CN108027507A - 可调整瞳孔距离可穿戴显示器 - Google Patents

可调整瞳孔距离可穿戴显示器 Download PDF

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M·季崂密
D·齐格勒
C·莫瑟
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Abstract

本文中公开的是用于提供显示器的设备和方法，该显示器包括投影系统和可移除镜片，该可移除镜片包括用于接收光并将光反射到出瞳的全息光学元件。该可移除镜片中的每一个可包括在镜片的不同位置中的全息光学元件以改变出瞳的位置。投影系统可将图像投影到全息光学元件上以将图像投影到出瞳。

Description

可调整瞳孔距离可穿戴显示器
相关申请
本申请要求2015年11月3日提交的题为“可调整瞳孔距离可穿戴显示器(ADJUSTABLE PUPIL DISTANCE WEARABLE DISPLAY)”的先前提交的美国专利申请S/N.14/931,497以及2015年10月12日提交的题为“可调整瞳孔距离可穿戴显示器(AdjustablePupil Distance Wearable Display)”的美国临时申请S/N.62/240,395的权益及优先权，这两个申请通过引用整体结合于此。
技术领域
本文中的实施例一般涉及头戴式显示器以及抬头显示器；且尤其涉及适应一范围的瞳孔距离的可穿戴显示器。
背景技术
现代显示技术可以被实现为提供头戴式显示器(HWD)并且透视显示器并且与透视显示器结合查看信息(例如，图像，文本等)。这样的显示器可以在各种上下文中实施，例如防御，运输，工业，娱乐，可穿戴设备等。
特别地，图像可以从透明投影表面反射离开到用户的眼睛以结合真实世界视图呈现图像。通常，HWD系统在各种设计和实用性考虑因素(诸如例如体积，形状因子，透视质量，视野等)之间具有极其困难的折衷。例如，实现没有体积的正常眼镜形状因子尚未在商用头戴式显示器中实现。
增加设计和制造商业HWD的难度是不同用户的生理学(例如瞳孔间距离(IPD)等)可能变化的范围。
附图简述
图1示出了示例第一系统。
图2示出了示例第二系统。
图3A-3C示出了第一系统的示例实现。
图4A-4C示出了第一系统的示例实现。
图5A-5C示出了第一系统的示例实现。
图6示出了示例第三系统。
图7示出了示例第一逻辑流程。
图8示出了示例第四系统。
图9示出了示例第五系统。
图10示出了示例第二逻辑流程。
图11示出了示例计算机可读介质。
图12示出了第三示例系统。
具体实施方式
各种实施例可以大体上针对头戴式显示器(HWD)，并且具体针对具有可互换镜片的HWD。通常，HWD提供投影系统和包括全息光学元件(HOE)的镜片。投影系统和镜片可以安装到用户佩戴的框架上，例如眼镜，头盔等。在操作期间，投影系统将图像投射到镜片的内侧(例如，接近用户的)表面。HOE将图像反射到出瞳(或视点)。理想地，出瞳接近用户的一只眼睛，且特别地接近用户的眼睛的瞳孔。这样，用户可以感知反射的图像。
要理解的是，不同的用户可能具有不同的生理学，例如不同的瞳孔间距离(IPD)。更具体地，一个用户的眼睛瞳孔之间的距离可能不同于另一个用户的眼睛瞳孔之间的距离。例如，具有不同IPD的两个用户可能各自佩戴HWD(或类似配置的HWD)。HWD可以将图像投影到具有HOE的镜片。HOE可以将图像反射到出瞳。当HWD被第一用户佩戴时，出瞳可以接近第一用户的眼睛瞳孔。然而，当HWD被第二用户佩戴时，由于第二用户具有与第一用户不同的IPD(例如，第二用户的眼睛比第一用户的眼睛更靠近在一起等)，因此出瞳可能不接近第二用户的眼睛瞳孔。如此，第一用户可以正确地感知所投影的图像，但第二用户可能不会。
注意的是，HOE的配置影响出瞳的位置。更具体地，HOE在镜片中的位置和/或HOE的光学特性影响图像被反射的方式和位置。这在下面更详细地描述。然而，本公开提供了HWD和具有不同HOE的用于HWD的镜片。更具体地，本公开提供了一种配置为接收可移除镜片的HWD。这些可移除镜片包括HOE。一个可移除镜片中的HOE可以与另一可移除镜片中的HOE不同(例如，在不同位置，具有不同光学特性等)，以提供可被供应用于不同IPD的HWD。
可移除镜片中的每个HOE可以被配置成将投影到HOE上的图像反射到特定位置中的出瞳，其中一个HOE的出瞳可以不同于另一HOE的出瞳。例如，可以提供具有第一HOE的第一镜片以将图像反射到第一出瞳。可以提供具有第二HOE的第二镜片以将图像反射到第二出瞳。第一出瞳和第二出瞳例如可以在水平方向上相互移位。因此，HWD可被供应有或第一镜片或第二镜片，以在或第一出瞳位置或第二出瞳位置中提供出瞳。这样，HWD可以被配置成为具有第一IPD(例如，瞳孔之间的距离)的第一用户提供第一位置中的出瞳(例如，反射图像)，或者为具有第二IPD的第二用户提供第二位置中的出瞳(例如，反射图像)。
在一些示例中，本公开提供了具有固定的和/或集成的投影系统的HWD框架以及具有被配置为将图像反射到出瞳的HOE的可互换镜片。镜片可以与具有另一HOE的另一镜片互换，以提供不同的IPD值。对于一些示例，投影系统在包括HOE的投影表面(例如，镜片)上扫描光以将图像投影到HOE上。包括HOE的镜片可以被改变以考虑不同的IPD(例如，意在用户的IPD等)。然后可以调整投影系统以在与改变的HOE对应的区域上投影图像。
现在将参考附图，自始至终相同的参考编号用于指相同的元件。在以下描述中，为了进行解释，阐述了众多具体细节以便提供对该描述的全面理解。然而，显而易见的是，可以不利用这些具体细节而实施多个新颖的实施例。在其他实例中，以框图形式示出了多个已知的结构和设备以便于对这些结构和设备的描述。目的是提供彻底的描述，使得在权利要求范围内的所有修改，等同物和替代方式被充分描述。
