显示系统包括具有第一表面和第二表面的光学部件，其中第一表面包括衍射光学元件，以及在光学部件上创建投影图像的投影系统。投影系统包括：发出在预定光谱带内的电磁辐射的照明源；将图像特征赋予辐射的图像生成器；以及将辐射对准光学部件的第一表面的光学驱动部件。衍射光学元件沿预定方向对辐射的至少一部分进行反射。光学部件对透射光的光功率为零。光学部件对在投影图像的视场内的在预定光谱带内的周围场景的至少一部分进行透射。投影图像与周围图像保持基本上视轴对准。
具有第一表面和第二表面的光学部件，其中所述第一表面包括衍射光学元件，所述第一表面在可见光范围内在几个光谱带中至少部分地进行反射；以及用于在所述光学部件上创建投影图像的投影系统，所述投影系统包括：发出在预定光谱带内的电磁辐射的照明源；
将图像特征赋予所述辐射的图像生成器；以及将所述辐射对准所述光学部件的第一表面的光学驱动部件；
其中所述衍射光学元件沿预定方向反射所述辐射的至少一部分；
其中光学部件对在所述投影图像的视场内的位于预定光谱带中的周围场景的至少一部分进行透射；
其中所述投影图像与周围图像保持基本上视轴对准；并且其中所述第一表面反射带包括至多10nm或至少25nm的光谱半峰全宽(FWHM)。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件的第一表面包括接目镜。
3.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件将所述辐射的至少一部分反射至眼睛运动框。
4.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件的第一表面和第二表面基本上平坦。
5.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件的第一表面对在515nm至535nm的带中的光照的至少70％进行反射。
6.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件对在380nm至710nm的带中的环境光的至少80％进行透射。
7.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述衍射光学元件包括间距在1微米至10微米之间的二元周期性雕刻。
8.根据权利要求7所述的显示系统，其中二元周期性沟槽遵循为所述光学部件的第一表面提供光功率的轨迹。
9.根据权利要求7所述的显示系统，其中所述衍射光学元件将所投影的辐射反射为校准光线。
10.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述衍射光学元件包括压印全息图案。
11.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件包括车辆的风挡或镜子，飞机风挡，或光学硬件的目镜。
12.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件的第二表面包括用于补偿所述第一表面的光功率以减小透射光的光功率的形态。
13.根据权利要求12所述的显示系统，其中所述光学部件的第二表面包括衍射光学元件，所述衍射光学元件包括间距在1微米至10微米之间的二元周期性雕刻以减小透射光的光功率。
14.根据权利要求12所述的显示系统，其中所述光学部件的第二表面包括全息压印图案以减小透射光的光功率。
15.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件对在所述投影图像的视场内的在预定光谱带中的周围场景的至少相当一部分进行透射。
16.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述光学部件的第二表面涂有遍及至少
17.根据权利要求1所述的显示系统，其中周围电磁辐射形成场景图像并且所投影的电磁辐射形成覆盖所述场景图像的合成像。
具有第一表面和第二表面的光学部件，其中所述第一表面包括衍射光学元件，所述第一表面在可见光范围内在几个光谱带中至少部分地进行反射；
用于在所述光学部件上创建投影图像的投影系统，所述投影系统包括：发出预定光谱带内的电磁辐射的照明源；
将图像特征赋予所述辐射的图像生成器；以及将所述辐射对准所述光学部件的第一表面的光学驱动部件；以及将视频数据流式传输至所述图像生成器的视频数据存储装置，其中所述衍射光学元件沿预定方向对所述辐射的至少一部分进行反射；
