CN116420106A - 光学装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的某些示例涉及光学装置、系统和方法。某些示例提供了一种装置(10)，装置(10)包括：至少第一导光部件和第二导光部件(100，200)，其中每个导光部件分别包括多个衍射部件(101‑103，201‑203)，该多个衍射部件(101‑103，201‑203)被配置为将一个或多个输入光束(106，206)入耦合到导光部件中，扩展一个或多个输入光束，并且从导光部件出耦合一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；其中出耦合衍射部件(103，203)包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的多个节段(103₁‑103_n，203₁‑203_n)，其中出耦合衍射部件在第一出耦合状态下的一节段允许一个或多个扩展光束从其出耦合，并且其中出耦合衍射部件在第二出耦合状态下的一节段阻止一个或多个扩展光束从其出耦合；其中该装置被配置为使得一个导光部件的出耦合衍射部件与另一导光部件的出耦合衍射部件至少部分交叠。

Description

光学装置、系统和方法

技术领域

本公开的示例涉及光学装置系统和方法。一些示例(尽管不损害前述内容)涉及基于立体出射光瞳扩展的抬头显示器。

背景技术

诸如出射光瞳扩展器的光学装置经常用于诸如增强现实和抬头显示系统等显示系统中。

常规的光学装置并不总是最佳的。

在一些情况下，有益的是，提供用于显示立体内容的改进的装置、系统和方法。

本说明书中任何先前发表的文档或任何背景的列出或讨论不一定被视为承认该文档或背景是现有技术的一部分或是公知常识。本公开的一个或多个方面/示例可以解决或可以不解决背景问题中的一个或多个。

发明内容

独立权利要求陈述了本发明的各种实施例所寻求的保护范围。

本说明书中描述的不属于独立权利要求范围的任何示例/实施例和特征将被解释为对理解本发明的各种实施例有用的示例。

根据本公开的至少一些示例，提供了一种装置，该装置包括：

至少第一导光部件和第二导光部件，其中每个导光部件分别包括：

多个衍射部件，被配置为将一个或多个输入光束入耦合到导光部件中，扩展一个或多个输入光束，并且从导光部件出耦合一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中出耦合衍射部件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的多个节段，其中出耦合衍射部件在第一出耦合状态下的一节段允许一个或多个扩展光束从其出耦合，并且

其中出耦合衍射部件在第二出耦合状态下的一节段阻止一个或多个扩展光束从其出耦合；

其中该装置被配置为使得一个导光部件的出耦合衍射部件与另一导光部件的出耦合衍射部件至少部分交叠。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了一种方法，该方法包括：

提供至少第一导光部件和第二导光部件，其中每个导光部件分别包括：

多个衍射部件，被配置为将一个或多个输入光束入耦合到导光部件中，扩展一个或多个输入光束，并且从导光部件出耦合一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中出耦合衍射部件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的多个节段，其中出耦合衍射部件在第一出耦合状态下的一节段允许一个或多个扩展光束从其出耦合，并且

其中出耦合衍射部件在第二出耦合状态下的一节段阻止一个或多个扩展光束从其出耦合；

将一个导光部件的出耦合衍射部件与另一导光部件的出耦合衍射部件至少部分交叠。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了一种计算机程序指令，该计算机程序指令在由计算机执行时引起计算机控制根据任一前述权利要求的，该装置的第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件的多个独立可切换节段的出耦合状态。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了一种装置，该装置包括：

至少第一导光和第二导光，其中每个导光分别包括：

多个衍射光学元件，被配置为将一个或多个输入光束入耦合到导光中，扩展一个或多个输入光束，并且从导光出耦合一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中出耦合衍射光学元件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的多个节段，其中出耦合衍射光学元件在第一出耦合状态下的一节段允许一个或多个扩展光束从其出耦合，并且其中出耦合衍射光学元件在第二出耦合状态下的一节段阻止一个或多个扩展光束从其出耦合；

其中该装置被配置为使得一个导光的出耦合衍射光学元件与另一导光的出耦合衍射光学元件至少部分交叠。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了一种用指令编码的非暂态计算机可读介质，该指令在由至少一个处理器执行时引起至少以下各项被执行：控制上述装置的第一出耦合衍射光学元件和第二出耦合衍射光学元件的多个独立可切换节段的出耦合状态。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了以下中的至少一项：包括上述装置的模块、设备、显示器、立体显示器、自动立体显示器、抬头显示器、车辆的显示单元和车辆。

根据各种但不一定是所有实施例，提供了一种提供和/或制造如本文所述的装置和/或系统的方法。

根据各种但不一定是所有实施例，提供了一种使用如本文所述的装置和/或系统的方法。

本“发明内容”部分的以下部分描述了各种特征，这些特征可以是“发明内容”部分的前面部分中描述的任何示例的特征。

在一些但不一定是所有示例中，第一导光部件的出耦合衍射部件的一个或多个节段分别与第二导光部件的出耦合衍射部件的一个或多个部分相对准，并且该装置被配置为选择性地控制第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件的对准的一个或多个节段的出耦合状态，使得它们不同时处于第一状态。

在一些但不一定是所有示例中，第一导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成用于由用户的第一眼睛查看的第一出射光瞳，第二导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成用于由用户的第二眼睛查看的第二出射光瞳，并且该装置被配置为使得第一出射光瞳和第二出射光瞳不交叠。

在一些但不一定是所有示例中，一个或多个输入光束包括多个顺序接收的光束，并且多个顺序接收的光束中的每个是图像的一节段的投影。

在一些但不一定是所有示例中，每个导光部件被配置为：接收图像的一组图像节段的一组一个或多个输入光束，并且输出图像的虚拟图像以供用户查看；以及

该装置被配置为使得：来自第一导光部件的输出虚拟图像和来自第二导光部件的输出虚拟图像在用户的视场中至少部分交叠。

在一些但不一定是所有示例中，每个导光部件被配置为接收图像的一组图像节段的一组一个或多个投影输入光束；并且该装置被配置为部分地基于图像的一节段的每个投影输入光束的投影的定时，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态的切换的定时。

在一些但不一定是所有示例中，该装置被配置为部分地基于以下中的至少一项来控制出耦合衍射部件的至少一些节段的出耦合状态：

多个顺序输入的光束中的哪个被投影；以及

图像的多个节段中的哪个被投影。

在一些但不一定是所有示例中，一个或多个输入光束以一个或多个角度，从用于投影一个或多个输入光束的部件被投影；并且该装置被配置为部分地基于一个或多个角度，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态。

在一些但不一定是所有示例中，该装置被配置为部分地基于指示用户的眼睛中的一个或多个眼睛的位置的信息，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态。

在一些但不一定是所有示例中，用于导光部件中的一个导光部件的一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第一图像的多个节段中的节段的投影；用于导光部件中的另一导光部件的一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第二图像的多个节段中的一个节段的投影；并且第一图像和第二图像的至少一节段形成用于立体查看的立体图像对。

在一些但不一定是所有示例中，该装置还包括被配置为生成一个或多个输入光束的一个或多个部件。

在一些但不一定是所有示例中，被配置为生成一个或多个输入光束的一个或多个部件，被配置为在一定时间段期间投影图像的多个节段中的一个节段；并且在时间段期间出耦合衍射部件的节段的出耦合状态，部分地基于图像的哪个节段在时间段期间被投影而被控制。

在一些但不一定是所有示例中，一种模块、设备、显示器、立体显示器、自动立体显示器、抬头显示器、车辆的显示单元和/或车辆包括上述示例的装置。

虽然分别描述了上述示例和可选特征，但是应当理解，其所有可能的组合和排列的规定都被包括在本公开中。

根据本公开的各种但不一定是所有示例，提供了如所附权利要求中所要求保护的示例。

附图说明

为了更好地理解有助于理解本公开的详细描述和某些示例的本公开的各种示例，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：

图1A和图1B示出了本文中描述的主题的示例；

图2示出了本文中描述的主题的另一示例；

图3A至图3I示出了本文中描述的主题的另一示例；

图4A至图4I示出了本文中描述的主题的另一示例；

图5A至图5C示出了本文中描述的主题的另一示例；

图6A至图6D示出了本文中描述的主题的另一示例；

图7A至图7C示出了本文中描述的主题的另一示例；

图8示出了本文中描述的主题的另一示例；

图9示出了本文中描述的主题的另一示例；

图10示出了本文中描述的主题的另一示例；

图11示出了本文中描述的主题的另一示例，以及

图12示出了本文中描述的主题的另一示例。

这些图不一定按比例。为了清楚和简洁，图的某些特征和视图可以示意性地示出或按比例放大。例如，图中某些元素的尺寸可以相对于其他元素被放大，以帮助解释。在附图中使用类似的附图标记来表示类似的特征。为了清楚起见，所有附图中不必示出所有附图标记。

