CN116724265A - 用于光学对准的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种显示设备，其可包括向第一波导和第二波导提供图像光的第一显示模块和第二显示模块。波导可将图像光引导到第一适眼区和第二适眼区。每个显示模块可包括安装到外壳的光学器件和机械地调整光学器件的光轴的位置的机械对准结构。对准结构可旋转整个外壳，可机械地平移光学器件，可调整模块内的空间光调制器的位置，和/或控制电路可改变由调制器使用的像素的子集以补偿第一适眼区和第二适眼区之间的光学未对准。设备可包括检测光学未对准的光学未对准传感器。控制电路可补偿如由光学未对准传感器检测的光学未对准。

Description

用于光学对准的系统和方法

本申请要求于2020年11月30日提交的美国临时专利申请第63/119,507号的优先权，该美国临时专利申请据此全文以引用方式并入本文。

背景技术

本公开整体涉及光学系统，并且更具体地讲，涉及用于显示器的光学系统。

电子设备可包括向用户的眼睛呈现图像的显示器。例如，诸如虚拟现实和增强现实头戴式耳机之类的设备可包括具有允许用户观看显示器的光学元件的显示器。

设计设备诸如这些设备可能是有挑战性的。如果稍有不慎，用于显示内容的部件可能是难看且笨重的，并且可能未表现出期望的光学性能水平。

发明内容

电子设备诸如头戴式设备可具有为用户产生图像的一个或多个近眼显示器。头戴式设备可以是一副虚拟现实眼镜，或者可以是增强现实头戴式耳机，其允许观察者观看计算机生成的图像和观察者周围环境中的真实世界对象两者。

设备可包括第一显示模块和第二显示模块。第一显示模块和第二显示模块可向相应的第一波导和第二波导提供图像光。第一波导和第二波导可将图像光引导到第一适眼区(eye box)和第二适眼区。每个显示模块可包括安装到显示模块外壳的准直光学器件。准直光学器件可沿着光轴透射图像光。显示模块可包括机械对准结构，该机械对准结构机械地调整光轴相对于对应波导的位置。

例如，机械对准结构可旋转整个显示模块外壳以使光轴围绕至少一个轴线旋转。机械对准结构可附加地或另选地包括将准直光学器件安装到显示模块外壳的压电驱动挠曲台。压电驱动挠曲台可相对于显示模块外壳机械地平移准直光学器件并且因此机械地平移光轴(例如，约一个或两个轴线)。机械对准结构可附加地或另选地调整显示模块外壳内的空间光调制器的位置和/或取向。对光轴的这些机械调整可用于补偿第一适眼区和第二适眼区之间的光学未对准，由此确保用户在观看第一适眼区和第二适眼区时能够体验令人满意的双眼视觉。控制电路可附加地或另选地通过调整用于产生图像光的显示模块中的一者或两者的空间光调制器中的像素的子集来执行数字未对准补偿。

控制电路可基于由光学未对准传感器检测的光学未对准来执行光学未对准补偿操作。光学未对准传感器可包括将第一波导耦合到第二波导的外壳部分中的至少一个图像传感器。图像传感器可通过第一波导和第二波导从第一显示模块和第二显示模块接收图像光的部分。图像传感器可基于所接收的图像光来生成图像传感器数据。控制电路可基于图像传感器数据来识别光学未对准。在另一种合适的布置中，红外发射器可将红外光发射到波导上或邻近波导的回射光栅组。回射光栅可朝向用户的面部反射红外光。波导上或邻近波导的光学传感器组可响应于已从用户面部反射的红外光而生成电压。控制电路可基于电压来估计光学未对准。

附图说明

图1是根据一些实施方案的具有显示器的例示性系统的图示。

图2是根据一些实施方案的用于具有显示模块的显示器的例示性光学系统的顶视图，该显示模块向波导提供图像光。

图3是示出根据一些实施方案的由第一显示模块和第二显示模块产生的图像可如何变得未对准的图示。

图4是根据一些实施方案的可补偿与另一个显示模块的光学未对准的例示性显示模块的横截面侧视图。

图5是根据一些实施方案的图4所示的类型的例示性显示模块的前视图。

图6是示出根据一些实施方案的第一显示模块和第二显示模块可如何在视场的不同部分内产生图像数据以补偿光学未对准的图示。

图7是根据一些实施方案的补偿光学未对准所涉及的例示性操作的流程图。

图8是根据一些实施方案的具有两个图像传感器的例示性光学未对准检测模块的横截面顶视图。

图9是根据一些实施方案的具有一个图像传感器的例示性光学未对准检测模块的横截面顶视图。

图10是示出根据一些实施方案的补偿光学未对准可如何产生对准图像的图示。

图11是根据一些实施方案的具有用于检测光学未对准的光发射器、光传感器和回射光栅的例示性显示器的顶视图。

具体实施方式

图1中示出了一个例示性系统，其具有带有一个或多个近眼显示系统的设备。系统10可以是头戴式设备，其具有一个或多个显示器，诸如安装在支撑结构(壳体)20内的近眼显示器14。支撑结构20可具有一副眼镜的形状(例如，具有左右镜腿部分、耦合在镜腿部分之间的左右透镜部分、耦合在左右透镜部分之间的鼻梁部分等的支撑框架)，可形成具有头盔形状的外壳，或可具有其他配置以帮助将近眼显示器14的部件安装和固定在用户的头部上或眼睛附近。近眼显示器14可包括一个或多个显示模块诸如显示模块14A，以及一个或多个光学系统诸如光学系统14B。显示模块14A可安装在支撑结构诸如支撑结构20中。每个显示模块14A可发射光22，使用光学系统14B中的相关联的一个将该光朝适眼区24处的用户眼睛重定向。光22在本文中有时可称为图像光22(例如，包含和/或表示诸如场景或对象的可视事物的光)。

可使用控制电路16来控制系统10的操作。控制电路16可包括用于控制系统10的操作的存储和处理电路。电路16可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路16中的处理电路可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、图形处理单元、专用集成电路以及其他集成电路。软件代码(指令)可存储在电路16中的存储器上，并且在电路16中的处理电路上运行，以实现用于系统10的操作(例如，数据采集操作、涉及使用控制信号调节部件的操作、产生图像内容以向用户显示的图像渲染操作等)。

