CN104471463A - 图像提供装置、方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

一种装置、方法和计算机程序，其中该装置包括：包括图像源和出射光瞳的光学布置，其中出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；并且其中该装置被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置。

Description

图像提供装置、方法和计算机程序

技术领域

本公开内容的实施例涉及一种图像提供装置、方法和计算机程序。具体而言，它们涉及一种可以在诸如为近眼显示器的设备中使用的图像提供装置、方法和计算机程序。

背景技术

诸如为近眼显示器的设备是已知的。这样的设备使得来自诸如为显示器或扫描仪的图像源的图像能够接近用户的眼睛来提供。

用户的眼睛的相对定位可能在这样的设备的不同的用户之间有所不同。另外，用户可能在使用设备期间移动他们的眼睛，例如，他们可能改变他们正在观看的方向。如果例如设备在用户的头上移动，则用户的眼睛与近眼显示器的相对定位也可能在使用期间改变。

出射光瞳扩展器可以用于增加这样的设备中的出射光瞳的尺寸。这可以确保源自图像源的光即使当用户移动时也一直入射到用户的眼睛的瞳孔上，并且允许不同的用户的眼睛之间的距离上的差异。但是，这由于光可能在扩展过程期间被浪费而可能是低效的。

因此，提供更高效的设备可以是有益的。

发明内容

根据公开内容的某些但不必为所有的示例性实施例，可以提供一种装置，包括：包括图像源和出射光瞳的光学布置，其中出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；以及其中该装置被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置。

在某些实施例中，图像源可以包括至少一个显示器。

在某些实施例中，该装置可以包括用于相对于用户的眼睛来移动光学布置以使得出射光瞳的尺寸和位置能够被控制的机构。

在某些实施例中，光学布置可以包括镜和用于相对于用户的眼睛来移动镜以使得出射光瞳的尺寸和位置能够被控制的机构。

在某些实施例中，光学布置可以包括可以被配置为提供接近用户的眼睛的出射光瞳的至少一个光导元件。

在某些实施例中，光导元件可以包括一个或多个衍射光栅。衍射光栅可以位于在光导元件之上放置的衬底上并且可以被配置为允许衬底相对于光导元件而移动。光导元件可以包括可以被配置为至少部分地覆盖衍射光栅的掩模，其中掩模可以被配置为允许掩模的衍射光栅的定位相对于衍射光栅而移动。

在某些实施例中，该装置可以被配置为通过控制衍射光栅的尺寸和位置来控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置。

在某些实施例中，该装置可以包括被配置为检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置的检测器。在某些实施例中，检测器可以包括被配置为捕获眼睛的图像的图像捕获设备。图像捕获设备可以包括视频图像捕获设备。检测器可以包括被配置为分析由图像捕获设备捕获的图像以确定眼睛的瞳孔的尺寸和位置。检测器可以包括被配置为使用红外光来照射用户的眼睛的光源。

根据公开内容的某些但不必为所有的示例性实施例，还可以提供一种方法，包括：控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；并且其中该装置被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制出射光瞳的尺寸和位置。

在某些实施例中，图像源可以包括至少一个显示器。

在某些实施例中，控制出射光瞳的尺寸和位置可以包括相对于用户的眼睛来移动光学布置。

在某些实施例中，控制出射光瞳的尺寸和位置可以包括相对于用户的眼睛来移动镜。

在某些实施例中，光学布置可以包括可以被配置为提供接近用户的眼睛的出射光瞳的至少一个光导元件。光导元件可以包括至少一个衍射光栅。该至少一个衍射光栅可以位于在光导元件之上放置的衬底上并且控制出射光瞳的尺寸和位置可以包括相对于光导元件而移动衬底。光导元件还可以包括可以被配置为至少部分地覆盖衍射光栅的掩模，并且控制出射光瞳的尺寸和位置可以包括相对于衍射光栅而移动掩模的衍射部分的定位。

在某些实施例中，控制出射光瞳的尺寸和位置可以包括改变可变形衬底的形状以控制衍射光栅的尺寸和位置。

在某些实施例中，该方法可以进一步包括检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置。检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置可以包括捕获眼睛的图像。在某些实施例中，检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置可以包括捕获眼睛的视频图像。

在某些实施例中，检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置可以包括分析捕获的图像以确定眼睛的瞳孔的尺寸和位置。

在某些实施例中，检测眼睛的瞳孔的尺寸和位置可以包括使用红外光源来照射眼睛。

根据公开内容的某些但不必为所有的示例性实施例，还提供了一种包括计算机程序指令计算机程序，该计算机程序指令在由至少一个处理器执行时使得装置至少执行：控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；并且其中该装置被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制出射光瞳的尺寸和位置。

在某些实施例中，还可以提供一种包括用于使得计算机执行以上描述的方法中的任意方法的程序指令的计算机程序。

在某些实施例中，还可以提供一种体现以上描述的计算机程序中的任意计算机程序的物理实体。

在某些实施例中，还可以提供一种载有以上描述的计算机程序中的任意计算机程序的电磁载波信号。

根据公开内容的某些但不必为所有的示例性实施例，还可以提供一种装置，包括：至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器；其中该至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与至少一个处理器一起使得该装置能够：控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；以及其中该装置被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制出射光瞳的尺寸和位置。