定义

DOE：衍射光学元件

EG：扩展光栅(用于扩展输入光束的衍射光学元件/部件)

EPE：出射光瞳扩展器

FOV：视场

HUD：抬头显示器

IG：入耦合光栅(用于入耦合输入光束的衍射光学元件/部件)

OG：出耦合光栅(用于出耦合输入光束的衍射光学元件/部件)

具体实施方式

图1A示出了装置10的示意性示例。该装置包括至少第一导光部件100和第二导光部件200。每个导光部件可以是例如导光、波导、板、光学基板、包括导光/波导的光学材料基板。

第一导光部件100和第二导光部件200中的每个包括多个衍射部件。

第一导光部件100至少包括：

第一衍射部件101，被配置为将一个或多个第一输入光束106入耦合到第一导光部件中，

第一衍射部件102，被配置为扩展第一一个或多个输入光束(这种扩展是在第一维度上)，以及

第一衍射部件103，被配置为进一步扩展(这种扩展是在第二维度上)，并且从第一导光部件出耦合第一一个或多个扩展光束，以提供一个或多个第一扩展输出光束(即，用于由用户的第一眼睛查看，从而形成第一扩展出射光瞳)。

类似地，第二导光部件200至少包括：

第二衍射部件201，被配置为将一个或多个第二输入光束206入耦合到第二导光部件中，

第二衍射部件202，被配置为扩展第二一个或多个输入光束(这种扩展是在第一维度上)，以及

第二衍射部件203，被配置为进一步扩展(这种扩展是在第二维度上)并且从第二导光部件出耦合第二一个或多个扩展光束，以提供一个或多个第二扩展输出光束(即，用于由用户的第二眼睛查看，从而形成第二扩展出射光瞳)。

多个衍射部件中的至少一些可以是例如：衍射光学元件、衍射结构、衍射光栅、全息光栅、布拉格光栅、可切换光栅(其出耦合可以选择性地接通和断开或切换到中间状态)、衍射区域、条纹、脊、表面浮雕衍射光栅、或具有周期性结构的任何合适的光学组件或特征，该周期性结构将光拆分并且衍射成在不同方向上行进的若干光束。

在一些示例中，第一导光部件100和第二导光部件200中的每个被配置为，增加输入虚拟图像的出射光瞳/来自显示部件(诸如一个或多个投影引擎(未示出))的出射光瞳的大小。在一些示例中，第一导光部件100和第二导光部件200可以被认为是第一出射光瞳扩展器(EPE)和第二出射光瞳扩展器(EPE)。这种EPE可以是透明显示导光，其可以用于增强现实(AR)头戴耳机和抬头显示器(HUD)系统中。本发明的某些示例提出了一种将立体显示能力添加到EPE HUD系统的新颖方式。

在一些示例中，第一导光部件和第二导光部件(和/或其各种衍射区域)可以基本上相同或不同。例如，第一导光部件和第二导光部件可以包括不同的一种或多种材料，和/或可以具有不同的厚度和/或大小和/或形状和/或形式和/或特性(例如，至少关于其相应多个衍射部件的配置)。

出耦合衍射部件103、203中的每个被划分成多个节段/子节段103₁-103_n、203₁-203_n。这些节段可以包括以下中的一个或多个：个体光栅、光栅集合/组、和出耦合衍射部件的子区域/条带。出耦合衍射部件103、203的每个节段可以在至少第一出耦合状态/模式与第二出耦合状态/模式之间独立地可切换/可配置。某一节段的第一出耦合状态是基本上允许一个或多个光束(例如，该节段具有高于阈值量的衍射出耦合效率)从该节段出耦合的状态。某一节段的第二出耦合状态是基本上阻止一个或多个光束从该节段出耦合的状态(例如，该节段具有低于阈值的衍射出耦合效率)。

当出耦合衍射部件的一节段处于第一出耦合状态时，它允许一个或多个扩展光束从其出耦合(可以称为“接通”状态)。然而，当一节段处于第二出耦合状态时，它阻止一个或多个扩展光束从其出耦合(这可以称为“断开”状态)。出耦合衍射部件的这些节段可以在这两种状态之间选择性地独立地可配置/可切换。可以使用任何合适的可切换光栅和用于接通和断开光栅(或在其间以某种模式)的机制，不少于诸如可切换体全息图等可切换布拉格光栅。

如图1A所示，该装置被配置为使得一个导光部件的可切换出耦合衍射部件与另一导光部件的可切换出耦合衍射部件至少部分交叠。例如，第二导光部件可以堆叠在第一导光部件之上，反之亦然。第二出耦合衍射部件可以与第一出耦合衍射部件交叠并且完全/整个交叠，反之亦然。以这种方式，第一出耦合衍射部件的可切换节段与第二出耦合衍射部件的可切换节段对准(位于其上方或位于其下方)。例如，第一出耦合衍射部件的节段103₂与第二出耦合衍射部件的节段203₁对准并且交叠。

提供交叠的出耦合衍射部件的这种可切换节段，可以使得第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件的合适节段能够在第一状态与第二状态之间选择性地切换。例如，一组特定输出光栅可以“接通”/活跃(启用出耦合)，剩余输出光栅“断开”/非活跃(无出耦合)。如将在下面进一步讨论的，本公开的各种示例可以使得第一输入图像和第二输入图像能够被输出/显示，并且由用户的第一眼睛和第二眼睛(即，左眼和右眼)中的每个单独查看。分别为左眼和右眼输出/显示输入图像的能力使得能够显示立体图像/内容，使得该装置可以用作自动立体显示器，以显示由不同的第一输入图像和第二输入图像(即，来自不同视角/视点的图像)形成的立体图像。

图1B示出了装置10的分解图，其中为了清楚起见，第一导光部件100和第二导光部件200被单独示出，而不是彼此叠置。

在一些示例中，第一导光部件的出耦合衍射部件的一个或多个节段分别与第二导光部件的出耦合衍射部件的一个或多个节段对准，并且该装置被配置为选择性地控制第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件的对准的一个或多个节段的出耦合状态，使得它们不同时处于第一状态。每个节段的状态可以分别地/独立地控制。例如，第一OG和第二OG的交叠节段的出耦合状态被控制，使得当第一OG的一节段为接通时，第二OG的交叠节段断开。

在一些示例中，第一导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成第一出射光瞳(或“眼框”)以供用户的第一眼睛查看，并且第二导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成第二出射光瞳以供用户的第二眼睛查看，并且该装置被配置为使得第一出射光瞳和第二出射光瞳不交叠(即，至少通过在任何一个时刻控制输入图像的哪个节段被投影以及OG的哪个节段接通)。

在一些示例中，一个或多个输入光束包括多个被顺序接收的光束(即，个体地扫描和投影，以便一次接收一个光束/一个接着一个地接收光束)，其中多个被顺序接收的光束中的每个是图像的一节段的投影。图像的这种节段可以对应于图像的一个或多个段、条带、扫描线、像素列。

在一些示例中，每个导光部件被配置为接收图像的一组图像节段的一组一个或多个输入光束，并且输出图像的虚拟图像以供用户查看。该装置被配置为使得来自第一导光部件的输出虚拟图像和来自第二导光部件的输出虚拟图像在用户的视场中至少部分交叠。在一些示例中，导光部件完全交叠，即，整个彼此交叠；而在其他示例中，它们仅部分交叠。

在一些示例中，该装置被配置为部分地基于图像的一节段的每个输入光束的投影的定时，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态的切换的定时。例如，出耦合衍射部件的节段的切换的定时可以与每个输入图像节段的投影的定时同步。

在一些示例中，该装置被配置为部分地基于以下中的至少一项来控制出耦合衍射部件的至少一些节段的出耦合状态：多个顺序输入的光束中的哪个被投影；以及图像的多个节段中的哪个被投影。