系统10可包括输入输出电路诸如输入-输出设备12。输入-输出设备12可用于允许由系统10从外部装置(例如，拴系计算机、便携式设备(诸如手持设备或膝上型计算机)或其他电气装置)接收数据，并且允许用户向头戴式设备10提供用户输入。输入-输出设备12还可用于收集有关在其中操作的系统10(例如，头戴式设备10)的环境的信息。设备12中的输出部件可允许系统10向用户提供输出，并且可用于与外部电子装置通信。输入-输出设备12可包括传感器和其他部件18(例如，用于采集与系统10中的显示器上的虚拟对象数字地合并的真实世界对象的图像的图像传感器、加速度计、深度传感器、光传感器、触觉输出设备、扬声器、电池、用于在系统10和外部电子装置之间通信的无线通信电路等)。如果需要，部件18可包括注视跟踪传感器，该注视跟踪传感器在适眼区24处从用户的眼睛收集注视图像数据以实时跟踪用户的注视的方向。

显示模块14A(在本文中有时称为显示引擎14A、光引擎14A或投影仪14A)可包括反射式显示器(例如，具有产生照明光(该照明光从反射式显示面板反射以产生图像光)的光源的显示器，诸如硅上液晶(LCOS)显示器、硅上铁电液晶(fLCOS)显示器、数字微镜设备(DMD)显示器或其他空间光调制器)、发射式显示器(例如，微发光二极管(uLED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、基于激光的显示器等)或其他类型的显示器。显示模块14A中的光源可包括uLED、OLED、LED、激光器、这些器件的组合或任何其他所需的发光部件。

光学系统14B可形成允许观察者(参见例如适眼区24处的观察者的眼睛)观察显示器14上的图像的透镜。可存在与用户的相应左眼和右眼相关联的两个光学系统14B(例如，用于形成左透镜和右透镜)。可存在至少两个显示模块14A(例如，在外壳20的相应左右镜腿部分内或其他地方)，其用于产生提供给每个相应光学系统14B的图像光。单个显示器14可为双眼产生图像，或者一对显示器14可用于显示图像。在具有多个显示器(例如，左眼显示器和右眼显示器)的配置中，可选择由光学系统14B中的部件形成的透镜的焦距和位置，使得显示器之间存在的任何间隙对于用户将是不可见的(例如，使得左显示器和右显示器的图像无缝地重叠或合并)。

如果需要，光学系统14B可包括部件(例如，光学组合器等)以允许来自真实世界图像或对象25的真实世界图像光与虚拟(计算机生成的)图像诸如图像光22中的虚拟图像在光学上组合。在这种类型的系统(有时称为增强现实系统)中，系统10的用户可查看真实世界内容和覆盖在真实世界内容之上的计算机生成的内容两者。基于相机的增强现实系统也可用于设备10中(例如，相机捕获对象25的真实世界图像并且将该内容与光学系统14B处的虚拟内容进行数字合并的布置)。

如果需要，系统10可包括无线电路和/或其他电路，以支持与计算机或其他外部装置(例如，向显示器14提供图像内容的计算机)通信。在操作期间，控制电路16可将图像内容提供给显示器14。可以远程接收该内容(例如，从耦接到系统10的计算机或其他内容源)和/或可以由控制电路16生成该内容(例如，文本、其他计算机生成的内容等)。由控制电路16提供给显示器14的内容可由适眼区24处的观察者观看。

图2是可在图1的系统10中使用的例示性显示器14的顶视图。如图2所示，近眼显示器14可包括一个或多个显示模块诸如显示模块14A，以及光学系统诸如光学系统14B。光学系统14B可包括光学元件诸如一个或多个波导26。波导26可包括由光学透明材料诸如塑料、聚合物、玻璃等所形成的一个或多个层叠基底(例如，层叠平面和/或弯曲层，在本文中有时称为“波导基底”)。

如果需要，波导26还可包括一层或多层全息记录介质(在本文中有时称为“全息介质”、“光栅介质”或“衍射光栅介质”)，在该全息记录介质上记录一个或多个衍射光栅(例如，全息相位光栅，在本文中有时称为“全息图”)。全息记录可存储为光敏光学材料诸如全息介质内的光学干涉图案(例如，不同折射率的交替区域)。该光学干涉图案可产生全息相位光栅，当用给定光源照射该全息相位光栅时，该全息相位光栅衍射光以产生全息记录的三维重建。全息相位光栅可以是用永久干涉图案编码的不可开关的衍射光栅，或者可以是可开关的衍射光栅，其中可以通过控制施加到全息记录介质的电场来调制射光。如果需要，可在相同体积的全息介质内记录多个全息相位光栅(全息图)(例如，叠加在相同体积的光栅介质内)。全息相位光栅可为例如体积全息图或光栅介质中的薄膜全息图。光栅介质可包括光聚合物、明胶诸如重铬酸盐明胶、卤化银、全息聚合物分散液晶或其他合适的全息介质。

波导26上的衍射光栅可包括全息相位光栅诸如体积全息图或薄膜全息图、元光栅或任何其他所需的衍射光栅结构。波导26上的衍射光栅还可包括形成在波导26中的基底的一个或多个表面上的表面凹凸光栅、由金属结构的图案形成的光栅等。衍射光栅可例如包括在相同体积的光栅介质内至少部分重叠的多个复用光栅(例如，全息图)(例如，用于以一个或多个对应的输出角度衍射不同颜色的光和/或来自不同输入角度范围内的光)。

显示引擎14A可包括准直光学器件34。准直光学器件34在本文中有时可称为目镜34、目镜透镜元件34、准直透镜34、光学器件34或透镜34。准直光学器件34可包括有助于将图像光22朝波导26定向的一个或多个透镜元件。如果需要，可省略准直光学器件34。如果需要，附加准直光学器件可光学地插置在显示模块14A和波导14B之间(例如，用于帮助将图像光22引导朝向波导)。I

如图2所示，显示模块14A可生成与要显示到适眼区24(在该适眼区处显示)的图像内容相关联的图像光22。在图2的示例中，显示模块14A包括准直光学器件34和光源44。光源44可产生图像光22(例如，在其中显示模块14A为发射式显示模块，光源44可包括诸如LED的光发射器的阵列的场景中)，或光源44可产生提供给显示模块14A中的空间光调制器的照明光。空间光调制器可通过图像数据调制照明光以产生图像光22(例如，包括如由图像数据识别的图像的图像光)。空间光调制器可以是透射式空间光调制器(例如，可包括诸如透射式LCD面板的透射式显示面板)或反射式空间光调制器(例如，可包括诸如DMD显示面板、LCOS显示面板、fLCOS显示面板等的反射式显示面板)。

可使用准直光学器件34对图像光22进行准直。光学系统14B可用于将从显示模块14A输出的图像光22呈现到适眼区24。光学系统14B可包括一个或多个光学耦合器诸如输入耦合器28、交叉耦合器32和输出耦合器30。在图2的示例中，输入耦合器28、交叉耦合器32和输出耦合器30形成在波导26处或其上。输入耦合器28、交叉耦合器32和/或输出耦合器30可完全入在波导26的基底层内、可部分嵌入在波导26的基底层内、可安装到波导26(例如，安装到波导26的外表面)等。

