例性反射层可以包括一种或多种介电材料(例如，二氧化硅、氧化铝、氧化铪、二氧化钛、氧化镁、氟化镁、氧化铟锡和氧化铟镓锌等以及它们的混合物。示例性反射层可以包括一个或多个介电层，并且可以包括布拉格光栅结构或类似的多层结构。

示例性分束器可以包括具有不同透射率和/或反射率的一个或多个区域，并且可以包括一个或多个反射层。示例性分束器可以包括第一区域和第二区域，该第一区域和第二区域例如对于可见光或至少一种可见光波长具有不同的反射率。分束器可以包括形成在透镜表面上的涂层，该涂层例如为金属涂层和/或介电涂层(例如，介电多层)。在一些示例中，分束器的反射率可以根据分束器内的空间位置而变化。例如，分束器可以包括具有第一反射率的第一区域和具有第二反射率的第二区域。在一些示例中，分束器的靠近分束器边缘的反射率可以比分束器的中央区域内的反射率高。

示例性分束器可以包括部分透明且部分反射的涂层。示例性分束器可以包括薄涂层，该薄涂层包括金属(例如，金、铝或银)。薄涂层的涂层厚度可以在大约10nm至大约500nm的范围内。示例性分束器可以包括一个或多个层，例如介电薄膜层。在一些示例中，分束器可以包括至少一种介电材料，以例如作为介电层或其部件，该介电材料例如为二氧化硅、氧化铝、氧化铪、二氧化钛、氧化镁、氟化镁等。示例性分束器可以包括涂层，该涂层包括至少一个薄金属涂层和/或至少一个介电涂层。示例性分束器可以包括以下项中的至少一种：导电材料(例如，金属、导电金属氧化物(例如，氧化铟锡或氧化铟镓锌)或其它导电材料)和介电材料，并且可以包括导电材料和介电材料的组合(例如，作为包括至少一层的涂层)。

在一些示例中，分束器可以形成在透镜的凸表面、平面表面的或凹表面上。在一些示例中，该透镜可以包括菲涅尔透镜。在一些示例中，偏振反射器可以被配置成用作分束器，并且可以例如被配置成反射第一百分比的第一偏振的光和第二百分比的第二偏振的光(其中，第一百分比和第二百分比可以不同)，同时透射一些、大部分或实际上所有的非反射光。

在一些示例中，示例性反射器(例如，分束器、偏振反射器或其它反射器)可以至少包括第一区域和第二区域，其中，该第一区域可以包括反射器的中央区域，而该第二区域可以包括反射器的外区域。在一些示例中，反射器(例如，用于特定偏振的分束器或偏振反射器)可以具有大约100％、大约95％、大约90％、大约85％、大约80％、大约75％、大约70％的反射率，或该反射率在这些示例反射率值的任何两个示例值之间的范围内。例如，第二区域可以具有在大约75％与大约100％之间的反射率，例如，第二区域具有在大约85％与大于100％之间的反射率。在一些示例中，第二区域可以具有比第一区域更高的反射率，例如，第二区域的反射率比第一区域的反射率至少高10％。在一些示例中，反射率与距离之间的关系可以是单调平滑的曲线。在一些示例中，反射率与距离之间的关系可以是不连续的，或者包括反射率变化率相对较高的过渡区域。在一些示例中，分束器的反射率可以在一过渡区域内从第一区域逐渐过渡到第二区域。过渡区域的宽度(该宽度可以被称为过渡距离)可以小于大约5mm，例如小于2mm，例如小于1mm。在一些示例中，过渡区域的宽度可以小于0.1mm，例如小于0.01mm。

在一些示例中，反射器(例如，分束器或偏振反射器)可以包括部分透明且部分反射的层。在一些示例中，反射器可以包括形成在衬底(例如，包括一种或多种光学材料的衬底)上的金属膜。例如，该层可以包括金属层(例如，该金属层的厚度在大约5nm与大约500nm之间，例如该金属层的厚度在10nm与200nm之间)，该金属层例如为包括一种或多种金属(例如，铝、银、金、或其它金属(例如，合金))的层。该层可以包括多层，并且可以包括由该层的暴露表面(例如，该暴露表面位于金属层上)支承的防腐蚀层。在一些示例中，该层可以包括一个或多个介电层，例如介电薄膜层。介电层可以包括一个或多个介电层，例如氧化物层(例如，金属氧化物层或其它氧化物层)、氮化物层、硼化物层、磷化物层、卤化物层(例如，诸如金属氟化物层等金属卤化物层)或其它合适的层。在一些示例中，设备可以包括一个或多个金属层和/或一个或多个介电层。衬底可以包括玻璃或光学聚合物。

在一些示例中，装置可以包括显示器、至少一个菲涅尔透镜组件、以及可选的分束器透镜，该菲涅尔透镜组件包括偏振反射器，该分束器透镜包括分束器。分束器和/或偏振反射器的反射率可以根据空间位置而变化；例如，该空间位置包括光透射率相对较高的第一区域和光透射率相对较低(例如，反射率相对较高)的第二区域。在这种情况下，分段式反射器可以具有光学特性不同的至少两个区域，例如对于一个或多个可见波长具有不同反射率值的多个区域。

在一些示例中，由显示器(例如，包括显示面板)使用光学构造提供图像亮度可以包括：在空间上调节光源(例如，背光源)和/或发射型显示器的照明亮度的空间分布。显示器亮度可以根据一个或多个显示器参数来调节，该一个或多个显示器参数例如为显示器上的空间位置(例如，图像亮度的空间变化)、功耗、老化效应、眼睛响应函数和/或一个或多个其它参数。

在一些示例中，设备可以包括反射器，该反射器从第一区域到第二区域的反射率具有渐变过渡或有效的不连续过渡。过渡区域可以位于第一区域与第二区域之间。当沿着特定方向(例如，正交于第一区域的外围的径向方向、或其它方向)测量时，过渡区域可以在第一区域和第二区域之间的过渡距离上延伸。在一些示例中，该过渡距离的长度大约为或小于5mm、1mm、0.1mm或0.01mm。

在一些示例中，反射器可以在特定波长范围内和/或针对特定偏振提供选择性反射。例如，反射器可以包括布拉格反射器，并且层组成和/或尺寸可以被配置成提供期望的操作带宽。

在一些示例中，反射器可以形成在光学衬底(例如，透镜)上，并且透镜和反射器的组合可以被称为反射器透镜。反射器透镜可以包括具有至少一个弯曲表面的光学元件。反射器可以包括反射涂层，该反射涂层形成在光学元件(例如，透镜)的平面表面或弯曲表面上或以其它方式由该平面表面或弯曲表面支承。

在制造反射器期间，可以通过掩模沉积工艺或使用光刻或它们的组合来限定具有不同光学反射率值的不同反射器区域。类似的方法也可以用于制造蛇形电极。

在一些示例中，透镜(诸如菲涅尔透镜)可以包括诸如凹表面、凸表面或平面表面之类的表面。在一些示例中，设备可以包括一个或多个会聚透镜和/或一个或多个发散透镜。光学构造可以包括一个或多个透镜，并且可以被配置成在适眼区处形成显示器的至少一部分的图像。设备可以被配置成使得当用户穿戴该设备时，用户的眼睛位于适眼区内。在一些示例中，透镜可以包括菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜具有小面，这些小面形成在包括光学材料的衬底上。在一些示例中，光学构造可以包括一个或多个反射器，例如反射镜和/或反射器。