在一些示例中，一个或多个输入光束以一个或多个角度从用于投影一个或多个输入光束的部件被投影；并且该装置被配置为部分地基于一个或多个角度来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态。用于投影一个或多个输入光束的部件可以包括投影显示器，该投影显示器从输入源图像生成虚拟图像(投影在无限远处)，其中该虚拟图像具有带有角度视场的小出射光瞳(通常为对角线视角20-40度的量级)。EPE接收虚拟图像并且在两个方向上扩展/倍增出射光瞳，其中通过EPE的视场保持不变。当从投影仪投影并且入射到EPE时，输入图像的每个像素或扫描线平移到某个角度(并且当从EPE输出时也平移到某个角度)。无论投影显示器是面板型(诸如硅上液晶(LCoS)或数字光处理(DLP))还是扫描激光或LED型；对于每个像素或扫描线，输出角度是已知的。在本发明的实施例中，在任何时刻对出耦合衍射部件的哪个节段是接通的以及哪个节段是断开的的选择，部分地基于与在该时刻投影的像素或扫描线相关联的角度。

在一些示例中，该装置被配置为部分地基于指示用户的眼睛中的一个或多个眼睛的位置(例如，相对于装置的绝对地点或位置)的信息(例如，头部跟踪信息)，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态。

在一些示例中，用于导光部件中的一个导光部件的一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第一图像的多个节段中的一个节段的投影；用于导光部件中的另一导光部件的一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第二图像的多个节段中的一个节段的投影；并且其中第一图像和第二图像的至少一节段形成用于立体查看的立体图像对。这样的图像对可以包括例如场景的视差移位图像，从而提供立体内容，当在立体显示设备上渲染时，该立体内容向查看者提供查看3D图像的感觉。

在一些示例中，该装置还包括被配置为生成一个或多个输入光束的一个或多个部件。这种部件至少可以包括例如诸如激光扫描仪投影微显示器的扫描型投影显示器，其中微显示器包括每毫米50行以上的像素。

在一些示例中，被配置为生成一个或多个输入光束的一个或多个部件，被配置为在一定时间段期间投影图像的多个节段中的一个节段，并且其中在该时间段期间出耦合衍射部件的节段的出耦合状态，部分地基于图像的哪个节段在该时间段期间被投影而被控制。

在一些示例中，该装置被配置为投影输入图像的节段的序列，并且部分地基于输入图像的节段的序列的投影的定时，来控制出耦合衍射部件的节段的出耦合状态，使得图像的给定节段(在图像内具有特定空间位置和特定视场)从出耦合衍射部件的给定节段(在出耦合衍射部件内具有特定空间位置和特定视场)被出耦合。

在一些示例中，该装置还包括一个或多个控制器，该控制器被配置为控制以下中的一项或多项：

被配置为生成一个或多个输入光束的一个或多个部件，以及

出耦合衍射部件的可切换节段。

在一些示例中，该装置包括：模块、设备、显示器、立体显示器、自动立体显示器、抬头显示器、车辆的显示单元和/或车辆。

在一些示例中，第一入耦合衍射部件和第二入耦合衍射部件中的一个或多个也可以是选择性地可切换的，并且其控制同样可以部分地基于在特定时刻/时间段投影输入图像的哪个节段而被同步。

在一些示例中，第一扩展衍射部件和第二扩展衍射部件中的一个或多个也可以是选择性地可切换的，并且其控制同样可以部分地基于在特定时刻/时间段投影输入图像的哪个节段而被同步。

为了以下描述本公开的示例，下文中：

第一导光部件和第二导光部件将被称为第一出射光瞳扩展器(EPE)和第二出射光瞳扩展器(EPE)；

第一入耦合衍射部件和第二入耦合衍射部件将被称为第一入耦合光栅(IG)和第二入耦合光栅(IG)；

第一扩展衍射部件和第二扩展衍射部件将被称为第一扩展光栅(EG)和第二扩展光栅(EG)；以及

包括可切换节段的第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件将被称为第一出耦合光栅(OG)和第二出耦合光栅(OG)。

图2示出了系统20的示意性示例，该系统20包括与图1A类似的装置10，即，包括堆叠/交叠的第一EPE 100和第二EPE 200，其分别具有第一IG 101和第二IG 201；第一EG 102和第二EG 202；以及第一OG 103和第二OG 203，以用于接收入射的一个或多个第一光束106和第二光束206，并且输出上述各项的一个或多个第一扩展光束和第二扩展光束(未示出)，以供用户的第一眼睛208和第二眼睛208查看，使得一个或多个第一光束106和第二光束206中的每个形成用户的相应的第一眼睛和第二眼睛的出射光瞳。

该系统还包括用于控制第一OG 103和第二OG 203的部件107、207，即，用于个体地控制其多个选择性地可切换节段中的每个的出耦合状态的部件。

该系统还包括用于生成分别入射到第一IG 101和第二IG 201的第一一个或多个输入光束106和第二一个或多个输入光束206的，第一部件104和第二部件204。可以使用用于生成一个或多个输入光束106、206的任何合适的部件104、204，尤其是例如：用于基于源图像数据生成一个或多个光束的投影引擎、扫描投影引擎、光学引擎和微型显示器。在一些示例中，在这方面使用扫描类型的投影显示器，例如，具有激光扫描仪或扫描LED阵列。具有快速响应时间和快速刷新率的其他投影类型显示器也可以适用，诸如数字光处理(DLP)和硅上液晶(LCoS)类型的投影引擎。

在一些示例中，用于生成一个或多个输入光束的部件提供入射到EPE的IG的一个或多个准直输入光束(以取决于光束所涉及的输入图像的一节段的输入图像内的视场和/或空间位置的不同角度)，这些光束然后经由EG和OG从EPE扩展和出耦合，以向用户的第一眼睛和第二眼睛提供准直输出光束，从而分别为用户的第一眼睛和第二眼睛提供第一扩展出射光瞳和第二扩展出射光瞳。通过控制交叠OG的哪些特定可切换节段在任何时刻处于“接通”而哪些处于“断开”(以及与输入光束的控制和光束所涉及的源输入图像的节段相结合，如下所述)，第一出射光瞳和第二出射光瞳的大小和位置可以被控制和动态调节，使得它们不交叠并且从而使得每只眼睛能够查看单独的/不同的输出图像(对应于单独的输入图像)，从而能够显示立体内容。

在图2中，示出了激光扫描投影引擎，其中一个或多个激光器104a(以一个或多个频率/颜色)生成光源。图像信息可以经由任何合适的手段、尤其是诸如空间光调制器或微显示器(未示出)被赋予光。(调制的)光然后经由诸如扫描镜104b等微机电系统(MEM)被扫描，然后经由用于放大和/或准直光的一个或多个光学器件/光学元件(例如，透镜)104c入射到IG 102。用于生成第二一个或多个输入光束206的第二部件204同样包括组件的等效布置，即，包括：一个或多个激光器204a、扫描镜204b和一个或多个光学器件/光学元件(例如，透镜)204c。

用于生成第一一个或多个输入光束和第二一个或多个输入光束的第一部件104和第二部件204分别由控制部件105和205控制。

虽然在图2中示出了单独的控制部件105、205、107、207，但是应当理解，可以提供一个(或多个)控制部件以提供各种控制功能中的全部或一些。

图3A至图3I示出了本文中描述的主题的示例。这些图示出了立体图像如何经由系统显示给用户，该系统包括：装置10(诸如上文所述，具有两个堆叠的EPE 100、200，每个EPE具有可切换OG 103、203)和两个投影仪(未示出)。

图3A至图3I示出了用于控制入射到每个EPE的源输入图像的输入光束的投影以及同时控制第一OG和第二OG的出耦合状态的过程。

如下面将讨论的，图3A至图3I中的每个示出了扫描投影引擎的特定扫描线(从图3A中的输入图像的第一扫描线到图3I中的输入图像的最后扫描线)或矩阵型投影显示面板的像素列(或列集合)，以及用于出耦合上述各项的OG的相关节段的伴随切换。当左(L)和右(R)眼睛与左EPE的出射光瞳位置和右EPE的出射光瞳位置正确对准时(或者替代地，当左EPE的出射光瞳位置与右EPE的出射光瞳位置被配置为与左眼和右眼正确对准时，例如，考虑用户的眼睛释放距离和瞳孔间距离[注意，头部跟踪是参考图6A-图6D讨论的])，左眼将仅看到来自第一EPE设置的输出图像(对应于第一输入图像)，而右眼将仅看到来自第二EPE设置的输出图像(对应于第二输入图像)。由此，这可以实现可以用于提供基于EPE的立体抬头显示器(HUD)的立体查看。

立体图像可以由以下各项形成：第一输入图像/图像源[左眼图像]310，其由装置10作为第一输出虚拟图像[具有扩展的第一/左出射光瞳的左眼虚拟图像]输出/显示给用户的第一眼睛/左眼；以及第二输入图像/图像源[右眼图像]320，其作为第二输出虚拟图像[具有扩展的第二/右出射光瞳的右眼虚拟图像]被显示给用户第二眼睛/右眼。