图2的示例仅为例示性的。可省略这些耦合器中的一个耦合器或多个耦合器(例如，交叉耦合器32)。光学系统14B可包括相对于彼此横向和/或竖直堆叠的多个波导。每个波导可包括耦合器28、耦合器32和耦合器30中的一个耦合器、两个耦合器、全部耦合器或不包括这些耦合器。如果需要，波导26可为至少部分弯曲的或弯折的。

波导26可经由全内反射沿其长度向下引导图像光22。输入耦合器28可被配置为将图像光22从显示模块14A耦合进波导26，而输出耦合器30可被配置为将图像光22从波导26内耦合到波导26外部并朝向适眼区24。如果需要，输入耦合器28可包括输入耦合棱镜。作为示例，显示模块14A可沿+Y方向发射朝向光学系统14B的图像光22。当图像光22撞击输入耦合器28时，输入耦合器28可重定向图像光22，使得该光在波导26内经由全内反射朝向输出耦合器30(例如，沿+X方向)传播。当图像光22撞击输出耦合器30时，输出耦合器30可将图像光22朝向窥眼箱24(例如，沿Y轴向后)离开波导26重新定向。例如，在交叉耦合器32形成在波导26处的场景中，交叉耦合器32可在图像光22沿波导26的长度向下传播时将该图像光重定向至一个或多个方向。

输入耦合器28、交叉耦合器32和输出耦合器30可基于反射光学器件和折射光学器件，或者可基于全息(例如，衍射)光学器件。在其中耦合器28、耦合器30和耦合器32由反射光学器件和折射光学器件形成的布置中，耦合器28、耦合器30和耦合器32可包括一个或多个反射器(例如，微镜、部分镜、装百叶窗镜、或其他反射器的阵列)。在耦合器28、耦合器30和耦合器32基于全息光学器件的布置中，耦合器28、耦合器30和耦合器32可包括衍射光栅(例如，体积全息图、表面凹凸光栅等)。可使用全息和反射光学器件的任何期望组合来形成耦合器28、30和32。

在本文中有时作为示例描述的一种合适的布置中，输出耦合器30由嵌入在波导26内的衍射光栅或微镜(例如，堆叠在透明聚合物波导基底之间的光栅介质上记录的体积全息图，嵌入插置在透明聚合物波导基底之间的聚合物层中的微镜阵列等)形成，而输入耦合器28包括安装到波导26的外表面(例如，由接触用于形成输出耦合器30的光栅介质或聚合物层的波导基底所限定的外表面)或衍射光栅结构的一个或多个层的棱镜。该示例仅为例示性的。

在图2的示例中，为了清楚起见，仅示出了单个光学系统14B和单个显示模块14A。在实践中，系统10可包括向第一光学系统14B提供图像光22以用于在第一适眼区24(例如，与用户的左眼对准的适眼区)处显示的第一显示模块14A，并且可包括向第二光学系统14B提供图像光22以用于在第二适眼区24(例如，与用户的右眼对准的适眼区)处显示的第二显示模块14A。为了清楚起见，在本文中将单个(例如，第一)显示模块14A和单个(例如，第一)光学系统14B的操作作为示例进行描述。

例如，第一显示模块14A和第一光学系统14B可向第一适眼区提供第一图像数据(例如，用于在用户的左眼处显示的图像帧流)。同时，第二显示模块14A和第二光学系统14B提供第二图像数据(例如，用于在用户的右眼处显示并且与由第一显示模块14A和第一光学系统14B提供给用户的左眼的图像帧流相对应的图像帧流)。为了确保显示图像的适当双眼视觉，第一显示模块14A和第一光学系统14A需要相对于第二显示模块14B和第二光学系统14B适当地对准。例如，该光学对准可在系统10的制造、组装、校准或测试期间(例如，在制造或组装系统中)执行。例如，这种工厂对准可补偿与系统10的制造容差相关联的光学未对准。此外，当系统10由最终用户使用时，显示模块和光学系统可能随着时间的推移而变得相对于彼此未对准(例如，由于冲击事件、制造容差、热效应、磨损等)。

如果该光学未对准未被校正，则用户可感知到提供给每个适眼区的图像中的不期望的未对准(例如，用户可能无法感知具有令人满意的双眼视觉的显示图像)。图3是示出光学未对准可由系统3的用户感知的图示。如图3所示，图像46可由第一(左)显示模块14A和第一(左)光学系统14B提供给第一适眼区24(例如，与用户的左眼对准的左适眼区)。对应图像50可由第二(右)显示模块14A和第二(右)光学系统14B提供给第二适眼区24(例如，与用户的右眼对准的右适眼区)。当第一显示模块14A和第一光学系统14B与第二显示模块14A和第二光学系统14B适当地对准时，图像46和50中的对象可被适当地显示并且由用户观看。然而，当第一显示模块14A和第一光学系统14B与第二显示模块14A和第二光学系统14B光学未对准时，图像46和50中的对象可能未对准(例如，通过偏移48)并且可能因此对用户而言显得不清楚或混乱。

系统10可执行光学对准操作以确保在左适眼区和右适眼区之间维持适当光学对准。光学对准操作可在系统10的组装/制造期间执行和/或可在系统10正由最终用户使用的时间内执行。在本文中作为示例描述的一种合适的布置中，显示模块14A中的每一者可包括机械对准结构，该机械对准结构可被调整以确保显示模块被光学地对准。

图4是具有机械对准结构的给定显示模块14A的横截面侧视图。图4的显示模块14A可用于形成向系统10的左适眼区和右适眼区提供图像光的显示模块中的一者或两者。如图4所示，显示模块14A可包括显示模块外壳52(本文中有时称为显示模块底盘52)。在图4的示例中，显示模块14A包括空间光调制器58和照明光学器件56。这仅是例示性的，并且在另一种合适的布置中，显示模块14A可以是发射式显示模块。

照明光学器件56和空间光调制器58可安装在显示模块外壳52内。照明光学器件56可向空间光调制器58提供照明光64。空间光调制器58可将图像调制到照明光64上以产生图像光22。可由准直光学器件34将图像光22引导朝向波导26的输入耦合器28(图2)。准直光学器件34可安装到显示模块外壳52(例如，在显示模块外壳52的开口端处)。