在某些实施例中，图像源可以包括至少一个显示器。

该装置可以用于向用户提供图像。在公开内容的某些实施例中，该装置可以用于在虚拟现实或增强现实应用中向用户提供图像。

附图说明

为了更好地理解本公开内容的实施例的各种示例，现在将通过仅仅示例的方式参照附图，其中：

图1图示了根据公开内容的示例性实施例的装置的截面；

图2A和2B图示了根据公开内容的第二示例性实施例的装置；

图3图示了根据公开内容的第三示例性实施例的装置；

图4A和4B图示了根据公开内容的第四示例性实施例的装置；

图5A和5B图示了根据公开内容的第五示例性实施例的装置；

图6A和6B图示了根据公开内容的第六示例性实施例的装置；以及

图7图示了根据公开内容的实施例的方法。

具体实施方式

各图图示了一种装置1，包括：包括图像源5和出射光瞳瞳9的光学布置3，其中出射光瞳9被配置为定位成接近用户的眼睛7以使得用户能够查看来自图像源5的图像；并且其中装置1被配置为响应于对眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置的确定来控制光学布置3的出射光瞳9的尺寸和位置。

图1示意性地图示了根据公开内容的示例性实施例的装置1。图1中图示的装置1包括通过装置1的一部分的截面。当装置1在使用中时，截面可以认为是通过基本上水平的平面。

装置1可以包括使得图像能够接近用户的眼睛7来提供的近眼显示器或其它类型的显示器。装置1可以被配置为向用户提供图像，使得用户能够使用虚拟现实或增强现实应用。

在公开内容的某些实施例中，装置1可以被配置为由用户穿戴。例如，装置1可以包括诸如为头戴件(head piece)的安装部分。安装部分可以使得装置1能够被安装在用户的头部或脸部上。当装置1被安装在用户的头部或脸部上时，用户的头部或脸部可以支撑装置1的重量或至少一部分重量。

在图1中，如装置1可以在使用期间被布置的，装置1被图示成定位成邻近用户的头部。用户的脸部的截面1由虚线11图示以提供装置1在使用中可以如何定位的指示。

图1中所图示的示例性装置1包括光学布置3。光学布置3包括图像源5、一个或多个透镜15以及至少一个光导元件17。光学布置3被布置以使得在使用中光学布置3的出射光瞳9被提供成接近用户的眼睛7。出射光瞳9在图2A至6B中图示。

图像源5可以包括可以生成图像的任意装置。在公开内容的某些实施例中，图像源5可以包括至少一个显示器13。在图1的示例性实施例中，提供了一个显示器13。显示器13可以被提供在装置1的中心以使得来自图13的图像可以提供给用户的两个眼睛7。在公开内容的其它实施例中，可以提供多于一个显示器13。例如，可以提供两个显示器13。在其中提供两个显示器13的公开内容的实施例中，每个显示器13可以向不同的眼睛7提供图像。

光学布置3还可以包括用于聚焦由显示器13提供的图像的装置。在图1中所图示的示例性实施例中，用于聚焦图像的装置包括一个或多个透镜15。在公开内容的某些实施例中，透镜13相对于显示器15的定位可以调整。

光导元件17可以包括可以被配置为引导来自图像源5或透镜15的光束到接近装置1的用户的眼睛7的定位以使得装置1的用户能够查看由图像源5提供的图像。

光导元件17可以被定位在装置1内以使得当用户在使用装置1时光导元件17被定位在用户的眼睛7的几厘米内。这可以使得光学布置3的出射光瞳9能够被定位成接近用户的眼睛7。

在图1中所图示的公开内容的实施例中，光导元件17包括两个衬底19。将意识到在公开内容的其它实施例中，其它的光导元件17可以包括不同数目的衬底19。

在图1的示例性实施例中，衬底19为平坦的。在公开内容的其它实施例中，衬底19可以为不同的形状，例如，衬底19可以为弯曲的。

在图1中所图示的示例性实施例中，两个衬底19被定位成在彼此之上放置。在图1中所图示的示例性实施例中，两个衬底19被定位成在彼此之上放置以使得衬底19中的每个衬底的表面平行于其它衬底19的表面。在公开内容的其它实施例中，衬底19可以按不同的配置来布置。

衬底19可以由使得光5的束能够被发送通过衬底19的任意适当的材料制成。例如，衬底19可以由玻璃或塑料制成。

在图1中所图示的示例性实施例中，光导元件17包括出射光瞳扩展器21。出射光瞳扩展器21可以包括用于增大光学布置3的出射光瞳9的尺寸的装置。出射光瞳扩展器21可以被配置为增大光学布置3的出射光瞳9的尺寸以使得光学布置9的出射光瞳9可以大于图像源5或透镜15的出射光瞳。将意识到其它类型的光导元件17能够用于公开内容的其它实施例中。

图1中所图示的出射光瞳21的衬底19中的每个衬底包括第一衍射光栅23和第二衍射光栅25。衍射光栅23、25可以包括任意合适的周期性结构。第一衍射光栅25可以为将入射光束耦合进入衬底19的入耦合光栅。入射光束可以由光学布置3的该一个或多个透镜15来提供。第二衍射光栅25可以为将光束耦合出衬底19的出耦合光栅。