图3A-图3I的系统被配置为使得由第一扫描投影仪投影，并且由第一OG输出的第一输入图像310被感知为，在用户的视场内具有第一位置和第一大小；并且由第二扫描投影仪投影，并且由第二OG输出的第二输入图像320被感知为，在用户的视场内具有与第一位置和大小基本相同的第二位置和大小。在这点上，两个虚拟输出图像(分别经由两个出射光瞳感知的)可以被认为在用户的视场中彼此交叠，即，完全交叠，或者换言之，投影仪具有完全交叠的视场。

该系统被配置为使得第一/左OG仅将光出耦合到用户的第一眼睛/左眼的第一/左出射光瞳(即，第一出射光瞳的大小和位置与用户的第一眼睛/左眼对准，其中第一/左出射光瞳不与第二/右出射光瞳交叠，并且因此不另外包围用户的第二眼睛/右眼)。类似地，第二/右OG仅将光出耦合到用户的第二眼睛/右眼的第二/右出射光瞳(即，第二出射光瞳的大小和位置与用户的第二眼睛/右眼对准，并且不另外包围用户的第一眼睛)。这种效果可以使用扫描型投影显示器以及彼此同步的可切换的第一OG和第二OG来实现。在一些示例中，在第一OG和第二OG同步并且显示图像的相同节段的内容(即，FOV中的交叠L/R像素同时处于接通)的情况下，第一OG的与第二OG的特定节段交叠的特定节段不同时都处于第一出耦合状态(启用出耦合的活跃/接通状态)。在一些示例中，如果第一OG和第二OG不同步(或以不同方式同步)，并且例如第一OG显示图像/FOV的右边缘，而第二OG同时显示图像/FOV的左边缘，则一些交叠节段可以同时处于活跃/接通状态。

根据从第一投影仪和第二投影仪输出的光的角度，第一OG和第二OG的合适节段/区域变为活跃(启用出耦合)，而剩余区域变为非活跃(无出耦合)。这使得系统能够表现得像自动立体显示器，其中左眼和右眼输入/输出图像可以被独立地/单独地控制，并且分别由用户的第一眼睛和第二眼睛查看，从而可以显示立体图像。

对于图3A-图3I中的每个，如图3A的顶部的装置10的表示所示，该装置被配置为具有根据图1A的第一EPE和第二EPE的部分交叠。如图所示，第一OG 100和第二OG 200的(中央)节段103'和203'相交叠，其中第一OG的(左侧)端部不与任何第二OG交叠，第二OG的(右侧)端部也不与任何第一OG交叠。

在图3A中，在装置10的图示下方，示出了部分交叠的第一OG和第二OG的放大视图。这还示出了第一OG和第二OG的节段的出耦合状态、以及从活跃OG节段出耦合的第一光束311a'和第二光束321a'。

在图3A的左侧，提供了第一EPE的表示，其更清楚地示出了第一OG的节段的出耦合状态，即，其节段是否处于第一出耦合状态(即，如果它们是活跃的或“接通”的，从而从中发生光的出耦合)，否则，如果它们处于第二出耦合状态(即，如果它们是非活跃的或“断开”的，从而不会发生光的出耦合)。

虽然图例指示非活跃光栅由“X”表示，但应当理解，在一些示例中，非活跃光栅可以对应于OG的所有剩余区域，这些区域不是活跃的(OG的这样的活跃区域由阴影表示)，即，使得OG的所有非阴影区域都是非活跃的。然而，在一些示例中，只有由“X”指示的区域是非活跃的，这样的区域对应于交叠/欠交叠OG的那些紧邻的活跃区域。第一OG和第二OG的至少这样的“X”区域被切换为非活跃，从而不会发生从其的出耦合，否则这将改变相应出射光瞳的大小和位置，这可能导致其与相邻出射光瞳交叠，使得相邻眼睛将同时在左EPE和右EPE的出射光瞳内。这将不利于用户对左输出图像和右输出图像的感知，并且因此不利于3D立体内容的感知。换言之，用“X”指示的区域表示绝不应当存在来自该区域的出耦合，而至少从用户的角度来看，来自剩余区域的出耦合不太重要(即，它不会影响查看者对输出虚拟图像的感知)。

在图3A的右侧，同样提供了第二EPE的图示，其更清楚地示出了第二OG的节段的出耦合状态。

图3A还示出了第一源输入图像310，其被拆分/划分成多个节段。这样的节段可以是源输入图像的不同的离散非交叠节段，和/或可以对应于扫描投影仪的单个一个或多个扫描线。

图3A示出了第一节段310a。这样的个体节段可以对应于以下中的一项或多项：输入图像的一个或多个条带、段、扫描线或像素列或其一个或多个集合。

第一扫描投影仪(未示出)被配置为使得第一输入图像310的个体节段310a经由光束311a被投影，并且被输入到第一EPE的第一IG(应当注意，箭头311a的角度不指示输入光束的入射方向和角度)。第一输入图像的投影节段被第一EPE的第一EG扩展。第一OG的节段312a被选择并且切换到第一/接通出耦合状态，并且剩余节段313a被切换到第二/断开出耦合状态。这确保了用于输入图像310a的节段的输入光束311a仅从第一OG的接通节段312a出耦合，从而提供第一扩展输出光束311a'，第一扩展输出光束311a'的维度节段地基于第一OG的接通节段312a的大小。

类似地，第二扫描投影仪(未示出)被配置为使得第二输入图像320的个体节段320a经由光束321a被投影，并且被输入到第二EPE的第二IG(再次，应当注意，箭头321a的角度不指示输入光束的入射方向和角度)。第二输入图像的投影节段被第二EPE的第二EG扩展。第二OG的节段322a被切换到第一/接通出耦合状态，并且剩余节段323a被切换至第二/断开出耦合状态。这使得用于输入图像320a的节段的输入光束321a仅从第二OG的节段322a出耦合，从而提供第二扩展输出光束321a'，第二扩展输出光束321a'的维度节段地基于第二OG的接通节段322a的大小。

虽然已经讨论了仅具有接通和断开出耦合状态的示例，但是应当理解，在一些示例中，出耦合状态的控制方案可以更复杂。例如，可以启用具有不同衍射效率的中间状态(在接通与断开之间的某处)，以便优化输出光束。优化可以基于例如最大化输出亮度均匀性、颜色均匀性或系统效率。

在图3B中，继图3A的处理之后，第一输入图像310的另一个体节段310b经由光束311b被投影，并且被输入到第一EPE的第一IG。第一输入图像的投影节段310b被第一EPE的第一EG扩展。第一OG的另一节段312b切换到第一/接通出耦合状态，并且剩余节段313b切换到第二/断开出耦合状态，使得用于输入图像310b的节段的输入光束311b仅从第一OG的节段312b出耦合，从而提供扩展输出光束311b'。右EPE和扫描投影仪的设置也会发生类似的过程。

在图3C-图3I中的每个中，第一输入图像310的个体节段310c-i经由光束311c-i被顺序地并且个体地投影，光束311c-i被顺序地并且个体地输入到第一IG，并且从第一EPE的OG的顺序切换节段312c-i顺序地并且个体地输出。换言之，在特定时刻/个体时间段，第一输入图像的特定个体节段经由第一OG的特定节段被投影、入耦合、扩展和输出。第一OG的不同节段的选择性接通/断开与第一输入图像的不同节段的选择性投影同步。

第一输入图像的每个顺序投影节段对应于来自扫描投影仪的虚拟图像的出射光瞳的视场的特定角度，并且每个顺序投影节段以其自身不同的入射角入射到第一IG。

第一输入图像的顺序投影节段由IG顺序地入耦合，并且由第一EPE的第一EG顺序地扩展。第一OG 312c-i的节段被顺序地切换到第一/接通出耦合状态，并且剩余节段313c-i被顺序地切换到第二/断开出耦合状态，使得用于输入图像310c-i的节段的输入光束311c-i从第一OG的相应节段312c-i每个顺序地出耦合，从而提供一系列扩展输出光束311c'-i'。右EPE和扫描投影仪的设置也会发生类似的过程。

这种对第一输入图像310和第二输入图像320的一系列个体相邻节段的扫描和投影的控制、以及个体相邻节段OG 103、203的状态的同步切换(使得来自输入图像的特定节段的光束从OG的特定节段出耦合)，可以使得第一图像310能够由用户的第一眼睛在用户的视场中的第一位置处以第一扩展出射光瞳查看(作为第一输出图像)，并且使得第二图像320能够由用户的第二眼睛在用户的视场中的第二位置处以第二扩展出射光瞳查看(作为第二输出图像)，其中用户视场中的第一位置和第二位置相同。通过使得能够在用户的视场中的相同位置处显示由用户的每只眼睛分别感知的单独的第一图像和第二图像，立体/3D内容能够由用户经由OG显示和感知。