照明光学器件56可包括光源44。光源44可包括LED、OLED、uLED、激光器等。例如，如箭头66所示，照明光学器件56可包括发射第一颜色的照明光(例如，红色照明光)的第一光源44A、发射第二颜色的照明光(例如，绿色照明光)的第二光源44B和发射第三颜色的照明光(例如，蓝色照明光)的第三光源44C。该示例仅为例示性的。通常，每个光源44可发射任何期望颜色的光。如果需要，光源44A可用光源阵列替换，光源44B可用光源阵列替换，和/或光源44C可用光源阵列替换。如果需要，照明光学器件56可包括多于三个或少于三个光源44。

照明光学器件56中的每个光源44可发射照明光64的相应部分，如箭头66所示。照明光学器件56可包括诸如X板54的部分反射结构，其将由照明光学器件56中的每个光源44发射的光组合成照明光64(例如，照明光64可包括由光源44A、44B和44C发射的红色光、绿色光和蓝色光)。例如，X板54可包括反射一些波长的光并同时透射其他波长的光的一对部分反射板。如果需要，X板54可被设置有帮助支撑X板54的光楔(为了清楚起见，在图4中未示出)。例如，X板54可由光楔的表面上的涂层或层形成。在照明光学器件56中提供光楔以用于支撑X板54的场景中，X板和光楔有时可统称为棱镜(例如，棱镜54)。

照明光64可包括由光源44A生成的照明光(例如，红光)、由光源44B生成的照明光(例如，绿光)和/或由光源44C生成的照明光(例如，蓝光)。X板54可向空间光调制器58提供照明光64。如果需要，可使用透镜元件(为了清楚起见，图3中未示出)来帮助将照明光64从照明光学器件56引导到空间光调制器58。

空间光调制器58可包括棱镜80和反射式显示面板诸如显示面板68。显示面板68可以是DMD面板、LCOS面板、fLCOS面板或其他反射式显示面板。如果需要，显示面板68可安装到显示模块外壳52。棱镜80可将照明光64引导到显示面板68(例如，显示面板68上的不同像素)上。控制电路16(图1)可控制显示面板68以在每个像素位置处选择性地反射照明光64以产生图像光22(例如，具有如由显示面板68调制到照明光上的图像的图像光)。棱镜80可将图像光22引导朝向准直光学器件34。准直光学器件34可将图像光22引导出显示模块14A并且引导朝向输入耦合器28(图2)。

显示模块14A的位置和/或取向可被机械地调整以确保该显示模块与系统10中的其他显示模块14A光学地对准(例如，以减轻向左适眼区和右适眼区提供图像光的显示模块和光学系统之间的光学未对准)。如果需要，可使用机械对准结构(诸如机械对准结构72)来机械地调整显示模块14A本身的取向。机械对准结构72可以是电和/或机械致动的。机械对准结构72可耦合到显示模块外壳52。机械对准结构72可旋转整个显示模块外壳52并且因此旋转显示模块14A。

例如，机械对准结构72可使显示模块外壳52围绕一个或多个轴线(诸如轴线74)旋转。该旋转可致使准直光学器件34的光轴62围绕轴线74旋转。例如，在第一设置中，机械对准结构72可定向显示模块14A以使得光轴62指向箭头78的方向。在第二设置中，机械对准结构72可定向显示模块14A以使得光轴62指向箭头78的方向。该示例仅为例示性的。如果需要，机械对准结构72可使显示模块外壳52围绕多于一个轴线旋转和/或可执行显示模块外壳52的机械平移(例如，平行于图4的X、Y和/或Z轴)。此旋转可帮助确保显示模块14A被适当地对准以用于向用户提供令人满意的双眼视觉。

如果需要，机械对准结构(诸如机械对准结构84)可机械地调整准直光学器件34相对于显示模块14A的其余部分的位置和/或取向(例如，而不调整显示模块外壳52或容纳在显示模块外壳52内的其他部件的位置或取向)。机械对准结构84可包括例如压电驱动的挠曲台。因此，机械对准结构84在本文中有时可称为挠曲台84。准直光学器件34可安装在目镜外壳60(本文中有时称为目镜镜筒60或透镜外壳60)内。挠曲台84可使用粘合剂82来安装到显示模块外壳52。

挠曲台84可将目镜外壳60耦合到显示模块外壳52。挠曲台84可接收控制信号(例如，来自图1的控制电路16)，该控制信号致使挠曲台84调整目镜外壳60以及因此准直光学器件34相对于显示模块外壳52的机械位置。例如，挠曲台84可用于在平行于图4的X、Y和/或Z轴的方向上平移目镜外壳60相对于空间光调制器58的位置。此机械平移可帮助确保显示模块14A被适当地对准以用于向用户提供令人满意的双眼视觉。

如果需要，可相对于显示模块外壳52调整显示面板68的位置和/或取向。例如，机械对准结构(诸如机械对准结构70)可机械地调整显示面板68相对于显示模块14A的其余部分的位置和/或取向。此机械平移可帮助确保显示模块14A被适当地对准以用于向用户提供令人满意的双眼视觉。

图4的示例仅仅是例示性的。机械对准结构84、70和72中的一者、两者或全部三者可用于执行针对显示模块14A的光学对准操作(例如，机械对准结构84、70和/或72可被省略)。在省略挠曲台84的场景中，可使用粘合剂82将目镜外壳60安装到显示模块外壳54。如果需要，显示模块14A可附加地或另选地执行数字对准操作(例如，其中将图像数据提供给显示面板的区域的子集以补偿与系统10中的其他显示模块的光学未对准的对准操作)。机械对准结构72、84和70可以是机械可调整的、电可调整的、机电可调整的等(例如，机械对准结构72、84和70可包括微机电系统(MEMS)结构、压电结构、致动器、或用于调整显示模块14A中的一些或全部的机械位置的任何其他期望结构)。

图5是示出挠曲台84可如何机械地平移目镜外壳60相对于显示模块14A的其余部分的位置的前视图(例如，如沿图4的箭头86的方向截取)。如图5所示，显示模块14A可包括耦合到目镜外壳60的相对的第一侧和第二侧的第一对挠曲台84H。显示模块14A可附加地或另选地包括耦合到目镜外壳60的相对的第三侧和第四侧的第二对挠曲台84V。挠曲台84H可在第一方向上平移目镜外壳60相对于显示模块14A的其余部分的位置，如箭头88所示。挠曲台84V可在第二方向上平移目镜外壳60相对于显示模块14B的其余部分的位置，如箭头90所示。挠曲台84H和84V因此可被结合使用以执行目镜外壳60的任何期望的二维平移，从而用于确保与其他显示模块的适当光学对准。如果需要，可省略挠曲台84H或挠曲台84V。如果需要，可使用其他机械和/或机电结构来调整目镜外壳60的位置和/或取向。

