用于眼部应用的基于元光学件的系统和方法

技术特征：
1.一种眼部成像系统，其包括：衬底，其上形成有第一元表面，所述元表面包括具有第一多个元原子的成像区，其中所述元表面将定位成距眼睛的瞳孔100mm内以对所述眼睛的内部部分成像；光源，其用于对所述眼睛的内部照明；以及光电检测器阵列，其位于所述元表面的焦表面处，用于检测由所述成像区形成的所述眼睛的所述内部部分的图像。2.根据权利要求1所述的眼部成像系统，其中所述眼睛的所述瞳孔充当所述眼部成像系统的孔径光阑以获得高分辨率图像。3.根据权利要求1所述的眼部成像系统，其进一步包括所述衬底上由第二多个元原子形成的照明区，所述第二多个元原子被布置成将来自所述光源的光准直、聚焦或图案化到所述眼睛上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的眼部成像系统，其中所述光源包括邻近于所述光电检测器阵列的一个或多个发光二极管。5.根据权利要求4所述的眼部成像系统，其中所述眼部成像系统的总厚度不大于20mm。6.根据权利要求4所述的眼部成像系统，其中所述眼部成像系统的总体积不大于100cm3。7.根据权利要求1至3中任一项所述的眼部成像系统，其中所述衬底包括蓝宝石、二氧化硅、氟化钙或聚合物。8.根据权利要求7所述的眼部成像系统，其中所述第一多个元原子由电介质、半导体或金属材料形成。9.根据权利要求1至3中任一项所述的眼部成像系统，其中所述第一多个元原子包括在所述衬底上重复的至少两种不同形状或尺寸的元原子。10.根据权利要求1至3中任一项所述的眼部成像系统，其中所述衬底具有至少一个弯曲表面。11.根据权利要求10所述的眼部成像系统，其中所述焦表面是弯曲的。12.根据权利要求1至3中任一项所述的眼部成像系统，其进一步包括：孔径光阑，其在所述衬底的第二表面上形成；以及中继光学件，其用于将所述眼睛的所述瞳孔的图像中继到由所述孔径光阑形成的孔上。13.一种操作眼部成像系统的方法，所述方法包括：将来自光源的光导向眼睛；用元表面的照明区对所述光进行准直、聚焦或图案化，所述照明区包括在衬底上形成的第一多个元原子；用所述元表面的成像区聚焦从所述眼睛反射的光，所述成像区包括在所述衬底上形成的第二多个元原子；以及用光电检测器阵列检测聚焦的光。14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括使用所述眼睛的所述瞳孔作为所述眼部成像系统的孔径光阑。15.根据权利要求13或14所述的方法，其进一步包括形成所述眼睛的视网膜的图像，所
述图像具有介于70度与200度之间的视场，如围绕所述眼睛的内部测量。16.一种近眼显示系统，其包括：衬底，其上形成有元表面，所述元表面包括多个元原子，其中所述元表面将定位成距眼睛的瞳孔100mm内；以及微发射器阵列或微显示器，其定位成距所述元表面10mm内以形成由所述元表面投影到所述眼睛的所述视网膜上的图像，其中所述图像覆盖70度与200度之间的视场，如围绕所述眼睛的内部测量。17.根据权利要求16所述的近眼显示系统，其中所述近眼显示系统利用所述瞳孔作为孔径光阑以获得高分辨率图像投影。18.根据权利要求16或17所述的近眼显示系统，其中所述衬底由蓝宝石形成，并且所述元原子由硅形成。19.一种眼睛跟踪系统，其包括：发射器，其用于产生照明光；第一元表面，其距所述发射器10mm内并且距眼睛100mm内，所述第一元表面包含第一多个元原子，所述第一多个元原子在第一衬底的表面上形成并且被布置成将所述照明光的图案投影到所述眼睛上；第二元表面，其定位成距所述眼睛的瞳孔100mm内，所述第二元表面包含被布置成对由所述图案照明的所述眼睛的区成像的第二多个元原子；以及成像器，其具有多个光电检测器以记录所述眼睛的所述区的图像。20.根据权利要求18所述的眼睛跟踪系统，其中所述第二元表面在与所述第一衬底分离的第二衬底的表面上形成，并且其中所述第一元表面和所述第二元表面处于同一平整表面中或处于平行平整表面中。21.根据权利要求18所述的眼睛跟踪系统，其中所述第二元表面在与所述第一衬底分离的第二衬底的表面上形成，并且其中所述第一元表面和所述第二元表面处于弯曲表面上。22.根据权利要求18所述的眼睛跟踪系统，其中所述第二元表面在所述第一衬底的所述表面上形成，并且其中所述发射器和所述成像器位于同一衬底上。

技术总结
描述了基于元透镜的眼部成像、近眼显示和眼睛跟踪系统。所述系统可包含单个聚焦光学件和提供照明光且包含成像阵列的集成电路。所述聚焦光学件包含在衬底上形成的元原子。所述系统可不具有移动部件，并且实现接近或超过180度的成像或图像投影视场。由于所述系统的部件数少，因此所述系统可以是坚固的且具有极小形状因子。状因子。状因子。


技术研发人员：胡崛隽 古田 M
受保护的技术使用者：麻省理工学院
技术研发日：2021.02.01
技术公布日：2023/2/3