第一衍射光栅23和第二衍射光栅25可以具有不同的尺寸。在图1的示例性实施例中，第二衍射光栅25可以大于第一衍射光栅23以使得其覆盖衬底19的表面的更大的区域。这可以导致光束的出射光瞳的扩展。衍射光栅23、25的尺寸和周期可以被选择以使得经聚焦的图像能够被提供给装置1的用户。

所使用的衬底19的厚度可以取决于所使用的衍射光栅23、25的宽度和光导元件19到用户的眼睛7的接近度。

在图1中的示例性实施例中，第一衍射光栅23被布置以使得来自透镜15或图像源5的光束入射在第一衍射光栅23上。第一衍射光栅23将入射光束耦合进入衬底19中。在图1中所图示的实施例中，入耦合的光束传播通过衬底19。出射光瞳扩展器21被配置为实现入耦合的光束的全内反射。这意味着入耦合的光束保持在衬底19内部，直到其入射在第二衍射光栅25之上。

第二衍射光栅25可以被配置为将入耦合的光束衍射出衬底19以提供出耦合的光束。由于图1的光导元件17包括出射光瞳扩展器21，因此出耦合的光束可以比由图像源5或透镜15提供的光束具有更大的出射光瞳。

在图1所图示的示例性实施例中，两个衍射光栅23、25被提供在衬底19中的每个衬底上。将意识到，在公开内容的其它实施例中，任意数目的衍射光栅23、25可以提供在衬底19中的每个衬底上。

还将意识到，任意适当的装置可以用于将光耦合进入或者耦合出光导元件7。在图1所图示的示例性实施例中，使用衍射光栅23、25，但是在公开内容的其它实施例中，可以使用诸如为棱镜的非衍射光学组件。

装置1可以被配置以使得出射光瞳9的尺寸和位置可以被控制。装置1可以包括可以使得出射光瞳9的尺寸和/或位置能够被控制的任意适当的控制装置。用于使得出射光瞳9的尺寸和/或位置能够被控制的装置可以包括可以被配置为移动光学布置3的一个或多个元件的机械装置。在某些实施例中，用于使得出射光瞳9的尺寸和/或位置能够被控制的装置可以包括可以使得电信号能够被提供给光学布置3、从而可以改变光学布置3的一个或多个元件的光学性质的电装置。用于使得出射光瞳9的尺寸和/或位置能够被控制的装置可以包括以下参照图2A至6B所描述的示例性装置中的任意一个或多个装置。

图1中所图示的装置还包括检测器31。检测器31可以包括可以使得用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置能够被确定的任意装置。检测器7还可以包括可以使得与所确定的用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置相关的信息能够被提供给用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置的任意装置。这可以使得出射光瞳9的尺寸和位置能够响应于对用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置的确定来改变或控制。

在图1中所图示的示例性实施例中，检测器31包括光源35。光源35可以包括用于照射用户的眼睛7的任意适当的装置。光源35可以被定位以使得由光源35发射的光可以入射在用户的眼睛7的表面上。

在公开内容的某些实施例中，光源35可以提供来自光谱的不可见部分的光。在公开内容的某些实施例中，光源35可以提供红外光。在公开内容的其它实施例中，可以替代使用其它类型的光。

图1的示例性实施例的检测器31还包括图像捕获设备37。图像捕获设备37捕获用户的眼睛7的图像。在公开内容的某些实施例中，图像捕获设备37可以被配置为捕获用户7的眼睛的视频。

在公开内容的某些实施例中，图像捕获设备37可以被配置为使用红外光来捕获图像。

在公开内容的某些示例性实施例中，检测器31可以被配置为使得由图像捕获设备37捕获的图像或视频图像能够被分析。图像的分析可以使得用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置能够被确定。分析可以由诸如为加载有适当的计算机程序代码43的处理器41的任意适当的装置来执行。

在图1中所图示的示例性实施例中，处理器41位于检测器31内。将意识到，在公开内容的其它实施例中，处理器41可以远离检测器31而远程定位。在这样的实施例中，检测器31可以被配置为经由通信链路来与处理器41通信以使得处理器41能够获得指示所捕获的图像的信息。通信链路可以为诸如为有线通信链路或无线通信链路的任意适当的通信链路。

在图1中所图示的示例性实施例中，已经图示了仅仅一个检测器31。图1中所图示的检测器31被配置为检测用户的右眼7的瞳孔33的尺寸和位置。在公开内容的其它实施例中，可以提供两个检测器31以使得可以检测用户的两眼7的瞳孔33的尺寸和位置。在其它实施例中，单个检测器31可以被配置为检测用户的两眼7的瞳孔33的尺寸和位置。

一旦用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置已经确定，所确定的与用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置相关的信息可以提供给用于使得出射光瞳9的尺寸和位置能够被控制的装置。可以控制出射光瞳9的尺寸和位置以使得其与所确定的用户的眼睛7的瞳孔33的定位对准。用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的各种示例性实施例在图2A至6B中图示并且在以下描述。