图6是示出显示模块14A可如何执行数字对准操作的图示。如图6所示，控制电路16可控制第一显示模块14A以仅在对应视场91的第一区域内产生图像数据92(例如，用于在左适眼区处显示)。控制电路16可控制第二显示模块14A以仅在对应视场93的第二区域内产生图像数据94(例如，用于在右适眼区处显示)。图像数据92的位置可不同于图像数据94的位置，使得位置的差异补偿左适眼区和右适眼区之间的光学未对准的效应。图像数据92和/或94的位置可随时间的推移而改变以补偿可能发生的未对准的任何改变。

控制电路16可通过仅为显示面板68中的像素的子集提供图像数据和/或通过仅向显示面板68中的该像素子集提供照明光64来控制图像数据92和图像数据94的位置。当光学未对准随时间的推移而改变时，显示面板68中的像素的子集可改变，使得由反射式显示面板产生的图像光补偿光学未对准的任何改变。以此方式执行数字对准可导致整个适眼区处的较小图像(例如，因为在给定时间仅使用反射式显示面板的视场的子集以允许该子集的空间随时间的推移而改变)。然而，左适眼区和右适眼区之间的感知对准的改进可补偿所显示图像的大小的任何此类减小。

显示模块14A可仅执行数字对准(例如，如图6所示)或可除了使用图4的机械对准结构84、70和72中的一者或多者的机械对准之外还执行数字对准。这些对准技术中的一者或多者的组合可帮助确保随着时间的推移维持左适眼区和右适眼区之间的适当光学对准。

图7是可由系统10执行以补偿左适眼区和右适眼区之间的光学未对准的例示性操作的流程图。这些操作可在系统10的组装/制造期间和/或在最终用户使用系统10期间执行。

在操作96处，系统10可检测左适眼区和右适眼区之间的光学未对准。如果需要，系统10可检测光学未对准的存在和数量/方向两者。例如，系统10可包括一个或多个光学未对准传感器(在本文中有时称为光学对准传感器)。光学未对准传感器可监测左适眼区和右适眼区之间的任何光学未对准。如果需要，光学未对准传感器可检测未对准的量和/或方向。在其中在系统10的组装/制造期间执行图7的操作的场景中，如果需要，可使用不是系统10的一部分的外部光学未对准传感器来检测光学未对准。

在操作98处，系统10可补偿在左适眼区和右适眼区之间检测到的光学未对准(例如，基于如在处理操作96的同时检测到的光学未对准)。例如，系统10可使用机械对准结构72来旋转整个显示模块外壳52和显示模块14A(在操作100处)。系统10可附加地或可另选地使用挠曲台84来平移目镜外壳60的位置(在操作102处)。系统10可附加地或另选地使用机械对准结构70来平移和/或旋转显示面板68的位置(在操作104处)。如图6所示，系统10可通过改变在左适眼区和右适眼区之间被提供有图像数据的视场的部分来附加地或另选地执行数字未对准校正(在图7的操作106处)。

系统10可执行操作100、102、104和106中的一者、多于一者或全部以补偿在处理操作96的同时检测到的光学未对准。操作100、102、104和106中的一者或多者可被省略。例如，可基于在处理操作96的同时检测到的光学未对准的方向和/或量值来确定在步骤100、102、104和106处执行的每个调整的方向和/或量值。在其中当系统10由最终用户使用时执行图7的步骤的场景中，处理可循环回到操作96，如路径108所示，以允许基于来自光学未对准检测的反馈的数字和/或机械对准的更新。系统10可由此连续地或周期性地监测系统10的左适眼区和右适眼区之间的光学对准/未对准的任何改变，因此对应显示模块14A中的一者或两者可被调整以减轻对准/未对准的随时间推移的改变。

如果需要，系统10可包括用于检测左适眼区和右适眼区之间的光学未对准(例如，在图7的操作96的处理期间)的光学未对准传感器。在本文中作为示例描述的一种合适的布置中，光学未对准传感器可被集成到光学未对准检测模块中。图8是示出可如何使用光学未对准检测模块来检测左适眼区和右适眼区之间的未对准的横截面顶视图。

如图8所示，系统10可包括光学未对准检测模块112。光学未对准检测模块112可集成在外壳部分110内。外壳部分110可例如形成图1的外壳20的一部分。在本文中作为示例描述的一种合适的布置中，外壳部分110可以是外壳20的鼻梁部分。系统10可包括第一波导26(诸如波导26A)并且可包括第二波导26(诸如波导26B)。外壳部分110可将波导26A耦合到波导26B。

波导26B可接收来自第一显示模块14A的图像光22B(例如，包含图3的图像46的图像光)。波导26A可接收来自第二显示模块14A的图像光22A(例如，包含图3的图像50的图像光)。波导26B可具有将图像光22B的第一部分耦合出波导26B并且朝向第一适眼区24B(例如，左适眼区)的输出耦合器30B。输出耦合器30B可使图像光22B的第二部分通过而不将图像光22B的第二部分耦合或衍射出波导26B。波导26B可包括附加输出耦合器116B(例如，一组衍射光栅、装百叶窗镜、输出耦合棱镜等)。输出耦合器116B可将图像光22B的第二部分耦合出波导26B并且耦合到外壳部分110中。

类似地，波导26A可具有将图像光22A的第一部分耦合出波导26A并且朝向第一适眼区24A(例如，右适眼区)的输出耦合器30A。输出耦合器30A可使图像光22A的第二部分通过而不将图像光22A的第二部分耦合或衍射出波导26A。波导26A可包括附加输出耦合器116A(例如，一组衍射光栅、装百叶窗镜、输出耦合棱镜等)。输出耦合器116A可将图像光22A的第二部分耦合出波导26A并且耦合到外壳部分110中。

光学未对准检测模块112可具有第一图像传感器114A和第二图像传感器114B(例如，CMOS图像传感器、四单元图像传感器、其他类型的图像传感器等)。外壳部分110可包括将图像光22A从输出耦合器116A引导朝向图像传感器114A的透镜元件118A。外壳部分110还可包括将图像光22B从输出耦合器116B引导朝向图像传感器114B的透镜元件118B。图像传感器114A和114B可从图像光22A和22B收集图像传感器数据，并且可处理图像传感器数据以检测适眼区24A和24B之间的任何光学未对准(例如，控制电路16可使用图像光22A和22B来检测与图3的箭头48相关联的光学未对准)。该图像数据可用于确定何时以及如何调整显示模块14A中的一者或两者以补偿未对准(例如，在处理图7的操作98的同时)。作为一个示例，可照亮显示面板68中的特定像素。图像传感器114A和114B上的所得图像可然后用于计算左适眼区和右适眼区之间的相对未对准。可经由多个像素进行相对计时测量。