虽然已经用一个第一EPE和一个第二EPE讨论了示例，但是应当理解，在一些示例中，可以有多个第一EPD(例如，被配置为增加扩展出射光瞳的视场，和/或被配置为衍射光的波长/频率/颜色的特定范围)。

还应当理解，该装置也可以在2D模式下完全或部分地操作。例如，当第一OG和第二OG的节段的全部或选定子集被接通时，系统可以完全或部分地作为标准的基于2D堆叠EPE的HUD工作。在这样的2D模式下，或者在2D区域内，在显示区域的第一OG和第二OG交叠在其中的节段内，最大亮度输出将增加(即，加倍)，并且图像均匀性也可以增加。

图4A-图4I示出了本文中描述的主题的示例。代替与左侧和右侧视场完全交叠(根据图3A-图3I)，该系统配置有部分立体覆盖。出耦合区域交叠小于图3A-图3I中，并且投影仪在整个FOV的中心具有仅部分交叠的视场。在这样的系统中，左边缘和右边缘附近的图像内容源自仅一个EPE，并且因此被观察为2D。

图4A-图4I示出了如何经由包括装置10'和两个投影仪(未示出)的系统向用户显示部分立体图像(例如，其中显示给用户的输出图像的中央部分/FOV的中央部分能够以3D被感知，而输出图像的侧部/FOV的侧部能够以2D被感知)。

装置10'与上面参考图1A和图3A-图3I所述的装置10有点相似，因为它包括两个堆叠的EPE 100、200，每个EPE具有可切换OG 103、203。然而，装置10'的不同之处在于，OG的交叠程度较小。在图4A-图4I中，OG的(中央)部分交叠节段的大小小于图1和图3A-图3I中。此外，不与任何第二OG交叠的第一OG的(左)侧端部的大小大于图1和图3A-图3I中，并且同样，不与任何第一OG交叠的第二OG的(右)侧端部的大小大于图1和图3A-图3I中。

图4A-图4I示出了用于控制入射到每个EPE的源输入图像的输入光束的投影，以及同时控制第一OG和第二OG的出耦合状态的过程。

图4A-图4I的系统被配置为，使得由第一扫描投影仪投影并且由第一OG输出的第一输入图像410被感知为在用户的视场内具有第一位置和第一大小；并且由第二扫描投影仪投影并且由第二OG输出的第二输入图像420被感知为在用户的视场内具有第二位置和大小，其中第二位置不同于第一位置。在这点上，两个虚拟输出图像(分别经由两个出射光瞳感知的)可以被认为在用户的视场中部分交叠，或者换言之，投影仪具有部分交叠的视场。

此外，在图4A-图4I的过程中，不是一次一个节段/扫描线地扫描整个第一输入图像410并且将其投影到第一EPE，而是一次一个节段或扫描线地扫描第一输入图像的仅一节段410'并且将其投影到第一EPP，而剩余节段410”未一次一个节段/扫描线地被扫描并且投影到第一EPE。同样，不是一次一个节段/扫描线地扫描整个第二输入图像420并且将其投影到第二EPE，而是一次一个节段或扫描线地扫描第二输入图象的仅一节段420'并且将其投影到第二EPE，而剩余节段420'未一次一个节段/扫描线地扫描并且投影到第二EPE。

图4A示出了第一输入图像410的第一节段410a。第一扫描投影仪(未示出)被配置为使得第一输入图像410的个体节段410a经由光束411a被投影，并且被输入到第一EPE的第一IG。第一图像的投影节段由第一EPE的第一EG扩展。第一OG的节段412a被选择并且切换到第一/接通出耦合状态，而剩余节段413a被切换到第二/断开出耦合状态。这确保了用于输入图像410a的节段的输入光束411a仅从第一OG的接通节段412a出耦合，从而提供了第一扩展输出光束411a'，其维度部分地基于第一OG的接通节段412a的大小。值得注意的是，接通节段412a的大小被设置为使得扩展光束的大小包围用户的第一眼睛和第二眼睛。换言之，用于输出图像的第一(最左侧)侧的第一EPE的出射光瞳足够大以包围用户的双眼，即，出射光瞳足够大以覆盖用户的双眼。

相比之下，输入图像420的等效最左侧节段420a位于输入图像的未被扫描和投影的节段420”内。因此，不存在与输入到EPE并且输出到用户的第二眼睛的第二输入图像的这样的节段相对应的光束421a的扫描和投影，即，不存在来自第二EPE设置的输出图像。整个第二OG及其所有节段423a可以切换到第二/断开出耦合状态。

因此，用户的第二眼睛仅从第一EPE接收光，并且用户的第二眼睛看到与第一输入图像的第一节段(与第一输入图像的最左边/最左侧的视场相对应)相对应的第一输出图像。因此，图4A中由第一眼睛和第二眼睛感知的输出虚拟图像的节段是2D的(即，没有差距/视差)。

图4B示出了被个体地投影、输入到第一IG，并且从第一EPE的OG的顺序切换节段中的下一节段输出的第一输入图像的后续节段。再次，第一OG的被切换为接通的节段的大小被选择为使得输出扩展光束包围用户的第一眼睛和第二眼睛两者，并且第二输入图像的任何节段未被第二EPE设置投影、输入、扩展和输出。因此，图4A中由第一眼睛和第二眼睛感知的输出虚拟图像的节段是2D的。

图4C示出了第一输入图像410的又一后续节段410c，其被个体地投影、输入到第一IG并且从第一EPE的OG的顺序切换节段中的下一节段412c输出。然而，被切换为接通的第一OG的节段412c的大小被选择为使得输出扩展光束411c'仅包围用户的第一眼睛。第二输入图像的等效节段420c被个体地投影、输入到第二IG并且从第二EPE的OG的顺序切换节段中的节段422c输出。被切换为接通的第一OG的节段422c的大小被选择为使得输出扩展光束421c'仅包围用户的第二眼睛。因此，图4C中由第一眼睛和第二眼睛感知的输出虚拟图像的节段是3D的。

在图4D-图4G中的每个中，第一输入图像410的个体节段410d-g经由光束411d-g被顺序地并且个体地投影，光束411d-g被顺序地并且个体地输入到第一IG，并且从第一EPE的OG的顺序切换节段412d-g顺序地并且个体地输出。类似地，第二输入图像420的个体节段420d-g经由光束421d-G被顺序地并且个体地投影，光束421d-g被顺序地并且个体地输入到第二IG，并且从第二EPE的OG的顺序切换节段422d-g顺序地并且个体地输出。

在图4H和图4I中，发生与图4A和图4B的过程相镜像的过程，其中第二输入图像的节段被个体地投影、输入到第二IG并且从第二EPE的OG的相应接通节段输出，并且其中第二OG的被切换为接通的节段的大小被选择为，使得输出扩展光束包围用户的第一眼睛和第二眼睛两者。第一输入图像的任何节段未被第一EPE设置投影、输入、扩展和输出。因此，在图4H和图4I中由第一眼睛和第二眼睛感知的输出虚拟图像的节段是2D的。

图5A至图5C示出了可以向用户显示部分立体图像的替代方式。在图5A-图5C的系统中，用户观察到的交叠输出虚拟图像的立体区域(即，感知到3D内容的位置)位于交叠输出虚拟图像的中心，而2D区域位于交叠输出虚拟图像的视场的顶部和底部。第一OG和第二OG的交叠以及所显示的输出图像内容具有竖直偏移。

在图4A-图4I中，第一OG和第二OG在水平方向上交叠，即，使得第一OG的左侧节段不与任何第二OG交叠，并且第二OG的右侧节段不与任何第一OG交叠。相比之下，在图5A-图5C中，第一OG和第二OG在竖直方向上交叠，即，使得第一OG的上侧节段不与任何第二OG交叠，并且第二OG的下侧节段不与任何第一OG交叠。

利用图5A-图5C的系统，通过对第一EPE设置和第二EPE设置中的每个选择性地控制在给定时间投影输入图像的哪些特定节段，并且将其与OG的哪个特定节段接通(以及哪些特定节段断开)以及任何给定时间同步，经由系统显示给用户的输出图像的中央节段可以以3D被感知，而输出图像的上部和下部可以以2D被感知。