在一些示例中，至少一个蛇形电极可以形成在反射镜的平面表面或弯曲表面(凹表面或凸表面)上。在一些示例中，反射镜可以包括弹性膜并且可以是可调节的。

在一些示例中，蛇形电极可以由导电表面中的一对间隔开的间隙限定，该导电表面例如是涂有金属薄膜的衬底(例如，反射镜)。在一些示例中，可以在基于导电膜(例如，金属膜)的反射器和/或分束器中形成至少一个蛇形电极。间隔开的蛇形间隙可以通过任何适当的方法或这些方法的组合来形成，这些任何适当的方法例如为光刻(例如，使用光刻胶)、蚀刻、烧蚀(例如，激光烧蚀)、划线或其它合适的方法。蛇形电极可以被限定在间隔开的蛇形间隙(或任何其它非导电区域)之间。在一些示例中，蛇形间隙可以具有大约等于或小于250微米的厚度。

在一些示例中，蛇形电极可以包括一条或多条蛇形线(例如，符合蛇形路径的多条线)或各向异性导电元件(例如碳纳米管)的蛇形布置。

在一些示例中，光学构造的部件可以包括一种或多种光学材料。例如，光学材料可以包括玻璃或光学塑料。光学材料通常可以在某些或全部可见光谱上是透射性的。在一些示例中，包括一般透射性材料的光学部件可以在某些或全部可见光谱上具有大于0.9的光学透射率。

在一些示例中，衬底(例如，该衬底用于反射器)、光学材料和/或层(例如，光学部件的层)可以包括以下项中的一者或多者：氧化物(例如，二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、诸如过渡金属氧化物等其它金属氧化物、或其它非金属氧化物)；半导体(例如，诸如硅(例如，非晶硅或晶体硅)、碳、锗等本征半导体或掺杂半导体、磷属化物半导体、或硫属化物半导体等)；氮化物(例如，氮化硅、氮化硼、或包括氮化物半导体的其它氮化物)；碳化物(例如，碳化硅)、氮氧化物(例如，氮氧化硅)；聚合物；玻璃(例如，诸如硼硅酸盐玻璃等硅酸盐玻璃)、氟化物玻璃、或其它玻璃)；或其它材料。

在一些示例中，可以选择光学材料以例如为包括光学材料的部件提供低双折射率(例如，小于四分之一波长的光学延迟，例如小于约λ/10，例如小于约λ/20)。光学材料可以包括硅氧烷聚合物(例如，聚二甲硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS))、环烯烃聚合物(cyclic olefin polymer，COP)、环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer，COC)、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯或其它聚合物。例如，硅氧烷聚合物(例如，PDMS)光学部件可以被支承在刚性衬底上，该刚性衬底例如为玻璃或聚合物(例如，与硅氧烷聚合物相比相对刚性的聚合物)。用于蛇形电极的衬底可以包括一个或多个这种光学部件。

在一些示例中，装置可以包括显示器(例如，显示面板)和折光式光学透镜，该折光式光学透镜可选地具有分段反射率，如本文所描述的。从显示面板入射到折光式光学透镜上的光可以是圆偏振的。该显示器可以是发射型显示器或可以包括背光源。发射型显示器可以包括发光二极管(light-emitting diode，LED)阵列，例如有机发光二极管(organiclight-emitting diode，OLED)阵列。在一些示例中，LED阵列可以包括微型LED(microLED)阵列，并且各LED的间距可以大约或小于100微米(例如，大约或小于50微米、大约或小于20微米、大约或小于10微米、大约或小于5微米、大约或小于2微米、大约或小于1微米、或其它间距值)。在一些示例中，至少一个蛇形电极和至少一个电子部件可以被支承在显示器的表面(例如，光发射表面)上。例如，可以使用一个或多个传感器来监测光发射强度，并且控制器可以沿着蛇形电极接收来自传感器的光发射强度数据。控制器可以检测老化效应或光发射强度的其它变化，并且可以修改发送到显示驱动器的视频信号以补偿任何这种效应。

在一些示例中，显示器可以发射圆偏振光。在一些示例中，显示器可以发射线偏振光，并且光学延迟器可以将线偏振转换为正交线偏振。在一些示例中，光学延迟器和线反射偏振器的组合可以用替代配置，例如可以包括胆甾型液晶反射偏振器的圆偏振反射偏振器来代替。

在一些示例中，反射偏振器可以包括胆甾型液晶，例如聚合物胆甾型液晶，例如交联型聚合物胆甾型液晶。在一些示例中，反射偏振器可以包括双折射多层反射偏振器，该双折射多层反射偏振器与放置在反射偏振器与第二反射器(例如，分束器或其它反射偏振器)之间的四分之一波长延迟器相结合。

在一些示例中，显示器可以包括透射型显示器(例如，液晶显示器)和光源(例如，背光源)。在一些示例中，该显示器可以包括空间光调制器和光源。示例性空间光调制器可以包括反射型可切换液晶阵列或透射型可切换液晶阵列。

在一些示例中，装置可以包括显示器，该显示器被配置成提供偏振光(例如，圆偏振光)。显示器可以包括发射型显示器(例如，发光显示器)或与背光源结合使用的显示器(例如，液晶显示器)。

在一些示例中，入射到分束器透镜上的、来自显示器的显示光是圆偏振的。该显示器可以包括发射型显示器(例如，发光二极管显示器)或与背光源相结合的光吸收面板(例如，液晶面板)。发射型显示器可以包括至少一个LED阵列，例如，有机LED(OLED)阵列。LED阵列可以包括微型LED阵列。LED阵列可以包括多个LED，各LED的间距小于大约100微米(例如，大约50微米、大约20微米、大约10微米、大约5微米、大约2微米或大约1微米等)。

在一些示例中，显示器可以包括空间光调制器和光源(例如，背光源)。空间光调制器可以包括反射型可切换液晶阵列或透射型可切换液晶阵列。在一些示例中，该光源(例如，背光源)可以具有和/或允许显示器上的照明强度的空间变化。在一些示例中，该光源可以包括扫描源，例如扫描激光器。在一些示例中，光源可以包括光发射元件的布置，例如光发射元件的阵列。光发射元件的阵列可以包括迷你型LED(miniLED)发射元件的阵列和/或微型LED发射元件的阵列。

在一些示例中，显示器可以包括一个或多个波导显示器。波导显示器可以包括多色显示器、或多个单色显示器的布置。波导显示器可以被配置成将来自一个或多个波导的显示光投射到光学构造中，该光学构造被配置成在适眼区处形成显示器的至少一部分的图像。

在一些示例中，显示器亮度可以在空间上变化，以将成像显示器亮度均匀性增加至少例如大约10％，例如大约20％，例如大约30％，例如大约40％，或某个其它值。可以通过例如控制器动态控制显示器照明变化。在一些示例中，可以通过控制器接收由眼动追踪系统提供的眼动追踪信号来调节动态照明变化。

在一些示例中，显示器可以具有在空间上可调节的亮度(例如，照明强度的空间变化)。在一些示例中，可以通过在空间上改变发射型显示器的亮度或背光源的亮度来实现可调节的亮度。可以例如通过控制电路来调节显示器亮度和/或任何空间变化。在一些示例中，光源可以包括可扫描光源(例如，激光器)。在一些示例中，该光源可以包括光源阵列，例如，LED背光源。例如，光源阵列可以包括迷你型LED阵列或微型LED阵列。可以在空间上改变显示照明，以将成像显示器的亮度均匀性增加至少大约10％(例如，大约20％、大约30％、大约40％或其它值)。可以动态地调节来自背光源的照明的空间变化，并且可以通过眼动追踪系统控制该动态调节。

在一些示例中，装置可以包括一个或多个致动器。例如，可以使用一个或多个致动器来相对于菲涅尔透镜定位反射偏振器(例如，将反射偏振器部分和菲涅尔透镜的小面配准放置)和/或将反射偏振器抵靠菲涅尔透镜(例如，使用弹性体元件)。