另外，可以参考用于表示可以实现多于一个组件的组件的变量，诸如“a”，“b”，“c”。重要的是注意，不一定需要多个组件，而且，在实现多个组件的情况下，它们不必是相同的。相反，使用变量来引用图中的组件是为了方便和清晰呈现。
图1示出了根据本公开布置的设备100的示例。注意的是，该图的设备被描绘为实现为一副眼镜。然而，对于一些示例，设备100可以被体现为一副眼镜(例如，如所描绘的)，一对双筒望远镜，单眼设备(例如，观察镜(scope)等)，护目镜，头盔，观察窗(visor)，可穿戴设备等。实施例在此上下文中不受限制。
通常，设备100被配置为提供虚拟显示。在一些示例中，设备100可以结合真实世界视图来提供虚拟显示。设备100包括眼镜框架101和安装到框架101的投影系统110。另外，设备100包括投影表面120，该投影表面120可以是镜片，诸如例如如所描绘的眼镜镜片。为了在讨论本公开时方便和清楚，投影表面120被称为镜片120。然而，实施例在此上下文中不受限制。
镜片1 20可移除地安装在框架101中。镜片120包括HOE 121(也称为全息光学组合器)。HOE 121可以位于特定的位置和/或具有特定的光学特性(例如，参考图2和图3A-3C)以选择性地将入射在镜片120上的光反射到出瞳(例如，图2中所示的出瞳237)。
在操作期间，投影系统110将光投射到镜片120上。投射的光可对应于虚拟图像。镜片120，且特别地HOE 121，朝向用户的眼睛反射(或重定向)光。更具体地，HOE 121将投射的光(例如，投射的图像等)反射到出瞳。这参照图2更详细地描述。对于一些示例，镜片120和HOE 121重定向投射的图像并且还将来自外部环境的光传输到用户的眼睛。如此，可以向用户呈现虚拟图像和真实世界图像。要注意的是，尽管设备100被描绘为具有单个投影系统110和镜片120，但设备100可以针对每只眼睛包括投影系统110和包括HOE 121的镜片120。示例在此上下文中不受限制。进一步注意到，该图的设备是用镜片120实现的。然而，对于一些示例，设备100设备100另外，这里讨论的示例参考镜片120，且特别是，图像被投射到其上的HOE 121。
对于一些示例，投影系统110可以包括光源、电池和投影仪以将图像投影到HOE121上。例如，投影系统110可以包括扫描镜，以将来自光源的光反射并重定向到HOE 121上。在一些示例中，扫描镜可以是基于微机电系统(MEMS)的扫描镜。在一些示例中，投影系统110可以包括面板微型显示器(例如，发光二极管(LED)面板，液晶显示器(LCD)面板等)。另外，投影系统110可以包括控制和图形处理部件，其被配置为使系统110发射来自光源的光并且将发射的光扫描和/或投射到镜片120上以将图像投影到HOE 121上。
下面例如参照图2更详细地描述镜片120。然而，这里给出了镜片120的一般描述。对于一些示例，镜片120是HOE 121设置在镜片120中的至少部分透明的表面。在操作期间，镜片120和HOE 121可透射入射在镜片120的真实世界侧上的光以提供真实世界视图。在一些示例中，镜片120是不透明的，并且镜片120不透射入射在镜片120的真实世界侧上的光。HOE 121可以设置在镜片120的特定位置中和/或可以具有特定的光学特性以将投射到镜片120的内表面上的图像反射到特定位置中的出瞳。对于一些示例，镜片120可以是太阳镜镜片以减少透过镜片的光的量或类型，例如通过偏振或吸收。对于一些示例，镜片120可以是处方(prescription)镜片以校正或增加从真实世界和/或虚拟图像感知的光。
多个镜片(像镜片120)中的任何一个(每个镜片120具有处于不同位置和/或具有不同光学特性的HOE 121)可以可移除地耦合到框架101以针对各自具有不同IPD的不同用户提供虚拟图像或虚拟图像和真实世界视图的组合。这在下面例如关于图4A-4C和图5A-5C更详细地描述。然而，一般而言，图4A-4C描绘了供应有由第一用户400-1佩戴的第一镜片120-1的设备110，而图5A-5C描绘了供应有由第二用户400-2佩戴的第二镜片120-2的设备110。注意，用户400-1具有与用户400-2不同的IPD(例如，用户400-2的眼睛比用户400-1的眼睛更靠近在一起)。镜片120-1和120-2中的每一个具有被配置为针对特定IPD反射投影图像的HOE。因此，如下面将更详细地描述的：供应有镜片120-1的设备100将图像投射到用户400-1的出瞳；并且供应有镜片120-2的设备100将图像投射到用户400-2的出瞳。因此，HOE121可以针对特定IPD(例如，用户的IPD等)被配置(例如，定位，光学定制等)。
下面更详细地描述HOE 121的定位和/或光学特性以及与用户的IPD的关系。然而，HOE 121的位置或光学特性影响从镜片120反射的虚拟图像的出瞳(例如视点)。如注意的，包括HOE 121的镜片120可以可移除地设置在框架101中。因此，具有对应于IPD值(或对应于一范围的IPD等)的HOE 121的镜片120可被提供和/或耦合到框架101。这样，设备100可以针对特定IPD(或IPD的范围)投影虚拟图像。另外，具有不同地配置的(例如，对应于不同的IPD值等)HOE的不同镜片可被提供和/或耦合到框架101。如此，设备100可以为不同的IPD值投影虚拟图像。
在一些示例中，镜片120可以包括涂覆到镜片的一侧或两侧上的全息材料层。例如，镜片120可以包括光聚合物涂布的镜片，其中光聚合物被全息地记录以形成HOE 121。作为另一个示例，镜片120可以包括设置在两个镜片表面(例如，保护层，透明层等)之间的光聚合物层。如注意的，全息材料用于将从投影系统110投射的光重定向到眼睛中，同时将来自环境的光传输到眼睛中。