在图8的示例中，外壳部分110包括用于检测适眼区24A和24B之间的光学未对准的两个图像传感器。这仅为例示性的。在另一种合适的布置中，外壳部分110可包括用于检测适眼区24A和24B之间的光学未对准的单个图像传感器。图9是在一种合适的示例中的外壳部分110的横截面顶视图，其中外壳部分110包括用于检测光学未对准的单个图像传感器。

如图9所示，外壳部分110可包括第一镜120、第二镜122、第三镜124、部分反射分束器126、透镜元件128和单个图像传感器114。镜120可接收来自输出耦合器116A(图8)的图像光22A并且可朝向镜122反射图像光22A。镜122可朝向部分反射分束器126反射图像光22A。同时，镜124可接收来自输出耦合器116B(图8)的图像光22B并且可朝向部分反射分束器126反射图像光22B。部分反射分束器126可组合图像光22B和图像光22A并且可经由透镜元件128将图像光提供给图像传感器114。图像传感器114可从图像光中收集图像传感器数据并且可处理图像传感器数据以检测适眼区24A和24B之间的任何光学未对准。

图10是示出系统10可如何补偿左适眼区和右适眼区之间的光学未对准的图示。如图10所示，当存在光学未对准时，提供给适眼区中的一者(例如，适眼区24A)的图像数据132将相对于提供给另一适眼区(例如，适眼区24B)的图像数据134未对准。系统10可检测该未对准的存在、量值和/或方向(例如，在处理图7的操作96的同时)。通过机械地调整显示模块14A中的一者或两者中的一些或全部(例如，在处理图7的操作100、102和104的同时)和/或执行数字对准操作(例如，在处理图7的操作106的同时)，如图10的箭头136所示，控制电路16可确保图像数据132与图像数据134适当地对准。这可允许用户以令人满意的双眼视觉跨两个适眼区感知图像数据。

如果需要，系统10可包括用于检测光学未对准的光学发射器、光学传感器和回射光栅。图11是示出系统10可如何包括用于检测光学未对准的光学发射器、光学传感器和回射光栅的图示。如图11所示，系统10可包括第一外壳部分20A，其包括用于向第一适眼区提供光的第一波导(例如，外壳部分20A可包括用于向图8的适眼区24B提供光的波导26B)。系统10还可包括第二外壳部分20B(例如，外壳的左镜腿部分)。

光发射器140可安装在第二外壳部分20B内。光发射器140可发射光142(例如，除待提供给适眼区的图像光以外的光)。作为一个示例，光142可以红外或近红外波长来发射。外壳部分20A可包括一个或多个回射光栅诸如回射光栅144。回射光栅144可被放置在跨外壳部分20A的不同位置处并且可与用于形成图2的耦合器28、30或32的光栅分离。回射光栅144可包括表面起伏光栅、薄膜全息图、体全息图、元光栅或任何其他期望的衍射光栅结构。如果需要，回射光栅144可用镜或其他反射结构来替换。

回射光栅144可朝向用户的面部(例如，面部148)反射光142。光142可作为反射光142'从面148反射。外壳部分20A可包括一个或多个光学传感器146。作为一个示例，光学传感器146可包括光反射传感器(例如，产生与所接收的光子的数量相对应的电压的单像素传感器)。光学传感器146可放置在跨外壳部分20A的不同位置处。光学传感器可接收反射光142'并且可从反射光142'中收集光学传感器数据(例如，电压值)。控制电路16可处理光学传感器数据以估计外壳部分20A和面部148之间的距离。此估计距离的随时间推移的改变可指示可在处理图7的步骤98的同时补偿的光学未对准或光学未对准的改变。图11的示例仅为例示性的。在外壳部分20A中可存在多于两个回射光栅144和/或可存在多于两个光学传感器146。如果需要，回射光栅144还可用于执行注视跟踪操作。虽然图11仅示出了系统10的一侧(例如，针对用户面部的左侧)，但类似结构也可设置在系统10的另一侧(例如，针对用户面部的右侧)。可比较由光学传感器针对每一侧捕获的数据以检测左适眼区和右适眼区之间的未对准。

根据一个实施方案，提供了一种显示系统，该显示系统包括：波导；输入耦合器，该输入耦合器在该波导上并且被配置为将图像光耦合到该波导中；输出耦合器，该输出耦合器在该波导上并且被配置为将该图像光耦合出该波导；和显示模块，该显示模块被配置为产生该图像光，该显示模块包括：显示模块外壳；至少一个光源，该至少一个光源在该显示模块外壳内；准直光学器件，该准直光学器件被安装到该显示模块外壳并且具有光轴，该准直光学器件被配置为将该图像光引导朝向该输入耦合器；和对准结构，该对准结构被配置为调整该光轴相对于该波导的位置。

根据另一个实施方案，该对准结构被配置为使该显示模块外壳围绕轴线机械地旋转。

根据另一个实施方案，该显示模块包括：透镜外壳，该准直光学器件安装在该透镜外壳内；和一组压电驱动挠曲台，该组压电驱动挠曲台将该透镜外壳耦合到该显示模块外壳，该组压电驱动挠曲台被配置为相对于该显示模块外壳沿第一轴线机械地平移该透镜外壳。

根据另一个实施方案，该显示模块包括一组附加压电驱动挠曲台，该组附加压电驱动挠曲台将该透镜外壳耦合到该显示模块外壳，该组附加压电驱动挠曲台被配置为相对于该显示模块外壳沿第二轴线机械地平移该透镜外壳，该第二轴线与该第一轴线正交。

根据另一个实施方案，该显示模块包括反射式显示面板，该反射式显示面板被安装到该显示模块外壳并且被配置为通过使用图像数据来调制由该至少一个光源发射的照明光而产生该图像光。

根据另一个实施方案，该显示模块包括附加对准结构，该附加对准结构被配置为调整该反射式显示面板相对于该显示模块外壳的位置。

根据另一个实施方案，该显示模块包括反射式显示面板，该反射式显示面板被安装到该显示模块外壳并且被配置为通过使用图像数据来调制由该至少一个光源发射的照明光而产生该图像光，该对准结构被配置为调整该反射式显示面板相对于该显示模块外壳的位置。

根据另一个实施方案，该显示模块包括透镜外壳，该准直光学器件安装在该透镜外壳内，该对准结构将该透镜外壳耦合到该显示模块外壳，并且该对准结构被配置为沿至少一个轴线机械地平移该透镜外壳相对于该显示模块外壳的位置。

根据另一个实施方案，该显示模块包括显示面板，该显示面板安装在该显示面板外壳内并且具有像素，该显示面板被配置为通过使用该像素的子集来使用图像数据调制由该至少一个光源产生的照明光而产生该图像光，并且该显示系统包括控制电路，该控制电路被配置为改变由该显示面板使用的该像素的子集。