示例性致动器可以包括压电致动器，该压电致动器可以例如包括压电材料，例如晶体或陶瓷材料。示例性致动器可以包括致动器材料，例如以下项中的一种或多种：铅镁铌氧化物、铅锌铌氧化物、铅钪钽氧化物、铅镧锆钛氧化物、钡钛锆氧化物、钡钛锡氧化物、铅镁钛氧化物、铅钪铌氧化物、铅铟铌氧化物、铅铟钽氧化物、铅铁铌氧化物、铅铁钽氧化物、铅锌钽氧化物、铅铁钨氧化物、钡锶钛氧化物、钡锆氧化物、铋镁铌氧化物、铋镁钽氧化物、铋锌铌氧化物、铋锌钽氧化物、铅镱铌氧化物、铅镱钽氧化物、锶钛氧化物、铋钛氧化物、钙钛氧化物、铅镁铌钛氧化物、铅镁铌钛锆氧化物、铅锌铌钛氧化物、铅锌铌钛锆氧化物、以及任何先前与任何先前和/或传统铁电体的混合物，该传统铁电体包括：铅钛氧化物、铅锆钛氧化物、钡钛氧化物、铋铁氧化物、钠铋钛氧化物、锂钽氧化物、钠钾铌氧化物、以及锂铌氧化物。还有钛酸铅、锆酸铅、铅锆钛酸盐、铅镁铌酸盐、铌镁酸铅-钛酸铅、铌锌酸铅、铌锌酸铅-钛酸铅、钽酸铅镁、铌酸铅铟、钽酸铅铟、钛酸钡、铌酸锂、铌酸钾、铌酸钾钠、铋钠钛酸盐、或铁酸铋。以上列出的示例致动器材料中的一种或多种材料也可以用作光学材料、层(例如，光学部件的层)或衬底材料(例如，作为分束器的衬底)。在一些示例中，致动器可以被配置成调节光学元件(例如，透镜)的位置和/或构造。

场内照明和/或成像可以用于各种应用，例如具有近眼光学器件和宽视场(FOV)光学器件的眼动追踪。场内照明可以通过将一个或多个光源定位在透镜的表面上来实现。然而，在弯曲表面上形成电路可能是具有挑战性的。

在一些示例中，用于制造光学元件的方法可以包括在具有平面表面的衬底上形成一个或多个电极(例如，电路图案)，然后使衬底变形，使得衬底表面采用弯曲表面轮廓，例如以作为透镜。在一些示例中，弯曲的衬底可以变形(例如，使用拉伸力)以具有平面衬底和沉积的电极，并且然后可以将该衬底恢复为具有平面衬底。电极可以包括蛇形电极。然后可以制造符合例如透镜的弯曲表面的示例性电路。例如，可以在弹性膜处于平面构型时在该膜上形成至少一个电极，以及任何合适的电子部件也是如此。弹性膜可以是可调节透镜的部件，并且可以采用可操作形式的可调节透镜的弯曲轮廓。

在一些示例中，装置可以包括增强现实(AR)头戴式设备和/或虚拟现实(VR)头戴式设备。在一些示例中，装置可以包括显示器和光学构造，该光学构造被布置为向装置的用户提供显示器的图像。示例性光学构造可以包括透镜和反射偏振器和/或分束器。示例性装置可以包括显示器，诸如液晶显示器或电致发光显示器(例如，LED显示器)，并且该显示器可以被配置成发射偏振光。

在一些示例中，装置可以包括显示器和光学构造，该光学构造被配置成例如在头戴式设备中提供显示器的图像。光学构造可以包括透镜。该装置还可以包括眼动追踪器(有时称为眼动追踪系统)，该眼动追踪器包括由透镜支承的一个或多个光源，以及可选的也可以由透镜(例如，眼镜镜片或AR/VR系统的透镜)支承的一个或多个传感器。可以使用包括至少一个蛇形电极的电极连接与至少一个光源进行电连接。

在一些示例中，透镜可以包括菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜具有结构化表面，该结构化表面包括多个小面，并且在成对相邻小面之间具有台阶。示例性装置还可以包括反射偏振器和/或分束器，并且光学构造可以被布置为折光式光学器件。当用户穿戴该装置时，光学构造可以形成用户可观看的显示器的图像。各示例还包括其它设备、方法、系统和计算机可读介质。在一些示例中，可以使用填充层和位于填充层和/或平面表面上的蛇形电极来使菲涅尔透镜的小面平滑。

在一些示例中，蛇形电极可以位于光学元件的两个表面上，并被用于控制位于蛇形电极之间的电光元件。

示例性装置可以包括显示器和被配置成提供显示器的图像的光学构造。该光学构造可以包括透镜，该透镜具有支承至少一个蛇形电极的透镜表面。至少一个蛇形电极可以与诸如电光部件(例如，包括以下项中的至少一者：激光器、发光二极管、光电二极管或图像传感器)或在施加电场的情况下可以显示一个或多个尺寸变化的电活性部件等电子部件电连通。示例性装置还可以包括控制器，该控制器通过至少一个蛇形电极与电子部件电连通。在一些示例中，示例性蛇形电极的至少一部分可以具有近似正弦形状或其它空间振荡形状。

示例性实施例

实施例1：一种装置可以包括：显示器；光学构造，该光学构造被配置成提供该显示器的图像；以及控制器，其中，该光学构造包括透镜，该透镜具有透镜表面；该透镜表面支承电子部件和至少一个蛇形电极；并且该控制器通过该蛇形电极与该电子部件电连通。

实施例2：如实施例1所述的装置，其中，该蛇形电极具有近似正弦的形状。

实施例3：如实施例1和2中任一项所述的装置，其中，该蛇形电极包括以下项中的至少一者：金属、透明导电氧化物、石墨烯或导电聚合物。

实施例4：如实施例1至3中任一项所述的装置，其中，该透镜表面支承第一蛇形电极和第二蛇形电极；该电子部件具有与该第一蛇形电极电连通的第一端子；并且该电子部件具有与该第二蛇形电极电连通的第二端子。

实施例5：如实施例1至4中任一项所述的装置，其中，该装置被配置成使得该显示器的图像是由来自该显示器的穿过该透镜表面的光形成的。

实施例6：如实施例1至5中任一项所述的装置，其中，该电子部件包括光源。

实施例7：如实施例6所述的装置，其中，该控制器被配置成使用经由该至少一个蛇形电极提供的电信号来激励该光源。

实施例8：如实施例6和7中任一项所述的装置，其中，该光源包括激光器。

实施例9：如实施例6至8中任一项所述的装置，其中，该装置包括眼动追踪子系统，该眼动追踪子系统包括该光源和传感器；并且该传感器被配置成向该控制器提供传感器信号。

实施例10：如实施例9所述的装置，其中，该控制器被进一步配置成基于该传感器信号确定注视方向。

实施例11：如实施例1至10中任一项所述的装置，其中，该透镜是包括弹性膜的可调节透镜，并且该蛇形电极由该弹性膜支承。

实施例12：如实施例1至11中任一项所述的装置，其中，该电子部件包括电活性元件；并且该控制器被配置成通过经由该蛇形电极向该电活性元件提供的电信号来调节该透镜的光焦度。