重要的是注意，投影系统110可能不一定需要相对于镜片120被机械地调整和/或重新定位。相反，如将在下面更详细地描述的，投影系统110可以被配置成将图像投影在与HOE 121对应的镜片120的区域(例如，图3C中所描绘的区域303或区域305，等等)上以将虚拟图像投影到与HOE 121对应的出瞳。
例如，图2是示出包括设备100的示例实现的系统200的侧视图的框图。通常，该图中描绘的设备100的示例性实现被配置为将光投射到单个出瞳237(例如，接近或指向用户的眼睛等)。也就是说，设备100被配置为将投影到HOE 121上的图像反射到光学系统中的虚拟孔径(例如，出瞳237)。系统200包括投影系统110，投影系统110包括用于发射至少一个波长的光束231的光源105。可替代地，系统110可以接收从未包括在系统中的源发射的光。示例在此上下文中不受限制。光束231入射在扫描镜115上(或被其接收)。扫描镜115围绕多个轴旋转，以便以角度233扫描光束231。
当系统110调制或修改被扫描光束231的强度以对应于数字图像时，扫描镜115以角度233将光束231扫描到(或跨)镜片120上。特别地，扫描镜115在镜片120的区域上扫描光束231，同时系统110将数字图像投影到包括HOE 121的该区域的一部分上。这例如在下文中关于图3A-3C更详细地解释的。。
在一些示例中，镜片120包括设置在两个保护层122和123之间的HOE121。注意，各种类型的HOE可以被实现为HOE 121。此外，HOE 121可以通过各种制造技术(诸如例如将全息图记录到介质中)中的任一种来制造。示例在此上下文中不受限制。
例如，HOE 121可以是反射入射在第一表面上的光(例如，偏角光等等)同时透射入射在第二相对表面上的光的组合器镜片(例如，全息光学组合器镜片等)。因此，镜片120反射光233作为衍射光235到出瞳237。因此，镜片120将光233反射并衍射到用户的眼睛240的入瞳241。此外，镜片120，且特别是HOE 121透射入射在镜片120和HOE 121的前侧上的光239。如所描绘的，眼睛的视线243(例如，对应于眼瞳241)与出瞳237对准并且与光239对准。这样，用户可以结合真实世界视图(例如，对应于光239)感知虚拟图像(例如，如被投影到出瞳237的)。
注意，尽管描绘了仅单个输入瞳孔(例如，光束231)和单个出瞳(例如，出瞳237)，但是实施例可以被实现为接收多个输入瞳孔并且用多个出瞳投影图像(例如，基于单个输入瞳孔或来自多个输入瞳孔)。示例在此上下文中不受限制。
图3A-3C示出了设备100的另外的示例实现。具体而言，图3A-3B是具有设置在框架101中的可移除镜片120-a的设备100-a的透视图，而图3C是基于镜片120-a反射光的设备100的俯视图的框图，其中“a”是正整数。注意，如上所述，镜片120-a可以被提供并耦合到框架101，以提供被配置为投影用于用户的特定IPD的图像的设备100。
例如，镜片120-1被描绘成可移除地耦合到图3A中的框架101，而镜片120-2被描绘成可移除地耦合到图3B中的框架101以分别形成设备100-1和设备100-2。注意的是，尽管仅描绘了两个镜片120-1和120-2，但是设备100-a，且特别是框架101可以被配置为接收任何数量的镜片。更具体地，框架101和投影系统110在设备100-1和100-2之间是一致的，而具有HOE 121-a的可移除镜片120-a是不同的。也就是说，镜片120-1被设置在设备100-1的框架101中，而镜片120-2被设置在设备100-2的框架101中。
更具体地转向图3A，镜片120-1被描绘为包括处于第一位置的HOE121-1。注意到，为了方便和清楚，本文所描绘的HOE 121-a被描绘为方形。然而，HOE可以是适用于给定实现的任何形状或几何形状，诸如例如矩形，圆形，多边形等。
更具体地转向图3B，镜片120-2被描绘为包括处于与第一位置不同的第二位置的HOE 121-2。特别地，HOE 121-2的位置已经从HOE 121-1的位置水平地移位。注意，这里使用的示例描绘了具有水平移位的位置的HOE。然而，镜片120-a可被提供有相对于另一镜片120-a中的另一HOE 121-a水平地和/或垂直地移位的镜片中的HOE 121-a的位置。
更具体地转向图3C，描绘了具有镜片120-a的设备100的俯视图。注意到，该图中描绘的镜片120-a被示出有处于镜片120-a内的水平位置中的HOE 121-1(点划线)和121-2(双点划线)。这样做是为了描述光基于HOE 121-a相对于投影系统110的位置从HOE 121-a的反射时的清楚。然而，注意到，镜片120-a不需要被提供有HOE 121-1和121-2两者。具体而言，镜片120-a可以被提供有HOE 121-1或HOE 121-2或不同位置中的另一个HOE 121-a。
在操作期间，投影系统110将光233投射到镜片120上。例如，投影系统(例如，通过旋转镜子115等)在镜片120-a的区域上扫描光233以包括HOE(例如，HOE 122-1，HOE 122-2等)被定位在其中的区域301(例如，由实线限定)。
另外，投影系统110被配置为调制和/或以其他方式修改光233以将图像投影到区域301(例如，由实线限定)的一部分上。此外，投影系统110可以被配置为在区域301上扫描光233并且调制光233以将图像投影到区域303(例如，由点划线限定)上，该区域303与镜片120-a的HOE 121-1被定位在其中的区域对应。相应地，HOE 121-1可以反射和漫射光233作为光235-1以将图像投影到出瞳237-1。作为另一示例，投影系统110可以被配置为在区域301上扫描光233并且调制光233以将图像投影到区域305(例如，由双点划线限定)上，该区域305与镜片120-a的HOE 121-2被定位在其中的区域对应。相应地，HOE 121-2可反射和漫射光233作为光235-2以将图像投影到出瞳237-2。