图6A-图6D示出了不同用户位置以及系统如何适应该不同用户位置。这些图示出了用于选择性地扫描和投影第一输入图像和第二输入图像的节段以及选择性地切换第一OG和第二OG以便调节输出扩展的第一光束和第二光束的位置的过程，例如以便移动第一光束和第二光束(以及移动出射光瞳)以便与用户的眼睛对准。

用户的头部位置(例如，相对于装置)可以被确定和跟踪，诸如使用相机或任何其他合适的跟踪部件。通过调节OG的哪些节段对于被扫描并且投影到EPE的输入图像的特定节段处于接通，可以控制并且动态调节出射光瞳位置，以在任何方向上跟随头部/用户的眼睛。

在图6B中，用户的头部(和眼睛)略微向左移动。为了补偿这一点并且调节第一出射光瞳和第二出射光瞳的位置，使得它们保持与用户的第一眼睛和第二眼睛对准，针对输入图像的特定节段处于接通的第一OG和第二OG的特定节段被调节(向左移动)，同时被扫描和投影的第一输入图像和第二输入图像的节段保持相同。因此，可以调节OG的哪个特定节段对于输入图像的特定节段处于接通的关联。

在图6C中，用户的头部/眼睛已经稍微进一步向左移动。为了补偿这一点，并且分别调节第一EPE和第二EPE的第一出射光瞳位置和第二出射光瞳位置的位置以与用户的眼睛位置对准，调节第一OG和第二OG的针对被扫描和投影的第一输入图像和第二输入图像的特定节段处于接通的节段。

例如，对于图6A-图6C中的每个，被扫描和投影的第一输入图像和第二输入图像的特定节段保持相同，而第一OG和第二OG的对于这些相同节段处于接通的节段被调节。换言之，第一OG和第二OG的哪些节段对于被扫描和投影的第一输入图像和第二输入图像的特定节段将处于接通的关联存在变化。

图6D示出了一种场景，其中当用户继续向左移动时，在某个阶段，右侧EPE不再能够将输入图像的左边缘输出到(移位后的)出射光瞳中。在这种情况下，可以将图像/FOV的这节段转换为2D，使得仅左侧EPE显示输入图像/FOV的该节段。如图6D所示，当用户的头部/眼睛已经进一步向左移动以寻求对此进行补偿，并且分别调节第一EPE和第二EPE的第一出射光瞳位置和第二出射光瞳位置的位置以与用户的眼睛的位置对准时，进行调节，以使第一OG和第二OG的对于被扫描和投影的第一输入图像和第二输入图像的特定节段的节段切换至接通。然而，尽管第二OG的最左侧节段处于接通，第二出射光瞳的位置未对准/不交叠/包围用户的右眼。相反，来自第一EPE的第一出射光瞳的位置包围用户的左眼和右眼两者——因此，对于输入图像/FOV的最左侧节段，用户可以感知到2D内容。

图7A-图7C示意性地示出了另外使用可选反射组合器的装置10的某些示例配置。这些图中的反射组合器的取向不是字面上的(反射组合器应当被视为旋转90度，从而光线将反射到页面之外，而不是如图所示的到页面右侧)。

在图7A中，输出光束/图像206'从平面组合器/反射器8a反射。

在图7B中，代替仅存在单个第一EPE和单个第二EPE，可以提供多个第一EPE100b1、100b2和多个第二EPE 200b1、200b2，它们彼此堆叠和/或至少部分交叠。多个第一EPE和多个第二EPE的使用可以被配置为提供扩展出射光瞳的视场的增加，和/或在每个EPE中提供DOE，该DOE被优化以衍射特定波长/频率/颜色范围的光，从而提高DOE对于特定波长/频率/颜色的入耦合、扩展和出耦合效率。

在图7C中，使用弯曲的组合器/反射器8c。堆叠的EPE 100c1、100c2、200c1、200c2被配置为通过调节从其输出的光束来补偿组合器/反射器8c的曲率及其光功率。在这点上，堆叠的EPE本身可以是弯曲的，以补偿弯曲组合器/反射器的光功率。

图8示出了包括彼此交织的多个第一EPE 100₁、100₂和多个第二EPE 200₁、200₂的装置。各种EPE可以以任何顺序交织。

图9示出了根据本公开的示例的方法。

在框1001中，提供至少部分交叠的第一可切换出耦合区域和第二可切换出耦合区域。

图10示意性地示出了根据本公开的示例的方法1100的流程图，该方法1100可以例如通过如上所述的装置10或系统20来实现。

在框1101中，控制一个或多个图像的一个或多个节段的投影。图像的这样的节段及其投影的控制在上文中进行了讨论，尤其是关于图3A至图6D。这样的控制可以包括定义输入图像的多个节段，并且将个体节段一次一个地投影到EPE的IG。这样的控制可以部分地基于以下中的一项或多项：

指示第一OG和第二OG的交叠的信息(例如，指示OG的水平或竖直交叠及其量的信息)，以及

输入图像的一节段的视场。

在框1102中，控制可切换OG的出耦合状态。出耦合状态的控制在上文中至少参考图3A至图6D进行了讨论。这样的控制可以包括定义OG的多个节段，并且选择性地控制每个节段的出耦合状态。这样的控制可以部分地基于以下中的一项或多项：

输入图像的一节段的输入光束的入射角，

输入图像的一节段的视场，

将OG部分的切换与输入图像的节段的投影同步，

与输入图像的每个节段的投影相关联的定时信息，以及

指示用户的头部和/或眼睛的位置的信息。

图10的流程图表示一种可能的场景。在某些示例中，一个或多个块可以以不同顺序或在时间上交叠、串联或并行地执行。一个或多个块可以以某种方式组合省略、添加或改变。

本公开的各种但不一定是所有示例可以采取方法、装置或计算机程序的形式。因此，各种但不一定是所有示例可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。图10所示的块可以表示计算机程序中的方法和/或指令/代码部分中的动作。

本公开的各种但不一定是所有示例可以使用流程图图示和示意性框图来描述。应当理解，(流程图和框图的)每个块以及块的组合可以通过计算机程序的计算机程序指令来实现。这些程序指令可以被提供给一个或多个处理器、处理电路系统或(多个)控制器，使得在该处理器上执行的指令创建用于实现在一个或多个块中指定的功能的部件，即，使得该方法可以被计算机实现。计算机程序指令可以由(多个)处理器执行，以引起(多个)处理器执行一系列操作步骤/动作以产生计算机实现的过程，使得在(多个)处理器上执行的指令提供用于实现一个或多个块中指定的功能的步骤。

因此，模块支持：用于执行指定功能的部件的组合；用于执行指定功能的动作的组合；以及用于执行指定功能的计算机程序指令/算法。还将理解，每个块和块的组合可以由执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机程序指令的组合来实现。

图11示意性地示出了控制器1201的示例，该控制器1201用于控制上述装置和系统的一个或多个功能，尤其是关于输入图像的节段上的投影和OG的出耦合状态的切换。

控制器1201的实现可以作为控制器电路系统。控制器1201的实现可以仅使用硬件(例如，包括一个或多个处理器的处理电路系统和包括一个或多个存储器元件的存储器电路系统)，某些方面使用仅包括固件的软件，或者可以是硬件和软件(包括固件)的组合。

控制器可以使用实现硬件功能的指令来实现，例如，通过在通用或专用处理器中使用可执行计算机程序指令，可执行程序指令可以存储在计算机可读存储介质(磁盘、存储器等)上或由信号载体承载以由这样的处理器执行。

在所示示例中，控制器1201由处理器1202和存储器1204提供。尽管示出了单个处理器和单个存储器，但是在其他实现中，可以有多个处理器和/或可以有多个存储器，其中的一些可以是集成的/可移除的，和/或可以提供永久/半永久/动态/高速缓冲存储。

存储器1204存储计算机程序1206，计算机程序1206包括当加载到处理器1202中时控制装置/系统的操作的计算机程序指令/代码。计算机程序指令提供使得装置能够执行当前描述的方法的逻辑和例程。

计算机程序指令被配置为引起装置至少执行例如关于图3A-图6D描述的方法。

处理器1202被配置为从存储器1204读取和向存储器1204写入。

控制器可以被包括在上述装置10或系统20中。

因此，装置10可以包括：

至少一个处理器1202；以及

包括计算机程序指令1206的至少一个存储器1204

该至少一个存储器和计算机程序指令被配置为与至少一个处理器一起引起该装置至少执行：

提供至少第一导光部件和第二导光部件，其中每个导光部件分别包括：

多个衍射部件，被配置为将一个或多个输入光束入耦合到导光部件中，扩展一个或多个输入光束，并且从导光部件出耦合一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中出耦合衍射部件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的多个节段，其中出耦合衍射部件在第一出耦合状态下的一节段允许一个或多个扩展光束从其出耦合，并且其中出耦合衍射部件在第二出耦合状态下的一节段阻止一个或多个扩展光束从其出耦合；

