提供了使用衍射光学元件的眼睛成像装置的示例。例如，光学设备包括：基板，其具有近端表面和远端表面；第一耦合光学元件，其设置在基板的近端表面和远端表面中的一者上；以及第二耦合光学元件，其设置在基板的近端表面和远端表面中的一者上并且从第一耦合光学元件偏移。第一耦合光学元件可以被配置为以一角度偏转光，以使光在近端表面和远端表面之间并朝向第二耦合光学元件全内反射(TIR)，并且第二耦合光学元件可以被配置为以一角度偏转出基板。眼睛成像装置可以用在诸如增强或虚拟现实显示器的头戴式显示器中。