注意的是，出瞳237-a在水平方向上彼此偏移。换言之，出瞳被水平移位。因此，可以提供镜片(例如，镜片121-1，121-2等)，并且投影系统110被配置为提供用于特定IPD的出瞳(例如出瞳237-1，出瞳237-2等)。
图4A-4C和5A-5C分别描绘了用于两个不同用户的设备100的示例实现，每个用户具有不同的IPD。注意，在讨论本公开的示例时，为了方便和清楚起见，提供了这些示例实现，假设用户的及其假想的IPD。此外，这些附图并未按比例绘制。示例在这些方面中的任一方面都不受限制。
更具体地转向图4A-4C，这些图描绘了提供给用户400-1的设备100-1的示例实现。在图4A中，用户400-1被描绘为包括眼睛440-11和440-12以及对应的IPD 401-1。更具体地，用户的眼睛440-11和440-12的输入瞳孔441-11和441-12之间的距离是IPD 401-1。
用户400-1被描绘为佩戴设备100-1，该设备100-1具有可操作地耦合于其中的可移除镜片120-1。在图4B中，镜片120-1被描述为具有处于特定位置的HOE 121-1。更具体地，HOE 121-1被描绘为设置成离开投影系统110水平距离411。在图4C中，描绘了佩戴设备100-1的用户400-1的俯视图。投影系统110被描绘为在区域301上投射光233-1并且调制光233-1以在与HOE 121-1的位置对应的区域303上投影图像。该图像被HOE 121-1反射作为光235-1到出瞳237-1。出瞳237-1接近用户眼睛440-11的输入瞳孔441-11。因此，通过提供镜片120-1，并且具体地通过将镜片120-1耦合到框架101以形成设备100-1，提供了具有用于为特定用户IPD提供出瞳(例如，出瞳237-1)的镜片和HOE的HWD。
更具体地转向图5A-5C，这些图描绘了提供给用户400-2的设备100-2的示例实现。在图5A中，用户400-2被描绘为包括眼睛440-21和440-22以及对应的IPD 401-2。更具体地，用户的眼睛440-21和440-22的输入瞳孔441-21和441-22之间的距离是IPD 401-2。注意的是，IPD 401-2小于IPD 401-1。换言之，用户400-2的眼睛之间的距离小于用户440-1的眼睛之间的距离。
用户400-2被描绘为佩戴设备100-2，该设备100-2具有可操作地耦合于其中的可移除镜片120-2。在图5B中，镜片120-2被描述为具有处于特定位置的HOE 121-2。更具体地，HOE 121-2被描绘为设置成离开投影系统110水平距离511。注意的是，距离511大于距离411。在图5C中，描绘了佩戴设备100-2的用户400-2的俯视图。投影系统110被描绘为在区域301上投射光233-2并且调制光233-2以在与HOE 121-2的位置对应的区域305上投影图像。该图像被HOE 121-2反射作为光235-2到出瞳237-2。出瞳237-2接近用户眼睛440-21的输入瞳孔441-21。因此，通过提供镜片120-2，并且具体地通过将镜片120-2耦合到框架101以形成设备100-2，提供了具有用于为特定用户IPD提供出瞳(例如，出瞳237-2)的镜片和HOE的HWD。
因此，如图4A-4C和5A-5C所描绘，可以提供被配置为接收可移除镜片(例如，镜片120-1，镜片120-2等)的HWD以给HWD提供眼盒(eyebox)(例如，出瞳或类似的)以用于不同的IPD。因此，可以通过例如测量用户的IPD(例如，在验光师办公室中，使用数字工具等)并且将适当的镜片120-a固定到框架101中来为特定用户配置设备100。
图6描绘了光学投影系统600的框图。在一些示例中，光学投影系统600可以被实现为这里描述的投影系统110。通常，可以提供系统600以在大的区域(例如，对应于宽范围的IPD，区域301等)上投射光，并且在操作期间，调制光以在该区域的一部分(例如，对应于HOE的位置，区域303，区域305等)上投影图像。
系统600可以包括扫描光学系统610。扫描光学系统610可以包括光源605(例如，激光器，LED等)。另外，系统610包括镜子615。镜子615可以是基于MEMS的镜子，其被配置为围绕多个轴线旋转以跨投影表面(例如，镜片120-a，HOE 121-a的区域等)扫描从光源发射的光。
系统600还可以包括控制器690。通常，控制器690可以包括硬件和/或软件，并且可以被配置为执行指令以使控制器690将一个或多个控制信号发送到光源605和/或镜子615以使光源605发光并且使镜子615围绕多个轴旋转以将光投射在与可移除地固定在系统600被设置到的设备的框架中的镜片的HOE对应的特定区域上。
控制器690可以包括光调制器692，该光调制器692被配置为调制光源605和/或镜子615以使得扫描光学系统610在第一区域上扫描光并且在小于第一区域的第二区域上投影图像，其中第二区域位于第一区域内。例如，光调制器692可以使系统610在区域301上扫描光233并调制光以在区域303或305上投影图像。例如，光调制器692可以向光源605和/或镜子615发送控制信号，以在与HOE的位置对应的整个扫描区域的一部分(例如，区域303，区域305等)上投影图像。
控制器690还可以包括IPD检测器694。对于一些示例，IPD检测器可以接收信息元素以包括IPD(例如，IPD 401-1，401-2等)的指示或HOE的位置(例如，距投影仪的水平位移(例如，位移411，位移511等))的指示。例如，IPD检测器694可以从智能电话(或类似设备)接收信息元素，以包括可移除地耦合到框架101的镜片120-a中的HOE的位置的指示。