图2A和2B图示了根据公开内容的第二示例性实施例的装置1。为了清楚起见，检测器31没有在图2A和2B中图示。

图2A示意性地图示了根据公开内容的第二实施例的装置1。在图2A的示例性实施例中，装置1包括两个光学布置3。第一光学布置3可以被提供成接近用户的右眼7并且第二光学布置3可以被提供成接近用户的左眼7。光学布置3中的每个光学布置可以包括如以上关于图1所描述的图像源5和一个或多个透镜15。

在图2A中所图示的示例性实施例中，没有图示光导元件17。由一个或多个透镜15提供的光束可以直接入射在用户的眼睛7上。将意识到，在其它实施例中，可以在光学布置3内提供一个或多个光导元件17或其它光学组件。

在公开内容的示例性实施例中，图2A中所图示的内容包括用于移动光学布置3的装置。用于移动光学布置3的装置可以包括用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置的一部分。在图2A中，光学布置3可以相对于可以用来将装置1安装到用户的头上的头戴件的定位而移动。如图2A和2B中所图示的用于移动光学布置3的装置可以与诸如图3至6B中所图示的并且在以下描述的那些装置的用于控制出射光瞳的尺寸和/或位置的其它装置、或者任意其它适当的装置进行组合。

在图2A中，图示了第一示例性位置47和第二示例性位置49。当光学布置3处于第一示例性定位47时，光学布置3的中心与用户的眼睛7的中心对准。

当光学布置3处于第二示例性定位49时，光学布置3的中心被定位到用户的眼睛7的中心的左边。

光学布置3的移动可以使得光学布置3的出射光瞳9能够移动。光学布置3的出射光瞳9可以移动以使得其与用户的眼睛7的瞳孔33对准。光学布置3可以响应于检测到瞳孔33的定位来移动，从而确保出射光瞳9保持与瞳孔33对准。

已经在图2A中图示光学布置3的仅仅两个定位。将意识到，在公开内容的其它示例性实施例中能够使用其它定位。例如，光学布置3能够被定位以使得光学布置3的中心被定位到如由箭头50所指示的用户的眼睛7的中心的右边。这可以使得能够随着眼睛7如由箭头52所指示地移动，光学布置3的定位与用户的眼睛7的定位对准。

图2B图示了用于移动光学布置3的示例性机构51。在图2B中，装置1耦合到头戴件53。头戴件53可以使得装置1能够被安装在用户的头上。在图2B的示例性的实施例中，头戴件53类似一副眼镜，但是，将意识到，在公开内容的其它实施例中，可以使用其它类型的头戴件53来替代。

图像源5被提供在头戴件53的任一侧上。图像源5可以被定位以使得当用户戴上头戴件53时图像源被定位在用户的眼睛7的前面。

在图2B的示例性实施例中，光学布置3被安装在水平构件56上。水平构件56包括第一螺丝部分55和第二螺丝部分57。第一螺丝部分55耦合到装置1的右手侧的图像源5。第一螺丝部分55被布置以使得第一螺丝部分55的旋转使得在装置1的右手侧的光学布置3沿着水平构件55移动。这导致装置1的右手侧的光学布置3的移动。类似地，第二螺丝部分57被布置以使得第二螺丝部分57的旋转使得装置1的左手侧的光学布置3沿着水平构件55移动并且由此导致装置1的左手侧的光学布置3的移动。

在图2B的示例性实施例中，提供了第三螺丝部分59。第三螺丝部分59可以耦合到水平构件56以使得第三螺丝部分59的旋转可以在竖直方向上移动水平构件56。这可以改变光学布置3中的两个光学布置的竖直位置。

在公开内容的某些实施例中，螺丝部分55、57、59可以被配置为自动调整。螺丝部分可以响应于指示用户的瞳孔33的检测到的定位的输入信号来自动调整。指示用户的瞳孔33的检测到的定位的输入信号可以从检测器31接收。这可以使得光学布置3的出射光瞳9能够与用户的眼睛7的瞳孔33对准，而没有来自用户的任何有意的输入。

图2A和2B图示了用于移动光学布置3的装置。这可以使得光学布置3的出射光瞳9的位置能够被控制。在公开内容的其它实施例中，能够使用同样可以使得出射光瞳9的尺寸能够被控制的其它装置。例如，该一个或多个透镜15可以被调整以控制出射光瞳9的尺寸。

图3示意性地图示了根据公开内容的第三示例性实施例的装置1。为了清楚起见，没有在图3中图示检测器31。

在图3的示例性实施例中，装置1还包括两个光学布置3。第一光学布置3可以被提供成接近用户的右眼7并且第二光学布置3可以被提供成接近用户的左眼7。光学布置3中的每个光学布置可以包括图像源5和一个或多个透镜15。

如以上关于图1所描述的，图像源5可以为诸如为显示器13的任意适当的装置。该一个或多个透镜15可以提供在图像源5与用户的眼睛7之间。

图3的示例性实施例的光学布置3被布置以使得图像源5被布置成垂直于用户的眼睛7的表面。这区别于其中图像源被布置成平行于用户的眼睛7的表面的图2A和2B的实施例。将意识到，图像源5能够被布置在相对于用户的眼睛7的任意角度。