其中所述光学部件对在所述投影图像的视场内的在预定光谱带中的周围场景的至少一部分进行透射；
其中所述投影图像与周围图像保持基本上视轴对准；并且其中所述第一表面反射带包括至多10nm或至少25nm的光谱半峰全宽(FWHM)。
19.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置包括来自增强型视景系统的视频数据。
20.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置包括车辆运行状态数据。
21.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置包括基于所接收的车辆坐标的GPS数据的地图和位置。
22.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置包括飞行测量数据。
23.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置同时将多种类型的视频数据流式传输至所述图像生成器。
24.根据权利要求23所述的显示系统，其中所述周围场景的电磁辐射形成场景图像，并且所投影的电磁辐射形成类似于所述周围场景并且覆盖在所述场景图像上的合成图像。
25.根据权利要求23所述的显示系统，其中所述周围场景的电磁辐射形成场景图像，并且所投影的电磁辐射形成覆盖在所述场景图像上的符号的合成图像。
26.根据权利要求25所述的显示系统，其中所述符号包括导航数据。
27.根据权利要求18所述的显示系统，其中所述视频数据存储装置将交错视频数据流式传输至所述图像生成器。
具有第一表面和第二表面的光学部件，其中所述第一表面包括衍射光学元件，所述第一表面在可见光范围内在几个光谱带中至少部分地进行反射；以及用于在所述光学部件上创建投影图像的投影系统，所述投影系统包括：发出可见光范围内的电磁辐射的照明源；
将图像特征赋予所述辐射的图像生成器；以及将所述辐射对准所述光学部件的第一表面的光学驱动部件；
其中所述衍射光学元件沿预定方向对所述辐射的至少一部分进行反射；
其中所述光学部件对在所述投影图像的视场内的在预定光谱带中的周围场景的至少一部分进行透射；
其中所述投影图像与周围图像保持基本上视轴对准；并且其中所述第一表面反射带包括至多10nm或至少25nm的光谱半峰全宽(FWHM)。
29.根据权利要求28所述的显示系统，其中所述图像生成器生成RGB颜色图像。
30.根据权利要求28所述的显示系统，其中所述第一表面对集中在450nm至480nm、
510nm至550nm、以及610nm至650nm的带内的光照的至少70％进行反射。
31.根据权利要求28所述的显示系统，其中所述照明源包括一个或更多个发光二极管。
32.根据权利要求28所述的显示系统，其中所述照明源包括一个或更多个激光器。
使用包括衍射光学元件图案的光学部件对合成像与场景像进
行投影的系统及方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2011年11月7日提交的美国临时专利申请No.61/556,618的优先权，其通过引用合并到本申请中。
背景技术
[0003] 现有技术的平视显示器(HUD)和头戴式显示器(HMD)系统可以使用设置在用户与诸如车辆或飞机上的风挡之间的光路上的组合器来将合成像覆盖在外部场景的图像上。一些组合器可以具有部分反射性的朝内的表面，而一些组合器可以形成批量的合成图像。使用部分反射性的朝内的表面的这些组合器通常具有制成凹状的朝内的表面，因此可以充当接目镜(eyepiece)。为了实现无功率的透射光学镜，朝外的表面通常被制成凸状的。然而，这样的三维组合器的制造复杂而且昂贵。
附图说明
[0004] 为了更详细地描述示例性实施方式，仅以示例的方式参照附图，其中：
[0005] 图1示出了根据各种实施方式的使用包括衍射光学元件(DOE)图案的光学部件的示例风挡平视显示器(HUD)系统；
[0006] 图2示出了根据各种实施方式的雕刻在光学部件表面上的示例DOE图案；
[0007] 图3示出了根据各种实施方式的包括DOE图案的光学部件在第一衍射级上的示例反射光谱；以及
[0008] 图4示出了根据各种实施方式的使用包括DOE图案的光学部件的示例HUD系统；
[0009] 图5示出了根据各种实施方式的雕刻在光学部件两侧的示例DOE图案；以及[0010] 图6示出了根据各种实施方式的使用包括刻在两侧的DOE图案的光学部件的示例HUD系统。