对于一些示例，镜片120可以包括RFID发射器。IPD检测器694可以从镜片120-a(例如，从RFID发射器等等)接收信息元素以包括HOE在镜片中的位置的指示。
对于一些示例，镜片120可以包括可以与框架101上的接触件(例如，空间编码的电子接触件)电连通的接触件(例如，空间编码的电子接触件等)。IPD检测器694可以从框架上的接触件接收控制信号以包括在镜片120上的接触件的指示以确定HOE在镜片120中的位置。
在一些示例中，镜片120可以包括反射元件以将光反射回投影系统110处。IPD检测器694可以将控制信号发送给光源605和镜子615，以使得光源605和镜子615将光投射在镜片120的包括反射器的那部分处。光可以被反射回到投影系统并且被接收(例如，通过光电二极管等)以检测镜片，并且具体地，HOE 121-a在镜片120-a中的位置。
图7描绘了用于投影虚拟图像的逻辑流程700。逻辑流程700可在框710处开始。在框710处，“接收用户的IPD的指示”，控制器690可以接收指示(例如，控制信号，信息元素等)以包括用户的IPD(例如，IPD 401-1，401-2等)的指示。在一些示例中，所接收的IPD可以对应于穿戴设备100的用户的IPD。在一些示例中，所接收的IPD可以对应于可移除地设置在框架101中的镜片120-a的IPD。在一些示例中，所接收的IPD可对应于可移除地设置在框架101中的HOE 121的位置(例如水平位移411、511等)。
继续至框720“基于所接收的IPD在区域上投影图像，该区域小于在其上光被扫描的总区域。”在框720处，控制器690可以向光源605和/或镜子615发送控制信号，以使系统610在与所接收的IPD对应的区域(例如，区域303、305等)上投影图像，其中在其上投影图像的区域小于在其上光被扫描的区域(例如，区域301等)。
诸如例如HOE 121-a的HOE通过使参考光束和物体光束干涉来制造。具体而言，参考光束和物体光束被引导在镜片处并沿着镜片的一部分相交以形成HOE。图8-9是用于使物体光束与参考光束干涉以形成HOE的示例系统的框图。
更具体地转向图8，描绘了用于在镜片820中记录HOE 821的系统800。系统800包括固定参考光束803和具有可移动中心位置807-a的可移动物体光束805。另外，镜片820是固定的。相应地，可以移动物体光束以在镜片820的不同部分中形成HOE。例如，物体光束805被示为具有第一中心位置807-1和第二中心位置807-2。具体地，物体光束805可被调整为具有中心位置807-1以形成具有中心位置809-1的HOE。替代地，可以将物体光束805调整为具有中心位置807-2以形成具有中心位置809-2的HOE。
更具体地转向图9，描绘了用于在镜片920中记录HOE 921的系统900。系统900包括固定物体光束905和可移动参考光束903。另外，镜片920被配置为移动的。例如，镜片902可以沿位移929移动。因此，在操作期间，参考光束903沿着轨迹9031移动以与固定物体光束905干涉以形成具有中心位置907的HOE。为了在镜片920的不同位置中形成具有中心位置907的HOE，可以例如沿着位移929移动镜片。
图10描绘了用于在镜片中制造HOE的逻辑流程1000。逻辑流程1000可在框1010处开始。在框1010处，“投射物体光束和参考光束以彼此干涉以形成具有在镜片的第一位置中的中心的HOE”，参考光束903和物体光束905可以被投射为彼此干涉以在镜片中形成HOE。例如，HOE 821和/或921可以分别形成在镜片820和/或920中。
继续到框1020“移位参考光束、物体光束或镜片中的至少一个以沿着镜片的水平方向改变HOE的中心的位置”，参考光束903，物体光束905和/或镜片(例如，820，920等)可以被移位以改变HOE的中心位置。例如，参考光束903，物体光束905和/或镜片820/920可以被移位以改变HOE的中心位置(例如，809-1、809-2、909等)。
在一些示例中，物体光束805可从位置807-1移位至807-2以将HOE 821的中心从809-1改变到809-2。在一些示例中，镜片920可沿着位移929位移以将HOE 921的中心位置929改变到镜片920中的不同位置。
图11示出存储介质2000的实施例。存储介质2000可包括制品。在一些示例中，存储介质2000可包括任何非暂态计算机可读介质或机器可读介质，诸如光学、磁或半导体存储。存储介质2000可以存储各种类型的计算机可执行指令，例如2002)。例如，存储介质2000可以存储各种类型的计算机可执行指令以实现技术700。例如，存储介质2000可以存储各种类型的计算机可执行指令以实现技术1000。
计算机可读或机器可读存储介质的示例可包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移除或不可移除存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写或可重写存储器等。计算机可执行指令的示例可包括任何合适类型的代码，诸如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象代码、可视代码等。诸示例不限于此上下文。
图12是示例性系统实施例的示图并且具体地描绘了平台3000，该平台3000可以包括各种元件。例如，该图描绘了平台(系统)3000可以包括处理器/图形核3002，芯片组/平台控制中枢(PCH)3004，输入/输出(I/0)设备3006，随机存取存储器(RAM)(诸如动态RAM(DRAM))3008和只读存储器(ROM)3010，显示电子器件3020(例如，镜片120，镜片820，镜片920等)，投影仪3022(例如投影仪110，等等)以及各种其他平台部件3014(例如，风扇，横流式鼓风机，散热器，DTM系统，冷却系统，壳体，通风口等)。系统3000还可以包括无线通信芯片3016和图形设备3018。然而，这些实施例不限于这些要素。