在图3中所图示的示例性实施例中，没有提供光导元件11。将意识到，在其它实施例中，可以在光学布置3内提供一个或多个光导元件11或其它光学组件。

在图3的示例性实施例中，光学布置3还包括镜65。镜65可以包括可以被配置为偏转光学布置3内的光束的任意装置。在图3的示例性实施例中，在每个光学布置3中提供镜65。在图3的示例性实施例中，镜65可以被布置以朝着用户的眼睛7偏转光束。在图3的示例性实施例中，镜65可以被布置以将光束偏转通过90度角。将意识到，在公开内容的其它实施例中，镜65可以被配置为将光束偏转通过如可能需要的任意其它角度。光束被偏转通过的角度可以取决于图像源5和镜65的定位。

在图3中所图示的示例性实施例中，在每个光学布置3中仅仅提供一个镜65。将意识到，在公开内容的其它实施例中，可以在光学布置3中的任一光学布置或每个光学布置中提供多于一个镜65。

在图3所图示的示例性实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括用于控制镜65的定位的装置。在公开内容的某些实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括用于控制镜65相对于用户的眼睛7的定位的装置。在公开内容的某些实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括在如由图3中的箭头66所指示的方向上移动镜65的装置。

用于控制镜65的定位的装置可以包括使得镜能够被移动的任意机构。例如，该装置可以包括类似任意如图2B中所图示的并且在以上描述的可以使得镜的竖直和/或水平定位能够被调整的螺丝机构。在公开内容的某些实施例中，装置还可以使得镜65的角位置被检测。

在图3中所图示的示例性实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置还可以包括用于移动图像源5和一个或多个透镜15的装置。这些装置可以包括诸如为以上关于图2A和2B描述的那些装置的任意适当的装置。

图3的装置1可以被配置为使得镜65的定位能够被自动调整。镜65的定位可以响应于指示用户的瞳孔33的检测到的定位的输入信号来自动调整。指示用户的瞳孔33的检测到的定位的输入信号可以从检测器31接收。这可以使得光学布置3的出射光瞳9能够与用户的眼睛7的瞳孔33对准，而没有来自用户的任何有意的输入。

图3图示了用于在光学布置3内移动镜65的装置。这可以使得光学布置3的出射光瞳9的定位能够被控制。在公开内容的其它实施例中，能够使用也可以使得出射光瞳9的尺寸能够被控制的其它装置。例如，一个或多个透镜15可以被调整以控制出射光瞳9的尺寸。

图4A示意性地图示了根据公开内容的第四示例性实施例的装置1。在图4A中，为了清楚起见，仅仅图示了装置1的左手侧。将意识到，装置的右手侧可以类似装置1的左手侧。在图4A中所图示的示例性实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括用于控制衍射光栅的定位的装置。

图4A所图示的装置1包括类似如上关于图1描述的光学布置3的光学布置3。光学布置3包括如上所述的图像源5、一个或多个透镜15以及光导元件17。光导元件17可以包括如上所述的出射光瞳扩展器21。光学布置3被布置以使得在使用中光学布置3的出射光瞳9被提供成接近用户的眼睛7。

在图4A的示例性实施例中，衍射光栅23被提供在衬底19的表面上。衍射光栅23可以处于相对于衬底19的固定定位以使得第一衍射光栅23不能相对于衬底19移动。

在图4A的示例性实施例中，第一衍射光栅23被定位成临近该一个或多个透镜15以使得由该一个或多个透镜提供的光束被耦合进入衬底19。

在图4A的示例性实施例中，与衬底19的表面分离地提供第二衍射光栅25。在图4A的示例性实施例中，流体层67可以将第二衍射光栅25与衬底19分离。

流体层可以被配置为光耦合第二衍射光栅25到衬底19以使得将来自衬底19的光提供给第二衍射光栅25。流体层67可以包括诸如为浸油的任意适当的材料。

流体层67还可以被配置为使得第二衍射光栅25的定位能够相对于衬底19而移动。流体层67可以被配置为实现第二衍射光栅25的侧向移动。这可以使得第二衍射光栅25在衬底19的表面上的位置能够改变。第二衍射光栅25的定位的改变可以使得光学布置9的出射光瞳9的尺寸和位置能够被控制。

装置1可以被配置以使得第二衍射光栅25可以响应于输入信号来移动。输入信号可以为指示用户的瞳孔33的检测到的定位。指示用户的瞳孔33的检测到的定位的输入信号可以从检测器31接收。这可以使得光学布置3的出射光瞳9能够与用户的眼睛7的瞳孔33对准，而没有来自用户的任何有意输入。

图4B图示了用户的眼睛7的表面并且指示了出射光瞳9的区域。

在图4B中，出射光瞳9具有矩形形状并且瞳孔33具有圆形。在图4B的示例性实施例中，出射光瞳9的尺寸已经被控制以使得其仅仅稍大于瞳孔33的尺寸。出射光瞳9已经被布置以使得瞳孔33位于出射光瞳9的中心。

图5A示意性地图示了根据公开内容的第五示例性实施例的装置1。在图5A中，为了清楚起见，仅仅图示了装置1的左手侧。将意识到，装置1的右手侧可以类似装置1的左手侧。在图5A中所图示的示例性实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括用于控制在衍射光栅之上放置的掩模69的装置。