[0011] 符号和术语
[0012] 遍及以下描述以及权利要求书使用某些术语以指代特定的系统组件。本领域技术人员应当理解，本文所描述的某些组件在本领域中可以用多个名称来指代。本文献并非意在区分在名称上不同而功能上相同的组件。
[0013] 在下面的讨论以及权利要求书中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”以包容性的方式被使用，从而应该被解释为表示“包括但不限于…”。此外，术语“耦接(couple)”或“耦接(couples)”意在表示间接或直接连接。因此，如果第一设备耦接至第二设备，则该连接可以是直接连接或者经由其他设备和连接而间接连接。
[0014] 如文中所使用的术语“大约”将表示对引用值加或减5％(+/-5％)以内的值。
具体实施方式
[0015] 下面的讨论涉及本公开内容的各种实施方式。尽管这些实施方式的一种或多种可能是优选的，但是所公开的实施方式不应被解释为或用于限制本公开内容的范围，包括权利要求书。此外，本领域技术人员应当理解，下面的描述具有广泛的应用，并且任何实施方式的讨论意图仅仅是该实施方式的示例，并非意在在暗示包括权利要求的本公开内容的范围限于该实施方式。
[0016] 本公开内容一般涉及成像系统，并且更具体地，涉及使用包括衍射光学元件(DOE)图案的光学部件将合成像与场景像一起进行投影的系统及方法。
[0017] 现有技术的平视显示器(HUD)和头戴式显示器(HMD)系统可以使用设置在用户与诸如车辆或飞机上的风挡之间的光路上的组合器来将合成像覆盖在外部场景的图像上。一些组合器可以具有部分反射性的朝内的表面，而一些组合器可以形成批量的合成图像。这些使用部分反射性的朝内的表面的组合器通常具有制成凹状的朝内的表面，因此可以充当接目镜。为了实现无功率的透射光学镜，朝外的表面通常被制成凸状的。然而，这样的三维组合器制造复杂而且昂贵。
[0018] 因此，本公开内容的至少一种实施方式包括具有任意三维形状的光学部件，该光学部件相比先前系统可能需要较低的制造成本。这样的光学部件可以是在其上可以观察图像(即，反射图像)、透过其可看到图像(即，透射图像)或两者的任何表面。因此，这样的光学部件可以是反射型、透射型或两者的任意表面。例如，在一些实施方式中，光学部件可以用诸如冕牌玻璃、熔融石英、或者一种或多种聚合物等透射衬底制成，并且可以具有任意形态(例如，不要求光学部件具有内凹表面和外凸表面)。
[0019] 因此，在某些实施方式中，光学部件可以是汽车、飞机或其他类型车辆上的风挡，而不论风挡的形状或形态如何。同样，在某些实施方式中，光学部件可以是镜子，例如汽车或其他类型车辆上的侧视镜或后视镜。在某些其他实施方式中，光学部件可以是某些光学硬件的目镜(ocular)，如头盔上的飞行员护目镜。在一些实施方式中，光学部件可以被用在HUD或HMD系统中的组合器元件的场合，其中光学部件允许用户同时看到由光学部件反射的光线以及由光学部件透射的光线。例如，本公开内容的一些实施方式可以允许飞机上的风挡同时对所投影的合成图像和/或符号进行反射以及对场景图像进行透射，使得飞机的用户可以看到合成图像和/或符号，如同它们被叠加在了场景图像上。
[0020] 在本公开内容的特定实施方式中，光学部件的朝内的表面(即，相对于用户)具有二元周期性雕刻，以呈现衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE)图案，此图案对预定方向上的有限光谱带(例如，可见光谱)内的光进行反射，并且它具有屈光度。在一些实施方式中，可以将DOE图案设计成将光学特征赋予光学部件而不论其几何形状如何。在一些实施方式中，DOE图案可以归因于以下特征：在特定方向上在狭窄波长带内的光谱反射，具有从投影系统发出的波长的光线的校准，以及在与透射光线的入射角大致无有偏差的情况下透射大部分可见光谱。因此，光学部件可以充当从投影系统发射到光学部件上的光线的接目镜，并且可以将校准光束引导至眼睛运动框。眼睛运动框可以指由光学部件反射的光线能够被用户观察到的三维区域。
[0021] 在特定的实施方式中，DOE图案可以包括一组间隔密集的细线，其间距通常为1um至10um，远低于人眼的敏锐度。在这样的实施方式中，DOE图案的存在可能不会妨碍由该系统产生的虚拟或真实图像的可见性。因此，在光学部件是风挡的实施方式中，用户可以看到叠加到场景像(例如，源自车辆外面的光线)上的合成像和/或符号(例如，由投影系统或车辆内的其他光源产生的光线)。