如所描绘的，I/O设备3006、RAM 3008，以及ROM 3010通过芯片组3004耦合到处理器3002。芯片组3004可以通过总线3012耦合到处理器3002。相应地，总线3012可包括多条线。
处理器3002可以是包括一个或多个处理器核的中央处理单元，且可以包括具有任意数量处理器核的任意数量的处理器。处理器3002可包括任何类型的处理单元，诸如例如CPU、多处理单元、精简指令集计算机(RISC)、具有流水下的处理器、复杂指令集计算机(CISC)、数字信号处理器(DSP)等等。在一些实施例中，处理器3002可以是位于分离的集成电路芯片上的多个分离的处理器。在一些实施例中，处理器3002可以是具有集成图形的处理器，而在其他实施例中，处理器3002可以是图形核或多个图形核。
可以用表述“一个实施例”和“一实施例”及其派生词对一些实施例进行描述。这些术语意思是结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。此外，可以用表述“耦合的”和“连接的”及其派生词来描述一些实施例。这些术语不一定旨在作为彼此的同义词。例如，可以用术语“连接”和/或“耦合”对一些实施例进行描述，以表示两个或更多个元件彼此直接物理或电接触。然而，术语“耦合”也可以指两个或更多个元件彼此并非直接接触，但是仍然彼此协作或交互。此外，来自不同实施例的各方面或元素可被组合。
需要强调，提供本公开的摘要以使读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前述详细描述中可以看出，为了使本公开流畅，在单个实施例中将各个特征组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例需要比每一项权利要求中明确陈述的特征更多的特征的意图。相反，如接下来的权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，所附权利要求在此被合并到具体实施方式中，其中每项权利要求作为单独的实施例而独立存在。在所附权利要求中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”分别被用作相应的术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语对等词。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用作标记，并不旨在对它们的对象施加数值要求。
上文已描述的包括所公开架构的多个示例。当然，描述组件和/或方法的每一个可想到的组合是不太可能的，但本领域普通技术人员会理解，许多进一步的组合和排列都是可能的。因此，该新颖的架构旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有此类更改、修改和变型。详细公开现在转到提供涉及进一步实施例的示例。以下提供的示例不旨在是限制性的。
示例1.一种装置，包括：投影表面，所述投影表面包括处于第一位置的全息光学元件(HOE)；投影仪，用于将光投射到所述投影表面的包括所述第一位置的至少一部分上；以及控制器，用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将图像投影到所述第一位置上。
示例2.如示例1所述的装置，所述HOE用于将入射在所述HOE上的光反射到第一出瞳。
示例3.如示例2所述的装置，包括框架，所述投影仪耦合到所述框架且所述投影表面可移除地耦合到所述框架。
示例4.如示例3所述的装置，其中所述投影表面是第一投影表面且所述HOE是第一HOE，所述框架用于可移除地接收第二投影表面，所述第二投影表面包括设置在所述投影表面上的第二位置中的第二HOE。
示例5.如示例4所述的装置，所述第二HOE用于将入射在所述第二HOE上的光反射到第二出瞳，所述第一出瞳相对于所述投影仪从所述第二出瞳位移。
示例6.如示例5所述的装置，所述控制器用于接收信息元素以包括所述第一位置或所述第二位置的指示并且用于向所述投影仪发送所述控制信号以使所述投影仪将所述图像投影在或所述第一位置或所述第二位置中。
示例7.如示例5所述的装置，所述第一投影表面具有第一区域且所述第二投影表面具有第二区域，所述第一区域和第二区域基本上相同。
示例8.如示例7所述的装置，所述第一HOE具有第三区域且所述第二HOE具有第四区域，所述第三区域和第四区域基本上相同。
示例9.如示例8所述的装置，所述第一位置在相对于所述投影仪的水平方向中从所述第二位置偏移。
示例10.如示例8所述的装置，所述第一位置在相对于所述投影仪的垂直方向中从所述第二位置偏移。
示例11.如示例1到10中任一项所述的装置，其中所述第一位置对应于第一IPD，且所述第二位置对应于与所述第一IPD不同的第二IPD。
示例12.如示例1到10中任一项所述的装置，其中所述投影表面是眼镜镜片、护目镜镜片或头盔观察窗。
示例13.如示例12所述的装置，其中所述框架是眼镜、护目镜或头盔。
示例14.一种装置，包括：投影仪，用于在第一投影表面上扫描光束，所述第一投影表面包括设置在所述第一投影表面上的第一位置中的第一全息光学元件(HOE)；以及控制器，用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将图像投影在所述第一位置中。
示例15.如示例14所述的装置，所述投影仪用于在第二投影表面上扫描光束，所述第二投影表面包括设置在所述第二投影表面上的第二位置中的第二HOE，所述第一位置不同于所述第二位置。