实施例13：如实施例12所述的装置，其中，该控制器被配置成向该电活性元件施加控制信号，并且该控制信号在该电活性元件中诱导电致伸缩。

实施例14：如实施例12和13中任一项所述的装置，其中，该电活性元件包括设置在该弹性膜上的电活性聚合物层。

实施例15：如实施例1至14中任一项所述的装置，其中，该显示器的图像是由该显示器发射的穿过该透镜表面的光形成的。

实施例16：如实施例1至15中任一项所述的装置，其中，该装置包括头戴式设备，并且当该装置的用户穿戴该头戴式设备时，该用户能够观看该显示器的图像。

实施例17：如实施例1至16中任一项所述的装置，其中，该装置包括增强现实设备或虚拟现实设备。

实施例18：一种方法可以包括：在透镜的表面上设置至少一个蛇形电极；以及将光源定位在该透镜的该表面上，该光源与该至少一个蛇形电极电连通。

实施例19：如实施例18所述的方法，其中，该光源包括激光器，并且该蛇形电极具有正弦形状的电极部分。

实施例20：一种方法可以包括：使用至少一个蛇形元件将电信号施加到位于可调节透镜的弹性膜上的电活性元件来调节该可调节透镜的光焦度，该至少一个蛇形元件由该弹性膜支承，其中，该电活性元件包括设置在该弹性膜上的电致伸缩聚合物层。

本公开的实施例可以包括各种类型的人工现实系统或结合各种类型的人工现实系统来实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调节的现实形式，人工现实可以包括例如虚拟现实、增强现实、混合现实(mixed reality或hybridreality)、或它们的某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全计算机生成的内容或与采集到的(例如，真实世界的)内容相结合的计算机生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈或它们的某种组合，以上中的任何一者可以在单个通道或多个通道(例如，向观看者产生三维(3D)效果的立体视频)中呈现。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或它们的某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或它们的某种组合例如用于在人工现实中创建内容，和/或以其它方式在人工现实中使用(例如，在人工现实中执行活动)。

人工现实系统可以以各种不同的形状要素和配置来实现。一些人工现实系统可以被设计成在没有近眼显示器(NED)的情况下工作。其它人工现实系统可以包括也提供对真实世界的可见性的NED，(例如，图18中的增强现实系统1800)或者使用户在视觉上沉浸在人工现实中的NED(例如，图19中的虚拟现实系统1900)。虽然一些人工现实设备可以是独立系统，但是其它人工现实设备可以与外部设备通信和/或协调以向用户提供人工现实体验。这种外部设备的示例包括手持式控制器、移动设备、台式计算机、用户穿戴的设备、一个或多个其它用户穿戴的设备、和/或任何其它合适的外部系统。

转到图18，增强现实系统1800可以包括具有框架1810的眼镜设备1802，该框架被配置成将左显示设备1815(A)和右显示设备1815(B)保持在用户双眼的前方。显示设备1815(A)和显示设备1815(B)可以一起或独立地作用以向用户呈现一幅图像或一系列图像。虽然增强现实系统1800包括两个显示器，但是本公开的实施例可以在具有单个NED或多于两个NED的增强现实系统中实现。

在一些实施例中，增强现实系统1800可以包括一个或多个传感器，例如传感器1840。传感器1840可以响应于增强现实系统1800的运动而生成测量信号，并且可以位于框架1810的基本上任何部分上。传感器1840可以表示各种不同的感测机构中的一个或多个，这些感测机构例如是位置传感器、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、深度摄像头组件、结构化光发射器和/或检测器、或它们的任意组合。在一些实施例中，增强现实系统1800可以包括或可以不包括传感器1840，或者可以包括多于一个的传感器。在传感器1840包括IMU的实施例中，IMU可以基于来自传感器1840的测量信号生成校准数据。传感器1840的示例可以包括但不限于加速度计、陀螺仪、磁强计、检测运动的其它合适类型的传感器、用于IMU纠错的传感器或它们的某种组合。

在一些实施例中，增强现实系统1800还可以包括具有多个声学转换器1820(A)至声学转换器1820(J)的传声器阵列，这些声学转换器统称为声学转换器1820。声学转换器1820可以表示检测由声波引起的空气压力变化的转换器。每个声学转换器1820可以被配置成检测声音并将检测到的声音转换成电子格式(例如，模拟格式或数字格式)。图18中的传声器阵列例如可以包括十个声学转换器：可被设计成置于用户的相应耳朵内的声学转换器1820(A)和1820(B)，可被定位在框架1810上的各个位置处的声学转换器1820(C)、1820(D)、1820(E)、1820(F)、1820(G)和1820(H)，和/或可被定位在对应的颈带1805上的声学转换器1820(I)和1820(J)。

在一些实施例中，声学转换器1820(A)至1820(J)中的一个或多个声学转换器可以用作输出转换器(例如，扬声器)。例如，声学转换器1820(A)和/或声学转换器1820(B)可以是耳塞或任何其它合适类型的头戴式耳机或扬声器。

传声器阵列的各声学转换器1820的配置可以改变。尽管增强现实系统1800在图18中被显示为具有十个声学转换器1820，但是声学转换器1820的数量可以多于或少于十个。在一些实施例中，使用更多数量的声学转换器1820可以增加所收集的音频信息的量和/或音频信息的灵敏度和准确度。相比之下，使用更少数量的声学转换器1820可以降低相关联的控制器1850处理收集到的音频信息所需的计算能力。另外，传声器阵列中的各声学转换器1820的位置可以改变。例如，声学转换器1820的位置可以包括用户身上的限定位置、框架1810上的限定坐标、与每个声学转换器1820相关联的取向、或它们的某种组合。

声学转换器1820(A)和1820(B)可以被定位在用户耳朵的不同部分上，例如耳廓(pinna)后面、耳屏后面、和/或耳廓(auricle)或耳窝内。或者，除了耳道内的声学转换器1820之外，在耳朵上或耳朵周围还可以存在附加的声学转换器1820。将声学转换器1820定位在用户的耳道附近可以使传声器阵列能够收集关于声音如何到达耳道的信息。通过将多个声学转换器1820中的至少两个声学转换器定位在用户头部的两侧上(例如，作为双耳传声器)，增强现实系统1800可以模拟双耳听觉并采集用户头部周围的3D立体声场。在一些实施例中，声学转换器1820(A)和1820(B)可以经由有线连接1830连接到增强现实系统1800，而在其它实施例中，声学转换器1820(A)和1820(B)可以经由无线连接(例如，蓝牙连接)而连接到增强现实系统1800。在另外一些实施例中，声学转换器1820(A)和1820(B)可以完全不与增强现实系统1800结合使用。

框架1810上的声学转换器1820可以以各种不同的方式被定位，这些方式包括：沿着镜腿的长度、跨过镜梁、在显示设备1815(A)和显示设备1815(B)上方或下方、或它们的某种组合。多个声学转换器1820还可以被定向成使得传声器阵列能够检测穿戴着增强现实系统1800的用户周围的宽方向范围内的声音。在一些实施例中，可以在增强现实系统1800的制造期间执行优化工艺，以确定每个声学转换器1820在传声器阵列中的相对定位。

在一些示例中，增强现实系统1800可以包括外部设备(例如，配对设备)或连接到外部设备，该外部设备例如为颈带1805。颈带1805通常表示任何类型或形式的配对设备。因此，以下对颈带1805的论述也可以应用于各种其它配对设备，例如，充电盒、智能手表、智能手机、腕带、其它可穿戴设备、手持式控制器、平板计算机、便携计算机、其它外部计算设备等。

如图所示，颈带1805可以经由一个或多个连接器而被耦接到眼镜设备1802。这些连接器可以是有线的或无线的，并且可以包括电子部件和/或非电子部件(例如，结构部件)。在一些情况下，眼镜设备1802和颈带1805可以在它们之间没有任何有线连接或无线连接的情况下独立地运行。尽管图18示出了眼镜设备1802的部件和颈带1805的部件位于眼镜设备1802和颈带1805上的示例位置，但是这些部件可以位于眼镜设备1802和/或颈带1805上的其它位置、和/或以不同方式分布在该眼镜设备1802和/或颈带1805上。在一些实施例中，眼镜设备1802的部件和颈带1805的部件可以位于与眼镜设备1802配对的一个或多个附加的外围设备上、颈带1805上、或它们的某种组合。