[0022] 在一些实施方式中，光学部件可以包括压印全息图案。在某些实施方式中，光学部件的形状可以是平的。在特定的实施方式中，DOE图案可以被形成在现有的车辆部件上，例如车辆的风挡或镜子。在其他实施方式中，光学部件可以被形成在飞机座舱罩的风挡上。在另外的实施方式中，风挡的外表面可以涂上抗反射性涂层以使源自车辆外部的光线的透射最大化。在一些情况下，抗反射性涂层可以在遍及至少380nm至710nm的可见带起作用。
[0023] 例如，光学部件可以由冕牌玻璃制成，并且它可以具有：1.525的折射率；具有20nm半峰全宽(full width at half maximum，FWHM)的、在70％量级处的、最大为550nm的反射涂层；具有20°闪耀角的DOE图案；具有每级深度为0.18um的八(8)相位等级结构，并且反射设计在第一衍射级处针对550nm进行优化。使用这组参数，光学部件针对20°的入射角和63％的峰值反射可以具有23°的反射角。此外，在零衍射级(向前，在轴方向上)处透射光线的透射可以是反射带之外的89％并且是在反射带内的27％。
[0024] 作为另一个示例，光学部件可以包括衍射聚焦镜，其可以包括呈现为同心圆图案的衍射相位等级结构，其中线周期由波长和镜焦距比数来确定。在焦距比数是2并且波长是550nm的示例中，同心圆的线周期将是2.2um。焦距比数与某一选定的波长有关，并且根据光学衍射定律，如果其他波长被反射，则将形成不同的焦距比数。此外，DOE聚焦镜对波长的灵敏度使它能够作为多色组合器元件来使用，从而能够使观察者基于颜色而进行深度感知。
例如，波长为550nm(绿色可见光)并且焦距比数为2的光学部件可以在波长为460nm(蓝色可见光)时具有2.39的焦距比数，以及在波长为633nm(红色可见光)时具有1.74的焦距比数。
在特定的实施方式中，如果提供了使用这三种颜色的照明源，则三种波长将在不同的平面上呈现图像。
[0025] 如上所述，光学部件可以充当接目镜，并且因此，将投影系统与光学部件邻接放置能够使紧凑的投影系统得以实现。因此，根据各种实施方式，将光学部件和投影系统放置于狭窄的空间中是可行的。例如，在特定的实施方式中，投影系统可以设置在车辆的仪表板上并且可以对准(aimed at)光学部件。在某些实施方式中，投影系统可以设置在光学部件上方，投影系统对准光学部件。在其他实施方式中，投影系统可以设置在光学部件的旁边，投影系统对准光学部件。
[0026] 针对光学部件衬底的材料选择可以是在电磁波频谱的可见光谱范围内为透明的。例如，在一些实施方式中，光学部件可以由冕牌玻璃制成。在其他的实施方式中，光学部件可以由熔融石英制成。在某些实施方式中，光学部件可以由聚合物制成。在另外的实施方式中，光学部件可以由光致变色玻璃制成。光致变色玻璃特别应用于外面的场景包括大量的太阳光照的情况。在这种情况下，光致变色玻璃使太阳光的透射减弱，因此增强了合成图像与场景图像之间的对比并且给用户提供了更高的可见度。
[0027] 虽然示例实现如下所示，但是本发明不应以任何方式被限定于示例实现、附图和以下所示的技术。此外，附图不一定按比例绘制。虽然特定的实施方式在这里参照使用了包含DOE图案的光学部件的HUD和/或HMD系统来进行说明，在任何合适的应用之处，这里公开的特定的系统和方法可以利用包含DOE图案的光学部件对合成像以及场景像进行投影。
[0028] 图1示出了使用包括DOE图案的光学部件102的示例风挡HUD系统。座舱100可以包括风挡光学部件102以及被设置在仪表板108上的投影系统106。投影系统106包括照明源和图像生成器(未示出)。照明源发出在预定的光谱带内(诸如，可见频带)的电磁辐射；并且图像生成器把图像特征赋予辐射。例如，可以将合成像和/或符号赋予辐射，以便当光学部件102朝着用户124反射出去时，用户124将合成像和/或符号视为通过光学部件102透射的场景像的覆盖图。投影系统106也可以包括一个或多个光学驱动(例如，具有光功率)组件(诸如透镜这样的组件)以使透镜将辐射对准光学部件102的内表面。
[0029] 光线110代表投影系统106发出的光线，光线110具有赋予他们的合成像和/或符号，而光线112代表源自座舱100外面的物体的光线。在一些实施方式中，可以分别通过衍射反射和透射在光学部件102上对光线110和112进行组合，并且之后可以作为光线120和122传播。光线120和122然后可以传播到位于或靠近用户124头部的眼睛运动框。