示例16.如示例15所述的装置，所述控制器用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将所述图像投影在所述第二位置中。
示例17.如示例16所述的装置，所述控制器用于接收信息元素以包括所述第一位置或所述第二位置的指示并且用于向所述投影仪发送所述控制信号以使所述投影仪将所述图像投影在或所述第一位置或所述第二位置中。
示例18.如示例17所述的装置，所述信息元素用于包括或所述第一投影表面或所述第二投影表面被光学地耦合到所述装置的指示。
示例19.如示例16所述的装置，所述第一HOE用于将入射在所述第一HOE上的光反射到第一出瞳。
示例20.如示例19所述的装置，所述第二HOE用于将入射在所述第二HOE上的光反射到第二出瞳，所述第一出瞳相对于所述投影仪从所述第二出瞳位移。
示例21.如示例14至20中任一项所述的装置，其中所述第一位置对应于第一IPD且所述第二位置对应于不同于所述第一IPD的第二IPD。
示例22.一种用于投影图像的系统，所述系统包括：框架，用于可移除地接收多个投影表面中的第一投影表面，所述多个投影表面中的每一个包括处于一位置中的全息光学元件(HOE)；以及投影系统，所述投影系统耦合到所述框架，所述投影系统包括：投影仪，用于将光投射到所述多个投影表面中的第一投影表面上；以及控制器，用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将图像投影在所述投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置中。
示例23.如示例22所述的系统，所述框架用于可移除地接收所述多个投影表面中的第二投影表面。
示例24.如示例23所述的系统，所述控制器用于接收信息元素以包括所述多个投影表面中的所述第一投影表面或所述多个投影表面中的所述第二投影表面的指示。
示例25.如示例24所述的系统，所述控制器用于向所述投影仪发送所述控制信号以使所述投影仪基于所述信息元素将图像投影在所述多个投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置或所述多个投影表面中的所述第二投影表面的HOE的位置中。
示例26.如示例23所述的系统，所述多个投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置不同于所述多个投影表面中的所述第二投影表面的HOE的位置。
示例27.如示例26所述的系统，所述多个投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置从所述多个投影表面中的所述第二投影表面的HOE的位置偏移。
示例28.如示例27所述的系统，所述位置相对于所述投影系统在水平方向上偏移。
示例29.如示例27所述的系统，所述位置相对于所述投影系统在垂直方向上偏移。
示例30.如示例22至29中任一项所述的系统，其中在所述多个投影表面中的每一个中的HOE的位置对应于不同的IPD。
示例31.如示例22至29中任一项所述的系统，其中所述投影表面是眼镜镜片、护目镜镜片或头盔观察窗。
示例32.如示例31所述的系统，其中所述框架是眼镜、护目镜或头盔。
示例33.如示例22至29中任一项所述的系统，包括电耦合至所述投影仪的电池。
示例34.如示例22至29中任一项所述的系统，包括图形处理器，用于接收图像信息元素以包括所述图像的指示并且向所述投影仪发送显示控制信号以使所述投影仪投影与所述图像对应的一个或多个像素。
示例35.一种用于投影虚拟图像的方法，所述方法包括：将光束投射到投影表面上，所述投影表面包括设置在第一位置中的全息光学元件(HOE)；将图像投影到所述第一位置上；以及将所述图像从所述HOE反射到第一出瞳。
示例36.如示例35所述的方法，其中所述投影表面是第一投影表面，且所述HOE是第一HOE，所述方法包括：将光束投射到第二投影表面上，所述第二投影表面包括设置在第二位置中的第二HOE；将图像投影到所述第二位置上；以及将所述图像从所述第二HOE反射到第二出瞳。
示例37.如示例36所述的方法，包括：接收信息元素以包括所述第一位置或所述第二位置的指示；以及基于所述信息元素投影所述图像。
示例38.如示例36所述的方法，所述第一投影表面具有第一区域且所述第二投影表面具有第二区域，所述第一区域和第二区域基本上相同。
示例39.如示例38所述的方法，所述第一HOE具有第三区域且所述第二HOE具有第四区域，所述第三区域和第四区域基本上相同。
示例40.如示例39所述的方法，所述第一位置在水平方向上从所述第二位置偏移。
示例41.如示例39所述的方法，所述第一位置在垂直方向上从所述第二位置偏移。
示例42.如示例36至41中任一项所述的方法，其中所述第一位置对应于第一IPD，且所述第二位置对应于与所述第一IPD不同的第二IPD。
示例43.如示例35至41中任一项所述的方法，包括：从光源发射所述光束；在镜子处接收所述光束；以及旋转所述镜子以将所述光束扫描到所述投影表面上。
示例44.如示例43所述的方法，包括向所述光源或所述镜子中的至少一个发送控制信号以使图像被投影在所述第一位置中。
示例45.一种装置，包括用于执行示例35至44中任一项所述的方法的机构。
示例46.一种制造投影表面的方法，所述方法包括：提供投影表面材料；使参考光束与一个或多个物体光束在所述投影表面处干涉以形成全息光学元件(HOE)，所述HOE用于将入射光反射到第一出瞳；以及移动所述参考光束、所述一个或多个物体光束或所述投影表面中的至少一个以改变所述HOE以将入射光反射到不同于所述第一出瞳的第二出瞳。
示例47.如示例46所述的方法，包括：将所述参考光束引导在所述投影表面的一部分处；以及将所述一个或多个物体光束引导在所述投影表面的所述部分处。