将外部设备(例如，颈带1805)与增强现实眼镜设备进行配对可以使眼镜设备能够实现一副眼镜的形状要素，同时仍然为扩展后的能力提供足够的电池电量和计算能力。增强现实系统1800的电池电量、计算资源和/或附加特征中的一些或全部可以由配对设备提供，或者在配对设备与眼镜设备之间共享，从而总体上降低眼镜设备的重量、热分布和形状要素，同时仍然保留所期望的功能。例如，颈带1805可以允许将原本包括在眼镜设备上的多个部件包括在颈带1805中，这是因为用户的肩部上可以承受比其头部上可以承受的重量负荷更重的重量负荷。颈带1805还可以具有更大的表面积，在该更大的表面积上，热量扩散和分散到周围环境。由此，颈带1805可以实现比原本在独立式眼镜设备上可能实现的电池电量和计算能力更大的电池电量和计算能力。由于在颈带1805中携带的重量比在眼镜设备1802中携带的重量对用户的侵害性更小，因此与用户承受穿戴沉重的独立式眼镜设备相比，用户可以在更长的时间长度内承受穿戴更轻的眼镜设备并携带或穿戴配对设备，从而使得用户能够更充分地将人工现实环境融入其日常活动中。

颈带1805可以与眼镜设备1802通信耦接，和/或通信耦接至多个其它设备。这些其它设备可以为增强现实系统1800提供某些功能(例如，跟踪、定位、深度图构建、处理、存储等)。在图18的实施例中，颈带1805可以包括两个声学转换器(例如，声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J))，这两个声学转换器是传声器阵列的一部分(或者潜在地形成它们自己的传声器子阵列)。颈带1805还可以包括控制器1825和电源1835。

颈带1805的声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J)可以被配置成检测声音并将检测到的声音转换为电子格式(模拟或数字)。在图18的实施例中，声学转换器1820(I)和声学转换器1820(J)可以被定位在颈带1805上，从而增加颈带的声学转换器1820(I)和1820(J)与被定位在眼镜设备1802上的其它声学转换器1820之间的距离。在一些情况下，增加传声器阵列中的多个声学转换器1820之间的距离可以提高通过该传声器阵列执行的波束成形的准确性。例如，如果由声学转换器1820(C)和声学转换器1820(D)检测到声音，并且声学转换器1820(C)与声学转换器1820(D)之间的距离例如大于声学转换器1820(D)与声学转换器1820(E)之间的距离，则所确定的检测到的声音的源位置可以比当该声音被声学转换器1820(D)和1820(E)检测到时更准确。

颈带1805的控制器1825可以对由颈带1805和/或增强现实系统1800上的多个传感器生成的信息进行处理。例如，控制器1825可以对来自传声器阵列的、描述该传声器阵列检测到的声音的信息进行处理。对于每个检测到的声音，控制器1825可以执行到达方向(direction-of-arrival，DOA)估计，以估计检测到的声音从哪个方向到达传声器阵列。当传声器阵列检测到声音时，控制器1825可以用该信息填充音频数据集。在增强现实系统1800包括惯性测量单元的实施例中，控制器1825可以计算来自位于眼镜设备1802上的IMU的所有惯性和空间计算。连接器可以在增强现实系统1800与颈带1805之间、以及在增强现实系统1800与控制器1825之间传送信息。该信息可以是光学数据形式、电子数据形式、无线数据形式、或任何其它可传输的数据形式。将对由增强现实系统1800所生成的信息的处理移动到颈带1805可以减少眼镜设备1802的重量和热量，使得该眼镜设备对用户而言更舒适。

颈带1805中的电源1835可以向眼镜设备1802和/或颈带1805供电。电源1835可以包括但不限于，锂离子电池、锂-聚合物电池、一次性锂电池、碱性电池、或任何其它形式的电力存储装置。在一些情况下，电源1835可以是有线电源。将电源1835包括在颈带1805上而不是眼镜设备1802上可以有助于更好地分布由电源1835产生的重量和热量。

如所提到的，一些人工现实系统可以使用虚拟体验来大体上代替用户对真实世界的多个感官知觉中的一个或多个感官知觉，而不是将人工现实与真实现实混合。这种类型的系统的一个示例是大部分或完全覆盖用户的视场的头戴式显示系统，例如图19中的虚拟现实系统1900。虚拟现实系统1900可以包括前部刚性体1902和被成形为适合围绕用户头部的带1904。虚拟现实系统1900还可以包括输出音频转换器1906(A)和1906(B)。此外，尽管未图19中未示出，但前部刚性体1902可以包括一个或多个电子元件，该一个或多个电子元件包括一个或多个电子显示器、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个跟踪发射器或检测器、和/或用于生成人工现实体验的任何其它合适的设备或系统。

人工现实系统可以包括各种类型的视觉反馈机构。例如，增强现实系统1800和/或虚拟现实系统1900中的显示设备可以包括一个或多个液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、微型LED显示器、有机LED(OLED)显示器、数字光投影(digital light project，DLP)微型显示器、硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)微型显示器、和/或任何其它合适类型的显示屏。这些人工现实系统可以包括用于两只眼睛的单个显示屏，或者可以为每只眼睛提供一个显示屏，这可以为变焦调节或为校正用户的屈光不正而提供额外的灵活性。这些人工现实系统中的一些人工现实系统还可以包括光学子系统，这些光学子系统具有一个或多个透镜(例如，凹透镜或凸透镜、菲涅尔透镜、可调液体透镜等)，用户可以透过该一个或多个透镜观看显示屏。这些光学子系统可以用于各种目的，这些目的包括准直光(例如，使对象显现在比其物理距离更远的距离处)、放大光(例如，使对象显现得比其实际尺寸更大)、和/或中继光(例如，到达观看者的眼睛)。这些光学子系统可以用于直视型架构(例如，直接对光进行准直但会导致所谓的枕形畸变的单透镜配置)和/或非直视型架构(例如，导致所谓的桶形畸变以消除枕形畸变的多透镜配置)。

除了使用显示屏之外，或者代替使用显示屏，本文所描述的多个人工现实系统中的一些人工现实系统可以包括一个或多个投影系统。例如，增强现实系统1800和/或虚拟现实系统1900中的显示设备可以包括微型LED投影仪，这些微型LED投影仪将光投射(例如，使用波导)投射到显示设备中，这些显示设备例如为允许环境光穿过的透明组合透镜。显示设备可以折射所投射的光朝向用户的瞳孔，并且可以使用户能够同时观看人工现实内容和真实世界这两者。显示设备可以使用各种不同光学部件中的任意光学部件来实现这一点，这些不同光学部件包括：波导部件(例如，全息元件、平面元件、衍射元件、偏振元件、和/或反射波导元件)、光操纵表面和元件(例如，衍射元件和光栅、反射元件和光栅、以及折射元件和光栅)、耦合元件等。人工现实系统还可以配置有任何其它合适类型或形式的图像投影系统，例如用于虚拟视网膜显示器的视网膜投影仪。

本文所描述的人工现实系统还可以包括各种类型的计算机视觉部件和子系统。例如，增强现实系统1800和/或虚拟现实系统1900可以包括一个或多个光学传感器，例如二维(2D)摄像头或三维(3D)摄像头、结构化光发射器和检测器、飞行时间深度传感器、单波束测距仪或扫描激光测距仪、3D激光雷达(LiDAR)传感器、和/或任何其它合适类型或形式的光学传感器。人工现实系统可以对来自这些传感器中的一个或多个传感器的数据进行处理，以识别用户的位置、绘制真实世界的地图、向用户提供与真实世界周围环境有关的背景、和/或执行各种其它功能。