将一个导光部件的出耦合衍射部件与另一导光部件的出耦合衍射部件至少部分交叠。

在一些示例中，提供了计算机程序指令，该计算机程序指令在由计算机执行时引起计算机控制任何先前权利要求的装置的第一出耦合衍射部件和第二出耦合衍射部件的多个个体地可切换的节段的出耦合状态。

图12示出了用于计算机程序1206的递送机制1311。递送机制1311可以是例如非暂态计算机可读存储介质1208、计算机程序产品、存储器设备、诸如光盘只读存储器或数字多功能盘等记录介质、或者有形地体现计算机程序1206的制品。递送机制可以是被配置为可靠地传送计算机程序的信号。

尽管以上已经根据包括各种组件来描述了装置的示例，但是应当理解，这些组件可以被实现为对应控制器或电路系统，诸如装置的一个或多个处理元件或处理器，或者由这样的对应控制器或电路系统控制。在这点上，上述组件中的每个可以是以硬件、软件或硬件和软件的组合体现的任何设备、部件或电路系统中的一个或多个，其被配置为执行上述相应组件的对应功能。

对“计算机程序”、“计算机可读存储介质”、“计算机程序产品”、“有形体现的计算机程序”等或“控制器”、“计算机”、“处理器”等的引用应当理解为不仅包括具有不同架构(诸如单/多处理器架构和顺序(冯〃诺依曼)/并行架构)的计算机，但也包括专用电路，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、应用专用电路(ASIC)、信号处理设备和其他设备。对计算机程序、指令、代码等的引用应当理解为涵盖可编程处理器或固件的软件，例如硬件设备的可编程内容，无论是处理器的指令，还是固定功能设备、门阵列或可编程逻辑器件等的配置设置。

在本申请中，术语“电路系统”可以是指以下中的一项或多项或全部：

(a)仅硬件电路系统实现(诸如仅在模拟和/或数字电路系统中的实现)和

(b)硬件电路和软件的组合，诸如(如适用)：

(i)(多个)模拟和/或数字硬件电路与软件/固件的组合，以及

(ii)具有软件的(多个)硬件处理器的任何部分(包括(多个)数字信号处理器)、软件和(多个)存储器)，它们一起工作以引起装置(诸如移动电话或服务器)执行各种功能，以及

(c)(多个)硬件电路和/或(多个)处理器，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分，其需要软件(例如，固件)进行操作，但当不需要软件进行操作时，软件可以不存在。

该电路系统定义适用于该术语在本申请中的所有使用，包括在任何权利要求中。作为另一示例，如在本申请中使用的，术语电路系统还涵盖仅硬件电路或处理器及其随附软件和/或固件的实现。例如，如果适用于特定权利要求元素，术语电路系统还涵盖用于移动设备的基带集成电路或服务器、蜂窝网络设备或其他计算或网络设备中的类似集成电路。

在一些示例中，该装置可以是和/或被认为是任何合适的显示器或系统的至少一部分。例如，该装置可以是抬头显示器(HUD)、诸如VR眼镜等虚拟现实(VR)系统、诸如AR眼镜等增强现实(AR)系统、诸如AR/VR眼镜等AR/VR系统、具有AR和/或VR的头盔等的一部分。

在一个示例中，该装置体现在手持便携式电子设备上，诸如移动电话、可穿戴计算设备或个人数字助理，其可以另外提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如，远程通信、视频通信和/或文本传输(短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件)功能)、交互式/非交互式观看功能(例如，网络浏览、导航、电视/节目观看功能)、音乐录制/播放功能(例如，运动图像专家组-1音频层3(MP3)或其他格式和/或(调频/调幅)无线电广播记录/播放)、下载/发送数据功能、图像捕获功能(例如，使用(例如，内置)数码相机)和游戏功能。

该装置或系统可以例如是客户端设备、移动蜂窝电话、无线通信设备、便携式电子设备等。该装置可以由计算设备体现，如上所述。然而，在一些示例中，该装置可以体现为芯片、芯片组或模块，即用于上述任何一个中。该装置可以是HUD的一部分，它也可以是以下各项的一部分：地面交通工具(例如，汽车、摩托车、自行车、拖拉机、火车、收割机等)、空中交通工具(例如，直升机、无人机、飞艇、飞机等)、水上交通工具(例如，船、轮船、气垫船、渡轮、潜艇等)、空间交通工具(例如，航天飞机、太空舱等)、和/或自动驾驶交通工具、和/或半自动驾驶交通工具和/或机动交通工具等。

该装置可以在模块中提供。此处使用的，“模块”是指不包括最终制造商或用户将添加的某些部件/组件的单元或装置。

本公开的各种但不一定是所有示例提供了一种方法和包括各种模块、部件或电路系统的对应装置，其提供用于执行/应用该方法的动作的功能。模块、部件或电路系统可以被实现为硬件，或者可以被实现为由计算机处理器执行的软件或固件。在固件或软件的情况下，本公开的示例可以被提供为计算机程序产品，该计算机程序产品包括其上体现计算机程序指令(即，软件或固件)以供计算机处理器执行的计算机可读存储结构。

上述示例可以应用于以下方面：汽车系统；电信系统；包括消费电子产品的电子系统；分布式计算系统；用于生成或渲染媒体内容的媒体系统，媒体内容包括音频、视频和音频视频内容以及混合、中介、虚拟和/或增强现实；个人系统，包括个人健康系统或个人健身系统；导航系统；用户界面，也称为人机界面；网络，包括蜂窝、非蜂窝和光网络；自组织网络；互联网；物联网；虚拟化网络；以及相关的软件和服务。

功能的描述还应当被视为公开了适合于执行该功能的任何手段。在已经描述了结构特征的情况下，结构特征可以被用于执行结构特征的一个或多个功能的部件所替代，无论该功能或那些功能是明确还是隐含地描述的。

应当理解，每个块和块组合可以通过各种手段实现，诸如硬件、固件和/或软件，包括一个或多个计算机程序指令。例如，上述过程中的一个或多个可以由计算机程序指令实现。在这点上，体现上述过程的计算机程序指令可以由存储器存储设备存储并且由处理器执行。

如将理解的，任何这样的计算机程序指令可以被加载到计算机或其他可编程装置(即，硬件)上以产生机器，使得该指令当在可编程装置上执行时创建用于实现在块中指定的功能的部件。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导可编程装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现块中指定的功能的指令装置的制品。计算机程序指令还可以被加载到可编程装置上，以引起一系列操作动作在可编程装置上被执行以产生计算机实现的过程，使得在可编程装置上执行的指令提供用于实现块中指定的功能的动作。

尽管本文中使用了特定术语，但它们仅在通用和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。

上述描述中描述的特征可以以除明确描述的组合之外的其他组合来使用。

尽管已经参考某些特征描述了功能，但是无论是否描述，这些功能都可以通过其他特征来执行。

尽管已经参考某些示例描述了特征，但是这些特征也可以出现在其他示例中，无论是否描述。因此，关于本公开的一个示例/方面描述的特征可以包括关于本公开的另一示例/方面而描述的任何或所有特征，反之亦然，只要它们不是相互不一致的。

尽管在前面的段落中已经描述了本公开的各种示例，但是应当理解，可以对所给出的示例进行修改而不脱离权利要求书中所阐述的本发明的范围。例如，虽然已经描述了包括两个投影仪的示例，但是可以使用一个投影仪(具有足够快的响应时间和刷新率、以及适当的导光部件)来提供第一输入图像和第二输入图像的第一部分和第二部分两者。

本文档中使用的术语“包括(comprise)”具有包括性而非排他性。即，对包括Y的X的任何引用表示X可以仅包括一个Y或可以包括多个Y。如果意在使用具有排他性含义的“包括(comprise)”，则将在上下文中通过提及“包括仅一个(comprising only one)”或使用“由……组成(consisting)”来明确说明。

如本文中使用的，术语“确定”(及其语法变体)尤其可以包括：运算(calculating)、计算(computing)、处理、导出、调查、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、确认等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)、获取等。此外，“确定”可以包括解决、选择、挑选、建立等。