示例48.如示例46所述的方法，包括将多个物体光束引导在所述投影表面处，所述HOE用于将入射光反射到多个出瞳。
示例49.如示例46所述的方法，包括移动所述一个或多个物体光束以改变所述投影表面中的所述HOE的中心位置。
示例50.如示例46所述的方法，包括移动所述参考光束和所述投影表面以改变所述投影表面中的所述HOE的中心位置。
示例51.一种由如示例46至50中任一项所述的方法制备的用于头戴式显示器的镜片。

Claims (24)

1.一种装置，包括：
投影表面，所述投影表面包括处于第一位置的全息光学元件(HOE)；
投影仪，用于将光投射到所述投影表面的包括所述第一位置的至少一部分上；以及
控制器，用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将图像投影到所述第一位置上。
2.如权利要求1所述的装置，所述HOE用于将入射在所述HOE上的光反射到第一出瞳。
3.如权利要求2所述的装置，包括框架，所述投影仪耦合到所述框架且所述投影表面可移除地耦合到所述框架。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述投影表面是第一投影表面且所述HOE是第一HOE，所述框架用于可移除地接收第二投影表面，所述第二投影表面包括设置在所述投影表面上的第二位置中的第二HOE。
5.如权利要求4所述的装置，所述第二HOE用于将入射在所述第二HOE上的光反射到第二出瞳，所述第一出瞳相对于所述投影仪从所述第二出瞳位移。
6.如权利要求5所述的装置，所述控制器用于接收信息元素以包括所述第一位置或所述第二位置的指示并且用于向所述投影仪发送所述控制信号以使所述投影仪将所述图像投影在或所述第一位置或所述第二位置中。
7.如权利要求5所述的装置，所述第一投影表面具有第一区域且所述第二投影表面具有第二区域，所述第一区域和第二区域基本上相同，所述第一HOE具有第三区域且所述第二HOE具有第四区域，所述第三区域和第四区域基本上相同。
8.如权利要求5所述的装置，所述第一位置在相对于所述投影仪的水平方向或相对于所述投影仪的垂直方向中的至少一者中从所述第二位置偏移。
9.如权利要求5所述的装置，其中所述第一位置对应于第一IPD，且所述第二位置对应于与所述第一IPD不同的第二IPD。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述投影表面是设置在框架中的眼镜镜片、护目镜镜片或头盔观察窗，且其中所述框架是眼镜、护目镜或头盔。
11.一种用于投影图像的系统，所述系统包括：
框架，用于可移除地接收多个投影表面中的第一投影表面，所述多个投影表面中的每一个包括处于一位置中的全息光学元件(HOE)；以及
投影系统，所述投影系统耦合到所述框架，所述投影系统包括：
投影仪，用于将光投射到所述多个投影表面中的第一投影表面上；以及
控制器，用于向所述投影仪发送控制信号以使所述投影仪将图像投影在所述投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置中。
12.如权利要求11所述的系统，所述框架用于可移除地接收所述多个投影表面中的第二投影表面。
13.如权利要求12所述的系统，所述控制器用于接收信息元素以包括所述多个投影表面中的所述第一投影表面或所述多个投影表面中的所述第二投影表面的指示。
14.如权利要求13所述的系统，所述控制器用于向所述投影仪发送所述控制信号以使所述投影仪基于所述信息元素将图像投影在所述多个投影表面中的所述第一投影表面的HOE的位置或所述多个投影表面中的所述第二投影表面的HOE的位置中。
15.如权利要求11至14中任一项所述的系统，其中所述投影表面是眼镜镜片、护目镜镜片或头盔观察窗，且其中所述框架是眼镜、护目镜或头盔。
16.一种用于投影虚拟图像的方法，所述方法包括：
将光束投射到投影表面上，所述投影表面包括设置在第一位置中的全息光学元件(HOE)；
将图像投影到所述第一位置上；以及
将所述图像从所述HOE反射到第一出瞳。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述投影表面是第一投影表面，且所述HOE是第一全息光学组合器，所述方法包括：
将光束投射到第二投影表面上，所述第二投影表面包括设置在第二位置中的第二HOE；
将图像投影到所述第二位置上；以及
将所述图像从所述第二HOE反射到第二出瞳。
18.如权利要求17所述的方法，包括：
接收信息元素以包括所述第一位置或所述第二位置的指示；以及
基于所述信息元素投影所述图像。
19.如权利要求18所述的方法，包括：
从光源发射所述光束；
在镜子处接收所述光束；以及
旋转所述镜子以将所述光束扫描到所述投影表面上。
20.一种制造投影表面的方法，所述方法包括：
提供投影表面材料；
使参考光束与一个或多个物体光束在所述投影表面处干涉以形成全息光学元件(HOE)，所述HOE用于将入射光反射到第一出瞳；以及
移动所述参考光束、所述一个或多个物体光束或所述投影表面中的至少一个以改变所述HOE以将入射光反射到不同于所述第一出瞳的第二出瞳。
21.如权利要求20所述的方法，包括：
将所述参考光束引导在所述投影表面的一部分处；以及
将所述一个或多个物体光束引导在所述投影表面的所述部分处。
22.如权利要求21所述的方法，包括将多个物体光束引导在所述投影表面处，所述HOE用于将入射光反射到多个出瞳。
23.如权利要求22所述的方法，包括移动所述一个或多个物体光束以改变所述投影表面中的所述HOE的中心位置。
24.如权利要求22所述的方法，包括移动所述参考光束和所述投影表面以改变所述投影表面中的所述HOE的中心位置。
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