[0030] 图2示出了刻在光学部件表面上的示例DOE图案。此DOE图案200可以具有垂直于220处的闪耀面的多个衍射级210。在某些实施方式中，入射光线230可以由DOE图案200主要在第一衍射级240的方向上进行衍射和反射。在一些实施方式中，入射光线230的一小部分可以在零衍射级250的方向上被反射。源自外部物体的光线，例如光线260，可以透射穿过DOE图案200，并且可以作为光线270继续传播。在某些情况下，光线270可以相对于光线260被折射，而在其他情况下光线270可以不发生折射而进行传播。在特定实施方式中，DOE图案
200可以被排列整齐以使光线240和270可以在共线和/或平行的路径上传播。
[0031] 图3示出了包括DOE图案的光学部件在第一衍射级上的示例反射光谱。图3绘制的是由冕牌玻璃制成的光学部件在第一衍射级上的反射效率，该冕牌玻璃具有1.525的折射率，具有FWHM为20nm的、在70％的量级处的、最大为550nm的反射涂层，其中DOE图案具有20°的闪耀角，每一级的深度为0.18微米的相位等级结构，并且反射设计针对550nm和第一衍射级进行优化。参数N是DOE图案中相位等级的个数，其范围在2到16之间。
[0032] 在一些实施方式中，光学部件的内表面可以反射处于515nm至535nm带内的光照(illumination)的至少70％。此外，光学部件可以透射处于380nm至710nm带内的环境光的至少80％。
[0033] 图4示出了示例平视显示器(HUD)系统，此系统使用了包括DOE图案的光学部件。在特定实施方式中，成像系统400可以包括投影系统410，其通过成像透镜414或其他光学驱动部件对由诸如发光二极管(LED)或激光器这样的照明源产生的电磁辐射412进行投影。在特定的实施方式中，电磁辐射412可以在电磁波谱的可见光范围内。透镜414的自然孔径(NA)内的所有光线形成为光线416，并且对准在光学部件420处。在特定的实施方式中，透镜414被构成为包含多个透镜的透镜组。光线416在预选的衍射级上部分反射离开光学部件420，成为光线422。在一些实施方式中，光线422作为校准束被反射，因此光学部件420充当反射接目镜。最终，光线422到达眼睛运动框424。
[0034] 虽然未在图4中示出，如上根据图1所述，光学部件420也可以对在与投影图像占据的空间类似的视场中的预定光谱带内的周围场景的至少一部分进行透射。根据各种实施方式，来自投影系统410的投影图像与经过光学部件420透射的周围场景保持大致视轴对准。
[0035] 图5示出了被刻在光学部件500的内表面和外表面上的示例DOE图案。光学部件500具有带有DOE图案502的内表面，DOE图案502可以具有垂直于520处的闪耀面的多个衍射级510。在一些实施方式中，入射光线530可以由DOE图案502主要在第一衍射级540的方向上进行衍射和反射。在一些实施方式中，入射光线530的一小部分可以在零衍射级550的方向上被反射。光学部件500对透射光的光功率最小。
[0036] 在某些实施方式中，在特定的光谱范围内可以实现透射光的零功率，DOE图案502在这个特定的光谱范围内实质上是无效率的。在其他实施方式中，对应于DOE图案502并且特别是对应于DOE图案502的衍射级510的DOE图案504被应用于光学部件500的外表面。结果，DOE图案502对透射光的作用就减小了。因此，源自外部物体的光线，例如光线560，可以被透射穿过光学部件500的DOE图案502、504而没有任何聚焦效应并且可以作为光线570继续传播。在特定的实施方式中，光学部件500可以被排列整齐以使得光线540和570在共线和/或平行的路径上进行传播。
[0037] 如图5所示，DOE图案包括一系列的周期性的凹槽，这些凹槽给光学部件500的内表面提供光功率。在某些情况下，这些凹槽可以是二元的并且遵循给光学部件500的内表面提供光功率的轨迹。在另一些实施方式中，代替衍射级510，全息刻印可以被等价地用作DOE图案。
[0038] 如上所述，可以对光学部件500的内表面和外表面的形态进行设计以使透射光的光功率被极大地减小或消除。这就使得光功率可以被应用于例如从图4中的投影系统410反射的光，同时允许经过透射的场景图像可以被用户自然地观察到。
[0039] 图6示出了示例平视显示器(HUD)系统，此系统使用了包括DOE图案的光学部件620。在特定的实施方式中，成像系统600可以包括投影系统610，其通过成像透镜614或其他光学驱动部件对由诸如发光二极管(LED)或激光器这样的照明源产生的电磁辐射612进行投影。虽然未示出，本领域的技术人员应当理解，投影系统610也可以包括图像生成器以将图像赋予电磁辐射612以便用户随后观看。在特定的实施方式中，电磁辐射612可以在电磁波谱的可见光范围内。