图5A中所图示的装置1包括类似如上关于图1和4A描述的光学布置3的光学布置3。光学布置3包括如上所述的图像源5、一个或多个透镜15以及光导元件17。光学布置3被布置以使得在使用中光学布置3的出射光瞳9被提供成接近用户的眼睛7。

在图5A的示例性实施例中，第一衍射光栅23被提供在衬底19的表面上。第一衍射光栅23可以处于相对于衬底19的固定定位以使得第一衍射光栅23不能相对于衬底19而移动。在图5A的示例性实施例中，第一衍射光栅23被定位成临近该一个或多个透镜15以使得由该一个或多个透镜15提供的光束被耦合进入衬底19。

在图5A的示例性实施例中，第二衍射光栅25也被提供在衬底19的表面上。在图5A的示例性实施例中，第二衍射光栅25也可以处于相对于衬底19的固定定位以使得第二衍射光栅25也不能相对于衬底19而移动。

在图5A的示例性实施例中，掩模69被提供为在第二衍射光栅25之上放置。掩模69包括不衍射部分71。不衍射部分71可以被配置以使得光不穿过不衍射部分71。不衍射部分71可以被配置为防止来自第二衍射光栅25的、第二衍射光栅25的由掩模69覆盖的区域中的衍射。不衍射部分71可以被配置为确保光由于全内反射而保持在光导元件17内，但是不耦合出光导元件17。

掩模69还包括衍射部分73。衍射部分73可以包括不衍射部分71内的空隙75。衍射部分73可以被配置为使得光能够通过第二衍射光栅25被耦合出光导元件17。

在公开内容的某些实施例中，掩模69可以被配置以使得衍射部分73的尺寸和/或位置可以改变。在公开内容的某些实施例中，用于改变衍射部分73的尺寸和/或位置的装置可以包括电装置。在这样的实施例中，电输入信号可以被提供给掩模69。电输入信号可以使得掩模69的物理性质改变并且因此改变衍射部分73的尺寸和/或位置。

例如，在公开内容的某些实施例中，掩模69可以包括电解质。在这样的实施例中，其上提供第二衍射光栅25的衬底19的表面可以被配置为使得表面的电润湿属性能够改变。电解质接着可以被提供在表面的区域上，该电解质可以被配置为使得表面的电润湿属性能够改变。

电解质可以具有光学属性以使得光束在电解质在衍射光栅25之上放置的区域中不穿出衍射光栅25。在这样的区域中，光束可以例如通过全内反射来反射回光导元件17。但是，光束仍然可以在未由电解质覆盖的区域中穿出衍射光栅25。

电解质可以被配置以使得改变施加到电解质的电压可以改变流体的表面张力并且因此改变由电解质覆盖的衬底19的表面的面积。这可以因此改变第二衍射光栅25的由电解质覆盖的区域并且创建电解质中的空隙75。电解质中的空隙75的尺寸和位置可以确定出射光瞳9的尺寸和位置。电解质中的空隙75的尺寸和位置可以通过控制应用到v的电压来控制。这可以使得出射光瞳9的尺寸和位置能够被控制。

在公开内容的其它实施例中，用于改变透明部分73的尺寸和/或位置的装置可以包括可以使得掩模69的物理定位能够关于衬底19移动的机械装置。

图5B图示了用户的眼睛7的表面并且指示了出射光瞳9的区域。

在图5B中，出射光瞳9具有圆形并且瞳孔33具有圆形。在图5B的示例性实施例中，出射光瞳的尺寸已经被控制以使得其仅仅稍大于瞳孔33的尺寸。已经定位出射光瞳9以使得瞳孔33位于出射光瞳9的中心。

图6A示意性地图示了根据公开内容的第六示例性实施例的装置1。在图6A中，为了清楚起见，仅仅图示了装置1的左手侧。将意识到，装置1的右手侧可以类似装置1的左手侧。在图6A中所图示的示例性实施例中，用于控制出射光瞳9的尺寸和位置的装置可以包括用于动态地控制衍射光栅25的结构的装置。

图6A中所图示的装置1包括类似如上关于图1、4A和5A描述的光学布置3的光学布置3。光学布置3包括如上所述的图像源5、一个或多个透镜15以及光导元件17。光学布置3被布置以使得在使用中光学布置3的出射光瞳9被提供成接近用户的眼睛7。

在图6A的示例性实施例中，第一衍射光栅23被提供在衬底19的表面上。第一衍射光栅23可以处于相对于衬底19的固定定位以使得第一衍射光栅23不能相对于衬底19而移动。在图5A的示例性实施例中，第一衍射光栅23被定位成临近该一个或多个透镜15以使得由该一个或多个透镜提供的光束耦合进入衬底19。

电活性胶层81被提供在衬底的另一端。电活性胶可以包括被配置为响应于电信号而改变形状的材料。电活性胶可以包括诸如为例如为聚二甲基硅氧烷橡胶的硅油的任意适当的材料。

第二衍射光栅25可以形成在电活性胶层81中。由于电活性胶的形状对电输入信号有响应，因此第二衍射光栅25的尺寸和位置可以通过控制提供给电活性胶层81的电输入信号来控制。这可以使得出射光瞳9的尺寸和位置能够被控制。