本文所描述的人工现实系统还可以包括一个或多个输入音频转换器和/或输出音频转换器。输出音频转换器可以包括音圈扬声器、带式扬声器、静电式扬声器、压电式扬声器、骨传导转换器、软骨传导转换器、耳屏振动转换器、和/或任何其它合适类型或形式的音频转换器。类似地，输入音频转换器可以包括电容式传声器、动态传声器、带式传声器、和/或任何其它类型或形式的输入转换器。在一些实施例中，对于音频输入和音频输出这两者，可以使用单个转换器。

在一些示例中，本文所描述的人工现实系统还可以包括能触知的(即，触觉)反馈系统，这些反馈系统可以结合到头饰、手套、服装、手持式控制器、环境设备(例如，椅子、地板垫等)、和/或任何其它类型的设备或系统中。触觉反馈系统可以提供各种类型的皮肤反馈，这些类型的皮肤反馈包括振动、力、牵引、质地和/或温度。触觉反馈系统还可以提供各种类型的动觉反馈，例如运动和顺应性。可以使用电机、压电式致动器、流体系统、和/或各种其它类型的反馈机构实现触觉反馈。触觉反馈系统可以独立于其它人工现实设备而实现，在其它人工现实设备内实现，和/或结合其它人工现实设备实现。

通过提供触觉知觉、听觉内容和/或视觉内容，人工现实系统可以在各种背景和环境中创建完整的虚拟体验或增强用户的真实世界体验。例如，人工现实系统可以辅助或扩展用户在特定环境内的感知、记忆或认知。一些系统可以增强用户与真实世界中的其它人的交互，或者可以实现与虚拟世界中的其它人的更沉浸式的交互。人工现实系统也可以用于教育目的(例如，用于学校、医院、企业等中的教学或训练)、娱乐目的(例如，用于玩视频游戏、听音乐、观看视频内容等)、和/或用于可接入性目的(例如，用作助听器、视觉辅助器等)。本文所公开的实施例可以在这些背景和环境中的一个或多个背景和环境中、和/或在其它背景和环境中实现或增强用户的人工现实体验。

眼动追踪系统

在一些实施例中，本文描述的系统还可以包括被设计成识别和追踪用户的一只或两只眼睛的各种特征，诸如用户的注视方向的眼动追踪子系统(其也可以被称为眼动追踪器)。在一些示例中，短语“眼动追踪”可以指如下的过程：通过该过程，测量、检测、感测、确定和/或监测眼睛的位置、取向和/或运动。所公开的系统可以各种不同的方式，包括通过使用各种基于光学的眼动追踪技术、基于超声波的眼动追踪技术等来测量眼睛的位置、取向和/或运动。眼动追踪子系统可以以多种不同的方式配置，并且可以包括各种不同的眼动追踪硬件部件或其它计算机视觉部件。例如，眼动追踪子系统可以包括各种不同的光学传感器，诸如二维(2D)摄像头或3D摄像头、飞行时间深度传感器、单光束或扫描激光测距仪、3DLiDAR传感器和/或任何其它合适类型或形式的光学传感器。在该示例中，处理子系统可以处理来自这些传感器中的一个或多个的数据，以测量、检测、确定和/或以其它方式监测用户的一只或两只眼睛的位置、取向和/或运动。

图20是包含了能够追踪用户的一只或两只眼睛的眼动追踪子系统的示例性系统2000的图示。如图20所示，系统2000可以包括光源2002、光学子系统2004、眼动追踪子系统2006和/或控制子系统2008。在一些示例中，光源2002可以产生用于图像(例如，被呈现给观看者的眼睛2001的图像)的光。光源2002可以表示各种合适的设备中的任何一种。例如，光源2002可以包括二维投射器(例如，LCoS显示器)、扫描源(例如，扫描激光器)或其它设备(例如，LCD、LED显示器、OLED显示器、有源矩阵OLED显示器(AMOLED)、透明OLED显示器(TOLED)、波导或能够产生用于向观察者呈现图像的光的一些其它显示器)。在一些示例中，图像可以表示虚拟图像，虚拟图像可以指由来自空间点的光线的表观发散形成的光学图像，而不是指由光线的实际发散形成的图像。

在一些实施例中，光学子系统2004可以接收由光源2002产生的光，并基于所接收的光产生包括图像的会聚光2020。在一些示例中，光学子系统2004可以包括任何数量的透镜(例如，菲涅尔透镜、凸透镜、凹透镜)、光圈、滤光器、反射镜、棱镜和/或可能与致动器和/或其它设备组合的其它光学部件。具体地，致动器和/或其它设备可以使一个或多个光学部件平移和/或旋转以改变会聚光2020的一个或多个方面。此外，各种机械耦接可以用于以任何适当的组合保持光学部件的相对间隔和/或取向。

在一个实施例中，眼动追踪子系统2006可以生成指示观看者的眼睛2001的注视角度的追踪信息。在该实施例中，控制子系统2008可以至少部分地基于该追踪信息来控制光学子系统2004的各方面(例如，会聚光2020的入射角)。此外，在一些示例中，控制子系统2008可以存储和利用历史追踪信息(例如，在给定持续时间内的追踪信息的历史，诸如前一秒或几分之一秒)以预测眼睛2001的注视角度(例如，眼睛2001的视觉轴线与解剖轴线之间的角度)。在一些实施例中，眼动追踪子系统2006可以检测从眼睛2001的某个部分(例如，角膜、虹膜、瞳孔等)发出的辐射，以确定眼睛2001的当前注视角度。在其它示例中，眼动追踪子系统2006可以使用波前传感器来追踪瞳孔的当前位置。

可以使用任何数量的技术来追踪眼睛2001。一些技术可能涉及用红外光照亮眼睛2001并用至少一个光学传感器测量反射，该光学传感器被调谐为对红外光敏感。可以分析关于红外光如何从眼睛2001反射的信息，以确定一个或多个眼睛的一个或多个特征(例如，角膜、瞳孔、虹膜和/或视网膜血管)的一个或多个位置、一个或多个取向和/或一个或多个运动。

在一些示例中，由眼动追踪子系统2006的传感器采集的辐射可以被数字化(即，转换成电子信号)。此外，传感器可以将该电子信号的数字表示发送到一个或多个处理器(例如，与包括眼动追踪子系统2006的设备相关联的处理器)。眼动追踪子系统2006可以包括各种不同配置的各种传感器中的任何一种。例如，眼动追踪子系统2006可以包括对红外辐射作出反应的红外探测器。红外探测器可以是热探测器、光子探测器和/或任何其它合适类型的探测器。热探测器可以包括对入射红外辐射的热效应作出反应的探测器。

在一些示例中，一个或多个处理器可以处理由眼动追踪子系统2006的一个或多个传感器生成的数字表示，以追踪眼睛2001的运动。在另一示例中，这些处理器可以通过执行由存储在非暂时性存储器上的计算机可执行指令表示的算法来追踪眼睛2001的运动。在一些示例中，片上逻辑(例如，专用集成电路或ASIC)可以用于执行此类算法的至少一部分。如所指出的，眼动追踪子系统2006可以被编程为使用一个或多个传感器的输出来追踪眼睛2001的运动。在一些实施例中，眼动追踪子系统2006可以分析由传感器生成的数字表示，以根据反射的变化提取眼睛转动信息。在一个实施例中，眼动追踪子系统2006可以使用角膜反射或闪光(也称为浦肯野(Purkinje)图像)和/或眼睛瞳孔2022的中心作为要随时间进行追踪的特征。