根据另一个实施方案，该显示系统包括：附加波导；附加输入耦合器，该附加输入耦合器在该附加波导上并且被配置为将附加图像光耦合到该附加波导中；附加输出耦合器，该附加输出耦合器在该附加波导上并且被配置为将该附加图像光耦合出该附加波导；附加显示模块，该附加显示模块被配置为产生该附加图像光；光学对准传感器，该光学对准传感器被配置为检测该显示模块相对于该附加显示模块的位置；和控制电路，该控制电路被配置为控制该机械对准结构以基于由该光学对准传感器检测的该位置来机械地调整该光轴相对于该波导的该位置。

根据另一个实施方案，该光学对准传感器包括至少一个图像传感器，该至少一个图像传感器被配置为接收来自该波导的该图像光的一部分和来自该附加波导的该附加图像光的一部分。

根据另一个实施方案，该输出耦合器被配置为使该图像光的该部分传递到该波导上的第一附加输出耦合器，该第一附加输出耦合器被配置为将该图像光的该部分耦合出该波导并且朝向该光学对准传感器，该附加输出耦合器被配置为将该附加图像光的该部分传递到该附加波导上的第二附加输出耦合器，并且该第二附加输出耦合器被配置为将该附加图像光的该部分耦合出该波导并且朝向该光学对准传感器。

根据另一个实施方案，该至少一个图像传感器包括第一图像传感器和第二图像传感器，该第一图像传感器被配置为接收该图像光的该部分，并且该第二图像传感器被配置为接收该附加图像光的该部分。

根据另一个实施方案，该至少一个图像传感器包括单个图像传感器，该显示系统包括：第一镜；第二镜；第三镜；和部分反射分束器，该第一镜被配置为朝向该第二镜反射该图像光的该部分，该第二镜被配置为朝向该部分反射分束器反射该图像光的该部分，该第三镜被配置为朝向该部分反射分束器反射该附加图像光的该部分，并且该部分反射分束器被配置为将该图像光的该部分和该图像光的该附加部分引导朝向该单个图像传感器。

根据另一个实施方案，该光学对准传感器包括：第一光发射器，该第一光发射器被配置为发射第一红外光；第一组回射光栅，该第一组回射光栅在该波导上并且被配置为衍射该第一红外光；第二光发射器，该第二光发射器被配置为发射第二红外光；第二组回射光栅，该第二组回射光栅在该附加波导上并且被配置为衍射该第二红外光；第一组光反射传感器，该第一组光反射传感器在该第一波导上并且被配置为基于由该第一组回射光栅衍射的该第一红外光的反射版本来生成第一组电压；和第二组光反射传感器，该第二组光反射传感器在该第二波导上并且被配置为基于由该第二组回射光栅衍射的该第二红外光的反射版本来生成第二组电压，该控制电路被配置为控制该机械对准结构以基于该第一组电压和该第二组电压来机械地调整该光轴相对于该波导的该位置。

根据一个实施方案，提供了一种显示系统，该显示系统包括：第一显示模块，该第一显示模块被配置为产生第一图像光；第二显示模块，该第二显示模块被配置为产生第二图像光；第一波导，该第一波导具有第一输出耦合器和第二输出耦合器，该第一输出耦合器被配置为将第一图像光的第一部分耦合出该第一波导；第二波导，该第二波导具有第三输出耦合器和第四输出耦合器，该第三输出耦合器被配置为将该第二图像光的第一部分耦合出该第二波导；外壳部分，该外壳部分将该第一波导耦合到该第二波导；至少一个图像传感器，该至少一个图像传感器在该外壳部分中，该第二输出耦合器被配置为将该第一图像光的第二部分耦合出该第一波导并且朝向该外壳部分中的该至少一个图像传感器，该第四输出耦合器被配置为将该第二图像光的第二部分耦合出该第二波导并且朝向该外壳部分中的该至少一个图像传感器，并且该至少一个图像传感器被配置为基于该第一图像光的该第二部分和该第二图像光的该第二部分来生成图像传感器数据；和控制电路，该控制电路被配置为基于由该至少一个图像传感器生成的该图像传感器数据来识别该第一图像光相对于该第二图像光的位置。

根据另一个实施方案，该控制电路被配置为机械地调整该第一显示模块以补偿所识别的光学未对准。

根据另一个实施方案，该控制电路被配置为机械地调整该第二显示模块以补偿所识别的光学未对准。

根据另一个实施方案，该控制电路被配置为改变由该第一显示模块用来产生该第一图像光的像素的子集以补偿所识别的光学未对准。

根据一个实施方案，提供了一种显示系统，该显示系统包括：外壳，该外壳具有第一外壳部分和第二外壳部分；显示模块，该显示模块在该第一外壳部分中并且被配置为产生图像光，该显示模块具有被配置为透射该图像光的准直光学器件并且该准直光学器件具有光轴；波导，该波导在该第二外壳部分中并且被配置为引导该图像光；红外光发射器，该红外光发射器在该第一外壳部分中并且被配置为发射红外光；一组回射光栅，该组回射光栅在该第一外壳部分中并且被配置为反射该红外光；一组光学传感器，该组光学传感器在该第一外壳部分中并且被配置为基于所反射的红外光来产生电压；和控制电路，该控制电路被配置为基于由该组光学传感器产生的该电压来机械地调整该光轴的取向。

前述内容仅为示例性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

Claims (20)

1.一种显示系统，包括：

波导；

输入耦合器，所述输入耦合器在所述波导上并且被配置为将图像光耦合到所述波导中；

输出耦合器，所述输出耦合器在所述波导上并且被配置为将所述图像光耦合出所述波导；以及

显示模块，所述显示模块被配置为产生所述图像光，所述显示模块包括：

显示模块外壳，

至少一个光源，所述至少一个光源在所述显示模块外壳内，准直光学器件，所述准直光学器件被安装到所述显示模块外壳并且具有光轴，所述准直光学器件被配置为将所述图像光引导朝向所述输入耦合器，和

对准结构，所述对准结构被配置为调整所述光轴相对于所述波导的位置。

2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述对准结构被配置为使所述显示模块外壳围绕轴线机械地旋转。

3.根据权利要求2所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

透镜外壳，所述准直光学器件安装在所述透镜外壳内；以及

一组压电驱动挠曲台，所述一组压电驱动挠曲台将所述透镜外壳耦合到所述显示模块外壳，其中所述一组压电驱动挠曲台被配置为相对于所述显示模块外壳沿第一轴线机械地平移所述透镜外壳。

4.根据权利要求3所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

一组附加压电驱动挠曲台，所述一组附加压电驱动挠曲台将所述透镜外壳耦合到所述显示模块外壳，其中所述一组附加压电驱动挠曲台被配置为相对于所述显示模块外壳沿第二轴线机械地平移所述透镜外壳，所述第二轴线与所述第一轴线正交。