图6B图示了用户的眼睛7的表面并且指示了出射光瞳9的区域。

在图6B中，出射光瞳9具有矩形现状并且瞳孔33具有圆形。在图6B的示例性实施例中，出射光瞳的尺寸已经被控制以使得其仅仅稍大于瞳孔33的尺寸。出射光瞳9已经被定位以使得瞳孔33位于出射光瞳9的中心。

图7图示了根据公开内容的示例性实施例的方法。该方法可以由如上关于图1至6B描述的装置1来执行。

在块91处，获得确定装置1的用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置的信息。在公开内容的某些实施例中，确定装置1的用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置的信息可以由可以为装置1的一部分或耦合到装置1的检测器31来获得。

在公开内容的其它实施例中，确定装置1的用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置的信息可以由可以远程地远离装置1的处理器或其它设备来获得。在这样的实施例中，信息可以通过任意适当的通信链路来提供给装置1。

在块93处，响应于检测到装置1的用户的眼睛7的瞳孔33的尺寸和位置，控制光学布置9的出射光瞳9的尺寸和位置。可以控制光学布置9的出射光瞳9的尺寸和位置以将光学布置3的出射光瞳9与用户的眼睛7的瞳孔33对准。

在公开内容的某些实施例中，控制出射光瞳9的尺寸和位置可以涉及到改变出射光瞳9的尺寸和位置中的至少一个。如上关于图2A至6B描述的装置1可以用来控制出射光瞳9的尺寸和位置。将意识到，其它装置能够在公开内容的其它实施例中使用。

在公开内容的某些实施例中，装置1可以包括至少一个处理器；以及包括计算机程序代码的至少一个存储器，该至少一个存储器和计算机程序代码被配置为：与至少一个处理器一起，使得装置至少执行：控制光学布置3的出射光瞳9的尺寸和位置，其中出射光瞳9被配置为定位成接近用户的眼睛7以使得用户能够查看来自图像源5的图像；并且其中装置1被配置为响应于对眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制出射光瞳的尺寸和位置。

该装置可以包括可以使用启用硬件功能的指令来实现的控制器，例如，通过在通用或专用处理器中使用可以存储在计算机可读存储介质(磁盘、存储器等)上的以供这样的处理器执行的可执行计算机程序指令。

装置1可以包括可以被配置为从存储器读取和向其写入的处理器。处理器还可以包括处理器经由其输出数据和/或命令的输出接口和经由其将数据和/或命令输入到处理器的输入接口。

存储器可以被配置为存储包括当加载到处理器中时控制装置1的操作的计算机程序指令的计算机程序。计算机程序指令可以提供使得装置1能够执行图7中所图示的方法的逻辑和例程。通过读取存储器，处理器可以能够加载和执行计算机程序。

处理器可以被配置为从存储器读取和向其写入。处理器还可以包括处理器经由其输出数据和/或命令的输出接口和经由其将数据和/或命令输入到处理器的输入接口。

存储器可以被配置为存储当加载到处理器中时控制装置的操作的计算机程序指令的计算机程序。计算机程序指令提供使得装置能够执行图7中所图示的方法的逻辑和例程。通过读取存储器，处理器能够加载和执行计算机程序。

计算机程序可以经由任意适当的传递机构到达装置。传递机构可以例如为非瞬态计算机可读存储介质、计算机程序产品、存储器设备、诸如为紧致盘只读存储器(CD-ROM)或数字万用盘(DVD)的记录介质、有形地体现计算机程序的制造品。传递机构可以是被配置为可靠地传送计算机程序的信号。该装置可以将计算机程序作为计算机数据信号来传播或发送。

存储器可以包括单个组件或者其可以实现为其中某些组件或所有组件可以是集成的/可移除的和/或可以提供永久/半永久/动态/高速缓存存储的一个或多个分离的组件。

对“计算机可读存储介质”、“计算机程序产品”、“有形地体现的计算机程序”等、或“控制器”、“计算机”、“处理器”等的引用应该理解为不仅包含具有诸如为单/多处理器架构和时序(冯·诺依曼)/并行架构的不同的架构的计算机，而且还包含专用电路，诸如为场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、信号处理设备和其它处理电路。对计算机程序、指令、代码等的引用应该理解为包含用于可编程处理器或固件的软件，例如为具有用于处理器的指令的硬件设备的可编程内容、或用于固定功能设备、门阵列或可编程逻辑设备等的配置设置。

在图7中所图示的块可以代表方法中的步骤和/或计算机程序中的代码段。块的具体顺序的阐述不一定暗含存在需要的或优选的块的顺序并且块的顺序和布置可以变化。此外，有可能省略某些块。

在以上描述的实施例中，术语“耦合的”意味着操作上耦合的并且任意数目的居间元件或居间元件的组合可以存在于耦合的组件之间(包括无居间元件)。

如上描述的公开内容的实施例提供了可以用于响应于对用户的瞳孔33的定位的确定来控制光学布置3的出射光瞳的尺寸和位置的装置1。这可以使得光学布置3的出射光瞳的尺寸和位置即使当用户移动他们的眼睛时也能够与用户的瞳孔33对准。这可以减少确保用户能够一直查看图像所需的出射光瞳9的尺寸并且由此可以提供更高效的装置1。