[0040] 透镜614的数值孔径(NA)内的所有光线形成为光线616，然后对准在光学部件620处。在特定的实施方式中，透镜614被构成为包含多个透镜元件的透镜组。光线616在预选的衍射级上至少部分地反射离开光学部件620，成为光线622。在一些实施方式中，光线622被作为校准束进行反射，其中光学部件620充当反射接目镜。最后，光线622到达眼睛运动框624。
[0041] 光学部件620对透射光没有光功率。如上所述，并且参照图5和图6，透射光的零功率可以在特定的光谱范围内实现，DOE图案502在这个特定的光谱范围内实质上是无效率的。在其他实施方式中，对应于DOE图案502并且特别是对应于DOE图案502的衍射级510的DOE图案504被应用于光学部件500的外表面。结果，DOE图案502对透射光的作用就减小了。
[0042] 再参考图6，投影系统610被连接到视频数据存储装置611上。视频数据存储装置611可以包含为本领域所熟知的任意数量的数据存储装置。视频存储装置611将视频数据流式传输(stream)给投影系统610以便随后被投影在光学部件620上。视频数据可以包括，例如，来自车载增强型视景系统(EVS)的视频数据，表明车辆的运行状态的数据的视觉呈现(例如，速度、方位、燃油液位，或发电量)，表明车辆坐标的GPS数据的视觉呈现(例如，地图和方位)，或各种传统的测量数据的视觉呈现。在某些情况下，视频存储装置611同时将多种类型的视频数据流式传输给投影系统610。
[0043] 如上所述，周围场景的电磁辐射当透射穿过光学部件620时可以形成场景图像。此外，经过投影的电磁辐射可以形成类似于周围场景(例如，其中视频数据来自车载增强型视景系统)的合成图像。根据一些实施方式，投影系统610进行运转以将经过反射的合成图像覆盖到经过透射的场景图像上。在另一些实施方式中，或者另外，投影系统610进行运转以将经过反射的合成符号图像(例如，其中视频数据基于运行状态，基于导航，或基于传统的测量数据)覆盖到经过透射的场景图像上。虽然不是必须的，但视频数据存储装置611可以将多个交错的视频数据流流式传输给投影系统610。
[0044] 仍然参照图6，在一些实施方式中，投影系统610产生RGB彩色图像。光学部件620的内表面可以反射集中在大约450nm至480nm、510nm至550nm、以及610nm至650nm这些带内的光照的至少70％。此外，光学部件620的内表面的反射带可以具有至少25nm的半峰全宽，或在替代实施方式中可以具有至多10nm的半峰全宽。
[0045] 因此，根据本发明，至少一种实施方式包括光学部件，此光学部件具有与第二侧对置的第一侧，其中第一侧包括呈现衍射光学元件(DOE)图案的二元周期性雕刻并且它是可操作来对沿预定方向的有限光谱带内的第一光线进行反射，并且其中第二侧可操作来对相对于第二光线的入射角大致无偏差的第二光线进行透射。在特定的实施方式中，光学部件是车辆上的风挡。例如，光学部件可以是汽车或飞机上的风挡。在其他实施方式中，光学部件是车辆上的镜子。例如，光学部件可以是辆汽车的侧视镜或后视镜。
[0046] 在某些实施方式中，光学部件的第一侧包括DOE图案，此图案包括空间间隔大约为1um至10um的一组细线。在特定的实施方式中，第一侧的DOE图案包括呈现为同心圆图案的衍射相位等级结构。在进一步的实施方式中，同心圆的线周期由电磁辐射的有限的光谱带和组合器的镜焦距比数来确定。
[0047] 在一些实施方式中，DOE图案可操作来将校准光束引导至眼睛运动框，此校准光束包括第一和第二光线。在特定的实施方式中，光学部件由选自冕牌玻璃、熔融石英、聚合物以及光致变色玻璃的材料构成。一些实施方式也包括可操作来向光学部件发射光线的投影系统。
[0048] 本发明的具体实施方式可以提供一个或多个技术优点。例如，一些实施方式可以提供具有任意三维形状的光学部件，此光学部件可能需要较低的制造成本。再例如，某些实施方式可以提供光学部件，它可以在各个特定方向上反射特定带的光，允许在不同的平面和/或位置上呈现不同的图像。又例如，某些实施方式可以给光学部件提供增强的光透射参数，这些参数可以提供合成图像与场景图像之间更高的对比度。
[0049] 以上讨论意在说明本发明的原理和各种实施方式。一旦上述公开被完全理解则对本领域的技术人员来说许多变化和修改将是显而易见的。下面的权利要求书被解释为包含所有这些变化和修改。