在一些实施例中，眼动追踪子系统2006可以使用眼睛瞳孔2022的中心和红外或近红外非准直光来产生角膜反射。在这些实施例中，眼动追踪子系统2006可以使用眼睛瞳孔2022的中心与角膜反射之间的矢量来计算眼睛2001的注视方向。在一些实施例中，所公开的系统可以在追踪用户的眼睛之前对个人(使用例如监督或非监督技术)执行校准过程。例如，校准过程可以包括引导用户观看显示在显示器上的一个或多个点，同时眼动追踪系统记录对应于与每个点相关联的每个注视位置的值。

在一些实施例中，眼动追踪子系统2006可以使用两种类型的红外和/或近红外(也称为主动光)眼动追踪技术：亮瞳眼动追踪和暗瞳眼动追踪，这可以基于照明源相对于所使用的光学元件的位置来区分。如果照明与光路同轴，则当光反射离开视网膜时，眼睛2001可以充当回射器，从而产生类似于摄影中的红眼效应的亮瞳效应。如果照明源偏离光路，则眼睛的瞳孔2022可能看起来很暗，因为来自视网膜的回射指向背离传感器。在一些实施例中，亮瞳追踪可以产生更大的虹膜/瞳孔对比度，从而允许具有虹膜着色的更稳健的眼动追踪，并且可以具有减少的干扰(例如，由睫毛和其它模糊特征引起的干扰)。亮瞳追踪也可以在从完全黑暗到非常明亮的环境的照明条件下进行追踪。

在一些实施例中，控制子系统2008可以控制光源2002和/或光学子系统2004以减少可能由眼睛2001引起或受眼睛2001影响的图像的光学像差(例如，色差和/或单色像差)。在一些示例中，如上所述，控制子系统2008可以使用来自眼动追踪子系统2006的追踪信息来执行这种控制。例如，在控制光源2002时，控制子系统2008可以(例如，通过图像渲染)改变光源2002产生的光以修改(例如，预失真)图像，从而减少由眼睛2001引起的图像的像差。

所公开的系统可以追踪瞳孔的位置和(例如，由于瞳孔放大和/或收缩引起的)相对大小。在一些示例中，用于检测和/或追踪瞳孔的眼动追踪设备和部件(例如，传感器和/或源)对于不同类型的眼睛可以是不同的(或不同地校准的)。例如，对于不同颜色和/或不同瞳孔类型、大小等的眼睛，传感器的频率范围可以是不同的(或单独校准的)。因此，可能需要针对每个个体用户和/或眼睛来校准在本文描述的各种眼动追踪部件(例如，红外源和/或传感器)。

所公开的系统可以追踪具有和不具有眼科矫正的两只眼睛，眼科矫正例如为由用户穿戴的隐形眼镜提供的矫正。在一些实施例中，眼科矫正元件(例如，可调节透镜)可以直接被结合到本文描述的人工现实系统中。在一些示例中，用户眼睛的颜色可能需要修改相应的眼动追踪算法。例如，眼动追踪算法可能需要至少部分地根据棕色眼睛与例如蓝色眼睛之间的不同颜色对比度进行修改。

图21A是图20中示出的眼动追踪子系统的各个方面的更详细的图示。如该图所示，眼动追踪子系统2100可以包括至少一个源2104和至少一个传感器2106。源2104通常表示能够发射辐射的任何类型或形式的元件。在一个示例中，源2104可以产生可见、红外和/或近红外辐射。在一些示例中，源2104可以向用户的眼睛2102辐射电磁频谱的非准直红外部分和/或近红外部分。源2104可以利用各种采样速率和速度。例如，所公开的系统可以使用具有较高采样率的源，以便采集用户眼睛2102的注视眼动和/或正确测量用户眼睛2102的迅速扫视动态。如上所述，可以使用任何类型或形式的眼动追踪技术(包括基于光学的眼动追踪技术、基于超声波的眼动追踪技术等)来追踪用户的眼睛2102。

传感器2106通常表示能够检测辐射(例如，从用户眼睛2102反射的辐射)的任何类型或形式的元件。传感器2106的示例包括但不限于电荷耦合器件(charge coupleddevice，CCD)、光电二极管阵列、基于互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconducto，CMOS)的传感器器件等。在一个示例中，传感器2106可以表示具有预定参数的传感器，预定参数包括但不限于动态分辨率范围、线性度和/或专门为眼动追踪选择和/或设计的其它特征。

如上所述，眼动追踪子系统2100可以产生一个或多个闪光。如上所述，闪光2103可以表示来自用户眼睛结构的辐射(例如，来自红外源的红外辐射，例如源2104)的反射。在各种实施例中，可以使用由处理器(在人工现实设备内部或外部)执行的眼动追踪算法来追踪闪光2103和/或用户的瞳孔。例如，人工现实设备可以包括处理器和/或存储器设备，以便在本地执行眼动追踪和/或收发机，以发送和接收在外部设备(例如，移动电话、云服务器或其它计算装置)上执行眼动追踪所需的数据。

图21B示出了由诸如眼动追踪子系统2100等眼动追踪子系统采集的示例图像2105。在该示例中，图像2105可以包括用户的瞳孔2108和其附近的闪光2110两者。在一些示例中，可以使用诸如基于计算机视觉的算法之类的基于人工智能的算法来识别瞳孔2108和/或闪光2110。在一个实施例中，图像2105可以表示可以被连续分析以追踪用户的眼睛2102的一系列帧中的单个帧。此外，可以在一段时间内追踪瞳孔2108和/或闪光2110以确定用户的注视。

在一个示例中，眼动追踪子系统2100可以被配置成识别并测量用户的瞳间距(inter-pupillary distance，IPD)。在一些实施例中，眼动追踪子系统2100可以在用户穿戴人工现实系统时测量和/或计算用户的IPD。在这些实施例中，眼动追踪子系统2100可以检测用户眼睛的位置，并且可以使用该信息来计算用户的IPD。

如上所述，本文公开的眼动追踪系统或子系统可以以各种方式追踪用户的眼睛位置和/或眼睛运动。在一个示例中，一个或多个光源和/或光学传感器可以采集用户眼睛的图像。然后，眼动追踪子系统可以使用采集的信息来确定用户的瞳间距、两眼间距离和/或每只眼睛的3D位置(例如，用于失真调节目的)，包括每只眼睛的扭转和旋转(即，滚动、俯仰和偏转)的大小和/或注视方向。在一个示例中，红外光可以由眼动追踪子系统发射并被每只眼睛反射。反射光可由光学传感器接收或检测，并被分析以从由每只眼睛反射的红外光的变化中提取眼睛转动数据。

眼动追踪子系统可以使用各种不同方法中的任何一种方法来追踪用户的眼睛。例如，光源(例如，红外发光二极管)可以将点图案发射到用户的每一只眼睛上。然后，眼动追踪子系统可以(例如，通过耦接到人工现实系统的光学传感器)检测并分析来自用户的每只眼睛的点图案的反射，以识别用户的每个瞳孔的位置。因此，眼动追踪子系统可以追踪每只眼睛的多达六个自由度(即，3D位置、滚动、俯仰和偏转)，并且可以组合来自用户的两只眼睛的所追踪的量的至少一个子集，以估计注视点(即，用户正在观看的虚拟场景中的3D位置或定位)和/或IPD。