在本说明书中，参考了各种示例。与示例相关的特征或功能的描述表明这些特征或功能存在于该示例中。在文本中对术语“示例”或“例如”或“可能”或“可以”的使用表示(无论是否明确说明)这样的特征或功能至少存在于所描述的示例中，无论是否描述为示例，并且它们可以但不一定存在于某些或所有其他示例中。因此，“示例”或“例如”或“可能”或“可以”是指一类示例中的特定实例。实例的属性可以是仅该实例的属性或类的属性或包括类中的一些但不是所有实例的类的子类的属性。

在本说明书中，除非另有明确说明，否则对“一个(a)/一个(an)/该(the)”[特征、元素、组件、手段……]的引用应当解释为“至少一个”[特征、元素、组件、手段……]。也就是说，对包括一个(a)/该(the)Y的X的任何引用表示X可以仅包括一个Y或可以包括多个Y，除非上下文清楚地表明相反。如果打算使用具有排他性含义的“一个(a)”或“该(the)”，则将在上下文中明确说明。在某些情况下，可以使用“至少一个”或“一个或多个”来强调包括性含义，但不应将这些术语的缺失视为推断出任何排他性含义。

权利要求中的特征(或特征组合)的存在是对该特征或(特征组合)本身的引用、以及对实现基本相同技术效果的特征(等效特征)的引用。等效特征包括例如作为变体并且以基本相同的方式实现基本相同结果的特征。等效特征包括例如以基本相同的方式执行基本相同的功能以实现基本相同的结果的特征。

在本说明书中，参考了各种示例，使用形容词或形容词短语来描述示例的特征。与示例相关的特性的这种描述表明该特性在一些示例中完全如所描述的那样存在并且在其他示例中基本上如所描述的那样存在。

在上面的描述中，所描述的装置可以替代地或另外地包括如下装置，该装置在一些其他示例中包括分布式装置系统，例如客户端/服务器装置系统。在所提供的装置形成(或方法被实现为)分布式系统的示例中，形成系统的组件和/或部分的每个装置提供(或实现)共同实现本公开的示例的一个或多个特征。在一些示例中，装置由除其初始制造商之外的实体重新配置，以通过被提供有附加软件(例如，由用户下载这样的软件)来实现本公开的示例，该软件在被执行时引起该装置实现本公开的示例(这样的实现完全由该装置实现或作为上文所述的装置系统的一部分实现)。

以上描述描述了本公开的一些示例，然而，本领域普通技术人员将意识到可能的替代结构和方法特征，其提供与上述结构和特征的具体示例等效的功能，并且为了简洁和清楚起见，以上描述中省略了这些结构和特征。尽管如此，以上描述应当被理解为隐含地包括对提供等效功能的这样的替代结构和方法特征的引用，除非在本公开的示例的上述描述中明确排除了这样的替代结构或方法特征。

尽管在上述说明书中努力提注意本公开的实例的那些被认为特别重要的特征，但应当理解，申请人要求保护上文中提及和/或在附图中示出的任何可专利特征或特征组合，无论是否特别强调。

本公开的示例和所附权利要求可以以本领域普通技术人员很清楚的任何方式适当地组合。

每项权利要求都作为另外的公开内容并入说明书中，并且权利要求是本发明的(多个)实施例。此外，尽管本文中的权利要求被提供为包括特定的依赖性，但是可以预期，任何权利要求都可以依赖于任何其他权利要求，并且在任何替代实施例可以通过组合、集成和/或省略各种权利要求的特征和/或改变权利要求的依赖性而产生的程度上，任何这样的替代实施例及其等同物也在本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种装置，包括：

至少第一导光部件和第二导光部件，其中每个导光部件分别包括：

多个衍射部件，被配置为：将一个或多个输入光束入耦合到所述导光部件中，扩展所述一个或多个输入光束，并且从所述导光部件出耦合所述一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中所述出耦合衍射部件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的其多个节段，其中所述出耦合衍射部件的在所述第一出耦合状态下的节段允许所述一个或多个扩展光束从其出耦合，并且其中所述出耦合衍射部件的在所述第二出耦合状态下的节段阻止所述一个或多个扩展光束从其出耦合；

其中所述装置被配置为使得一个导光部件的所述出耦合衍射部件与另一导光部件的所述出耦合衍射部件至少部分交叠。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导光部件的所述出耦合衍射部件的一个或多个节段分别与所述第二导光部件的所述出耦合衍射部件的一个或多个节段对准，并且其中所述装置被配置为：选择性地控制所述第一出耦合衍射部件和所述第二出耦合衍射部件的对准的一个或多个节段的所述出耦合状态，使得它们不同时处于所述第一状态。

3.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述第一导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成用于由用户的第一眼睛查看的第一出射光瞳，其中所述第二导光部件被配置为提供一个或多个扩展输出光束，以形成用于由用户的第二眼睛查看的第二出射光瞳，并且其中所述装置被配置为使得所述第一出射光瞳和所述第二出射光瞳不交叠。

4.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述一个或多个输入光束包括多个被顺序接收的光束，并且其中所述多个被顺序接收的光束中的每个光束是图像的节段的投影。

5.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中每个导光部件被配置为：

接收图像的一组图像节段的一组一个或多个输入光束，以及

输出所述图像的虚拟图像以供用户查看；并且

其中所述装置被配置为使得：

来自所述第一导光部件的所述输出虚拟图像，以及

来自所述第二导光部件的所述输出虚拟图像在所述用户的视场中至少部分交叠。

6.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中每个导光部件被配置为：接收图像的一组图像节段的一组一个或多个投影输入光束；并且其中所述装置被配置为：部分地基于图像的节段的每个投影输入光束的投影的定时，来控制所述出耦合衍射部件的所述节段的所述出耦合状态的切换的定时。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述装置被配置为部分地基于从以下项的组中所选择的至少一项，来控制所述出耦合衍射部件的至少一些节段的所述出耦合状态：

多个顺序输入的光束中的哪个光束正在被投影；以及

所述图像的多个节段中的哪个节段正在被投影。

8.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述一个或多个输入光束以一个或多个角度，从用于投影所述一个或多个输入光束的部件被投影；并且

其中所述装置被配置为：部分地基于所述一个或多个角度，来控制所述出耦合衍射部件的所述节段的所述出耦合状态。

9.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述装置被配置为：部分地基于指示用户的眼睛中的一个或多个眼睛的位置的信息，来控制所述出耦合衍射部件的所述节段的所述出耦合状态。

10.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中：

用于所述导光部件中的一个导光部件的所述一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第一图像的多个节段中的节段的投影；

用于所述导光部件中的另一导光部件的所述一个或多个输入光束包括多个顺序输入的光束，其中每个输入光束是第二图像的多个节段中的节段的投影；并且

其中所述第一图像和所述第二图像的至少一部分形成用于立体查看的立体图像对。

11.根据任一项前述权利要求所述的装置，还包括：

被配置为生成所述一个或多个输入光束的一个或多个部件。

12.根据权利要求11所述的装置，其中被配置为生成所述一个或多个输入光束的所述一个或多个部件被配置为：在时间段期间投影图像的多个节段中的一个节段；并且其中在所述时间段期间，所述出耦合衍射部件的所述节段的所述出耦合状态，部分地基于所述图像的哪个节段在所述时间段期间正在被投影而被控制。

13.一种模块、设备、显示器、立体显示器、自动立体显示器、抬头显示器、交通工具的显示单元和/或交通工具，包括根据任一项前述权利要求所述的装置。

14.一种方法，包括：

提供至少第一导光部件和第二导光部件，其中每个导光部件分别包括：

多个衍射部件，被配置为：将一个或多个输入光束入耦合到所述导光部件中，扩展所述一个或多个输入光束，并且从所述导光部件出耦合所述一个或多个扩展光束以提供一个或多个扩展输出光束；

其中所述出耦合衍射部件包括在第一出耦合状态与第二出耦合状态之间独立可切换的其多个节段，其中所述出耦合衍射部件的在所述第一出耦合状态下的节段允许所述一个或多个扩展光束从其出耦合，并且其中所述出耦合衍射部件的在所述第二出耦合状态下的节段阻止所述一个或多个扩展光束从其出耦合；

将一个导光部件的所述出耦合衍射部件与另一导光部件的所述出耦合衍射部件至少部分交叠。

15.一种计算机程序指令，所述计算机程序指令在由计算机执行时，使所述计算机控制根据任一项前述权利要求所述装置的所述第一出耦合衍射部件和所述第二出耦合衍射部件的所述多个独立可切换节段的所述出耦合状态。

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