尽管已经在之前的段落中参照各种示例描述了本公开内容的实施例，将意识到，能够做出所给出的示例的修改，而不脱离如要求保护的公开内容的范围。

在之前的描述中描述的特征可以在除了明确描述的组合之外的组合中使用。

尽管已经参照某些特征描述了功能，但是那些功能可以是由无论是否描述的其它特征可执行的。

尽管已经参照某些实施例描述了特征，但是那些特征还可以出现在无论是否描述的其它实施例中。

同时对于努力在之前的说明书中引起注意的认为是特别重要的公开内容的那些特征，应当理解的是，申请人要求保护关于之前提及和/或在附图中给出的任意可获专利保护的特征或特征的组合，无论是否在其上进行了特定的强调。

Claims (34)

1.一种装置，包括：

包括图像源和出射光瞳的光学布置，其中所述出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自所述图像源的图像；以及

其中所述装置被配置为响应于对所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制所述光学布置的所述出射光瞳的尺寸和位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述图像源包括至少一个显示器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括用于相对于所述用户的所述眼睛来移动所述光学布置以使得所述出射光瞳的所述尺寸和位置能够被控制的机构。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述光学布置包括镜和用于相对于所述用户的所述眼睛来移动所述镜以使得所述出射光瞳的所述尺寸和位置能够被控制的机构。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述光学布置包括至少一个光导元件，所述至少一个光导元件被配置为提供接近用户的所述眼睛的出射光瞳。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述光导元件包括一个或多个衍射光栅。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述衍射光栅位于在所述光导元件之上放置的衬底上并且被配置为允许所述衬底相对于所述光导元件移动。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的装置，其中所述光导元件包括被配置为至少部分地覆盖所述衍射光栅的掩模，其中所述掩模被配置为允许所述掩模的衍射部分的定位相对于所述衍射光栅而移动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为通过控制衍射光栅的尺寸和位置来控制所述光学布置的所述出射光瞳的尺寸和位置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括被配置为检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置的检测器。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述检测器包括被配置为捕获所述眼睛的图像的图像捕获设备。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述图像捕获设备包括视频图像捕获设备。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的装置，其中所述检测器包括处理器，所述处理器被配置为分析由所述图像捕获设备捕获的图像以确定所述眼睛的所述瞳孔的尺寸和位置。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中所述检测器包括被配置为使用红外光来照射所述用户的所述眼睛的光源。

15.一种方法，包括：

控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中所述出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自图像源的图像；以及

其中所述装置被配置为响应于对所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制所述出射光瞳的尺寸和位置。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述图像源包括至少一个显示器。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中控制所述出射光瞳的尺寸和位置包括相对于所述用户的所述眼睛而移动所述光学布置。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中控制所述出射光瞳的尺寸和位置包括相对于所述用户的所述眼睛而移动镜。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述光学布置包括至少一个光导元件，所述至少一个光导元件被配置为提供接近用户的所述眼睛的出射光瞳。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述光导元件包括至少一个衍射光栅。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述至少一个衍射光栅位于在所述光导元件之上放置的衬底上并且控制所述出射光瞳的尺寸和位置包括相对于所述光导元件而移动所述衬底。

22.根据权利要求20至21中任一项所述的方法，其中所述光导元件包括被配置为至少部分地覆盖所述衍射光栅的掩模，并且控制所述出射光瞳的尺寸和位置包括相对于所述衍射光栅而移动所述掩模的衍射部分的定位。

23.根据权利要求15至22中任一项所述的方法，其中控制所述出射光瞳的尺寸和位置包括改变所述可变形衬底的形状以控制所述衍射光栅的尺寸和位置。

24.根据权利要求15至23中任一项所述的方法，进一步包括检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置。

25.根据权利要求24所述的方法，其中检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置包括捕获所述眼睛的图像。

26.根据权利要求25所述的方法，其中检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置包括捕获所述眼睛的视频图像。

27.根据权利要求25至26中任一项所述的方法，其中检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置包括分析捕获的图像以确定所述眼睛的所述瞳孔的尺寸和位置。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，其中检测所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置包括使用红外光源来照射所述眼睛。

29.一种包括计算机程序指令的计算机程序，所述计算机程序指令在由至少一个处理器执行时，使得装置至少执行：

控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中所述出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自所述图像源的图像；以及

其中所述装置被配置为响应于对所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制所述出射光瞳的所述尺寸和位置。

30.一种包括用于使得计算机执行根据权利要求14至28中任一项所述的方法的程序指令的计算机程序。

31.一种体现根据权利要求29至30中任一项所述的计算机程序的物理实体。

32.一种载有根据权利要求29至30中任一项所述的计算机程序的电磁载波信号。

33.一种装置，包括：

至少一个处理器；以及

包括计算机程序代码的至少一个存储器；

其中所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器一起，使得所述装置能够：

控制光学布置的出射光瞳的尺寸和位置，其中所述出射光瞳被配置为定位成接近用户的眼睛以使得用户能够查看来自所述图像源的图像；并且

其中所述装置被配置为响应于对所述眼睛的瞳孔的尺寸和位置的确定来控制所述出射光瞳的所述尺寸和位置。

34.根据权利要求33所述的装置，其中所述图像源包括至少一个显示器。