在某些情况下，当用户的眼睛向不同方向移动时，用户的瞳孔与显示器之间的距离可能会改变。当观察方向改变时，瞳孔与显示器之间的不同距离可以被称为“瞳孔游移”，并且当瞳孔与显示器之间的距离改变时，由于光聚焦在不同的位置，可能导致用户感觉到失真。因此，测量相对于显示器的不同眼睛位置和光瞳距离处的失真，并为不同位置和距离生成失真校正，可以通过追踪用户眼睛的3D位置并应用对应于给定时间点上的用户每只眼睛的3D位置的失真校正，来允许缓解由瞳孔游移引起的失真。因此，知道用户的每只眼睛的3D位置可以允许通过对每个3D眼睛位置应用失真校正来缓解由眼睛的瞳孔与显示器之间的距离的变化引起的失真。此外，如上所述，知道用户的每只眼睛的位置还可以使眼动追踪子系统能够对用户的IPD进行自动调节。

在一些实施例中，显示子系统可以包括可以与在本文描述的眼动追踪子系统一起工作的各种附加子系统。例如，显示子系统可以包括变焦子系统、场景渲染模块和/或辐辏处理模块。变焦子系统可以使左显示元件和右显示元件改变显示设备的焦距。在一个实施例中，变焦子系统可以通过移动显示器、光学器件或这两者来物理地改变显示器与光学器件之间的距离，通过该光学器件可以观看显示器。此外，相对于彼此移动或平移两个透镜也可以用来改变显示器的焦距。因此，变焦子系统可以包括移动显示器和/或光学器件以改变它们之间的距离的致动器或马达。该变焦子系统可以与显示子系统分开或集成到显示子系统中。该变焦子系统还可以被集成到本文描述的其致动子系统和/或眼动追踪子系统中，或与该致动子系统和/或眼动追踪子系统分开。

在一个示例中，显示子系统可以包括辐辏处理模块，该辐辏处理模块被配置成基于由眼动追踪子系统确定的注视点和/或注视线的估计交叉点来确定用户的注视的辐辏深度。辐辏可指双眼朝相反方向同时移动或转动以维持单双眼视觉，这可由人眼自然地和自动地执行。因此，用户眼睛会聚的位置是用户正在观看的位置，并且通常也是用户眼睛聚焦的位置。例如，辐辏处理模块可以对注视线进行三角测量，以估计与注视线相交相关联的距用户的距离或深度。然后，与注视线相交相关联的深度可以用作调节距离的近似值，该调节距离可以标识距用户的用户的眼睛指向的距离。因此，辐辏距离可以允许确定用户的眼睛应该被聚焦的位置以及距用户眼睛的眼睛被聚焦的深度，从而提供用于呈现对虚拟场景的渲染调节的信息(诸如对象或焦平面)。

辐辏处理模块可以与在本文描述的眼动追踪子系统协调以对显示子系统进行调节以考虑到用户的辐辏深度。当用户聚焦于远处的某物时，用户的两个瞳孔之间的距离可能比用户聚焦于近处的某物时稍微远一些。眼动追踪子系统可以获得关于用户的辐辏深度或聚焦深度的信息，并且可以将显示子系统调节为当用户的眼睛聚焦或靠近近处的某物时靠得更近，并且将显示子系统调节为当用户的眼睛聚焦或靠近远处的某物时离得更快。

例如，由上述眼动追踪子系统生成的眼动追踪信息还可以用于修改如何呈现不同的计算机生成的图像的各个方面。例如，显示子系统可以被配置成基于由眼动追踪子系统生成的信息来修改如何呈现计算机生成的图像的至少一个方面。例如，可以基于用户的眼睛运动来修改计算机生成的图像，使得如果用户抬头，则计算机生成的图像可以在屏幕上向上移动。类似地，如果用户向一侧或向下看，则计算机生成的图像可以在屏幕上向一侧或向下移动。如果用户的眼睛是闭着的，则计算机生成的图像可以暂停或从显示器移除，并且一旦用户的眼睛再次睁开就恢复。

上述眼动追踪子系统可以以各种方式被结合到在本文描述的各种人工现实系统中的一个或多个人工现实系统中。例如，可以将系统2000和/或眼动追踪子系统2100的各种部件中的一个或多个部件结合到图18中的增强现实系统1800中和/或图19中的虚拟现实系统1900，以使这些系统能够执行各种眼动追踪任务(包括在本文描述的一个或多个眼动追踪操作)。

如上所述，本文描述和/或图示的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令(例如，包含于本文描述的模块中的那些指令)的任何类型或形式的计算设备或系统。在其最基本的配置中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储、加载和/或维护本文描述的这些模块中的一个或多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存、硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、固态驱动器(Solid-State Drive，SSD)、光盘驱动器、高速缓冲存储器、它们中的一者或多者的变体或组合、或任何其它合适的存储存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、专用集成电路(Application-SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、它们中的一者或多者的部分、它们中的一者或多者的变体或组合、或任何其它合适的物理处理器。

尽管被示为单独的元件，但是在本文中所描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。此外，在某些实施例中，这些模块中的一个或多个模块可以表示一个或多个软件应用或程序，这些软件应用或程序在由计算设备执行时，可以使计算设备执行一个或多个任务。例如，在本文中所描述和/或示出的这些模块中的一个或多个模块可以表示被存储和配置成在本文中所描述和/或示出的一个或多个计算设备或系统上运行的模块。这些模块中的一个或多个模块还可以表示被配置成执行一个或多个任务的一个或多个专用计算机的全部或部分。

此外，本文所描述的这些模块中的一个或多个模块可以将数据、物理设备、和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。例如，本文所述的这些模块中的一个或多个模块可以接收待转换的数据(例如，眼动追踪传感器数据)，对该数据进行转换(例如，转换成注视方向、观察的对象、或其它视觉相关参数中的一者或多者)，输出转换的结果以执行功能(例如，修改增强现实环境、修改真实环境、修改真实或虚拟设备的操作参数、向装置(例如，电子设备、车辆或其它装置)提供控制信号)，使用转换的结果来执行功能，并存储转换的结果以执行功能(例如，存储在存储器设备中)。附加地或替代地，本文所述的这些模块中的一个或多个模块可以通过在计算设备上执行、在计算设备上存储数据和/或以其它方式与计算设备交互而将处理器、易失性存储器、非易失性存储器、和/或物理计算设备的任何其它部分从一种形式转换为另一种形式。

在一些实施例中，术语“计算机可读介质”通常指能够存储或携带计算机可读指令的任何形式的设备、载体或介质。计算机可读介质的示例包括但不限于诸如载波等传输型介质，以及诸如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、磁带驱动器和软盘)、光存储介质(例如，光盘(Compact Disc，CD)、数字视频盘(Digital Video Disc，DVD)和蓝光光盘(BLU-RAYdisk))、电子存储介质(例如，固态驱动器和闪存介质)以及其它分发系统等非暂时性介质。

本文所描述和/或示出的工艺参数和步骤的顺序仅作为示例给出，并且可以根据需要改变。例如，虽然本文所示出和/或描述的步骤可以以特定顺序示出或论述，但是这些步骤不一定需要以所示或所论述的顺序执行。本文描述和/或示出的各种示例性方法还可以省略本文描述或示出的这些步骤中的一个或多个步骤，或者包括除了所公开的那些步骤之外的附加步骤。

提供了前面的描述以使本领域的其它技术人员能够最好地利用本文公开的示例性实施例的各个方面。该示例性描述并不旨在穷举或限于所公开的任何精确形式。在不脱离本公开的范围的情况下，许多修改和变化是可能的。本文公开的实施例在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。在确定本公开的范围时，可以参考所附任何权利要求及其等同物。

除非另有说明，否则说明书和/或权利要求书中使用的术语“连接到”和“耦接到”(及其派生词)应被解释为允许直接连接和间接(即，经由其它元件或部件)连接。此外，如在说明书和权利要求中使用的术语“一”或“一个”被解释为表示“至少一个”。最后，为了便于使用，说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“具有”(以及它们的派生词)与词语“包含”可互换并具有相同的含义。