5.根据权利要求3所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

反射式显示面板，所述反射式显示面板被安装到所述显示模块外壳并且被配置为通过使用图像数据来调制由所述至少一个光源发射的照明光而产生所述图像光。

6.根据权利要求5所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

附加对准结构，所述附加对准结构被配置为调整所述反射式显示面板相对于所述显示模块外壳的位置。

7.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

反射式显示面板，所述反射式显示面板被安装到所述显示模块外壳并且被配置为通过使用图像数据来调制由所述至少一个光源发射的照明光而产生所述图像光，其中所述对准结构被配置为调整所述反射式显示面板相对于所述显示模块外壳的位置。

8.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

透镜外壳，其中所述准直光学器件安装在所述透镜外壳内，所述对准结构将所述透镜外壳耦合到所述显示模块外壳，并且所述对准结构被配置为沿至少一个轴线机械地平移所述透镜外壳相对于所述显示模块外壳的位置。

9.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述显示模块还包括：

显示面板，所述显示面板安装在所述显示面板外壳内并且具有像素，其中所述显示面板被配置为通过使用所述像素的子集来使用图像数据调制由所述至少一个光源产生的照明光而产生所述图像光，并且其中所述显示系统包括控制电路，所述控制电路被配置为改变由所述显示面板使用的所述像素的子集。

10.根据权利要求1所述的显示系统，还包括：

附加波导；

附加输入耦合器，所述附加输入耦合器在所述附加波导上并且被配置为将附加图像光耦合到所述附加波导中；

附加输出耦合器，所述附加输出耦合器在所述附加波导上并且被配置为将所述附加图像光耦合出所述附加波导；

附加显示模块，所述附加显示模块被配置为产生所述附加图像光；

光学对准传感器，所述光学对准传感器被配置为检测所述显示模块相对于所述附加显示模块的位置；以及

控制电路，所述控制电路被配置为控制所述机械对准结构以基于由所述光学对准传感器检测的所述位置来机械地调整所述光轴相对于所述波导的所述位置。

11.根据权利要求10所述的显示系统，其中所述光学对准传感器包括：

至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器被配置为接收来自所述波导的所述图像光的一部分和来自所述附加波导的所述附加图像光的一部分。

12.根据权利要求11所述的显示系统，其中所述输出耦合器被配置为使所述图像光的所述部分传递到所述波导上的第一附加输出耦合器，所述第一附加输出耦合器被配置为将所述图像光的所述部分耦合出所述波导并且朝向所述光学对准传感器，所述附加输出耦合器被配置为将所述附加图像光的所述部分传递到所述附加波导上的第二附加输出耦合器，并且所述第二附加输出耦合器被配置为将所述附加图像光的所述部分耦合出所述波导并且朝向所述光学对准传感器。

13.根据权利要求12所述的显示系统，其中所述至少一个图像传感器包括第一图像传感器和第二图像传感器，所述第一图像传感器被配置为接收所述图像光的所述部分，并且所述第二图像传感器被配置为接收所述附加图像光的所述部分。

14.根据权利要求12所述的显示系统，其中所述至少一个图像传感器包括单个图像传感器，所述显示系统还包括：

第一镜；

第二镜；

第三镜；以及

部分反射分束器，其中所述第一镜被配置为朝向所述第二镜反射所述图像光的所述部分，所述第二镜被配置为朝向所述部分反射分束器反射所述图像光的所述部分，所述第三镜被配置为朝向所述部分反射分束器反射所述附加图像光的所述部分，并且所述部分反射分束器被配置为将所述图像光的所述部分和所述图像光的所述附加部分引导朝向所述单个图像传感器。

15.根据权利要求10所述的显示系统，其中所述光学对准传感器包括：

第一光发射器，所述第一光发射器被配置为发射第一红外光；

第一组回射光栅，所述第一组回射光栅在所述波导上并且被配置为衍射所述第一红外光；

第二光发射器，所述第二光发射器被配置为发射第二红外光；

第二组回射光栅，所述第二组回射光栅在所述附加波导上并且被配置为衍射所述第二红外光；

第一组光反射传感器，所述第一组光反射传感器在所述第一波导上并且被配置为基于由所述第一组回射光栅衍射的所述第一红外光的反射版本来生成第一组电压；以及

第二组光反射传感器，所述第二组光反射传感器在所述第二波导上并且被配置为基于由所述第二组回射光栅衍射的所述第二红外光的反射版本来生成第二组电压，其中所述控制电路被配置为控制所述机械对准结构以基于所述第一组电压和所述第二组电压来机械地调整所述光轴相对于所述波导的所述位置。

16.一种显示系统，包括：

第一显示模块，所述第一显示模块被配置为产生第一图像光；

第二显示模块，所述第二显示模块被配置为产生第二图像光；

第一波导，所述第一波导具有第一输出耦合器和第二输出耦合器，其中所述第一输出耦合器被配置为将第一图像光的第一部分耦合出所述第一波导；

第二波导，所述第二波导具有第三输出耦合器和第四输出耦合器，其中所述第三输出耦合器被配置为将所述第二图像光的第一部分耦合出所述第二波导；

外壳部分，所述外壳部分将所述第一波导耦合到所述第二波导；

至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器在所述外壳部分中，其中所述第二输出耦合器被配置为将所述第一图像光的第二部分耦合出所述第一波导并且朝向所述外壳部分中的所述至少一个图像传感器，其中所述第四输出耦合器被配置为将所述第二图像光的第二部分耦合出所述第二波导并且朝向所述外壳部分中的所述至少一个图像传感器，并且其中所述至少一个图像传感器被配置为基于所述第一图像光的所述第二部分和所述第二图像光的所述第二部分来生成图像传感器数据；以及

控制电路，所述控制电路被配置为基于由所述至少一个图像传感器生成的所述图像传感器数据来识别所述第一图像光相对于所述第二图像光的位置。

17.根据权利要求16所述的显示系统，其中所述控制电路被配置为机械地调整所述第一显示模块以补偿所识别的光学未对准。

18.根据权利要求17所述的显示系统，其中所述控制电路被配置为机械地调整所述第二显示模块以补偿所识别的光学未对准。

19.根据权利要求16所述的显示系统，其中所述控制电路被配置为改变由所述第一显示模块用来产生所述第一图像光的像素的子集以补偿所识别的光学未对准。

20.一种显示系统，包括：

外壳，所述外壳具有第一外壳部分和第二外壳部分；

显示模块，所述显示模块在所述第一外壳部分中并且被配置为产生图像光，其中所述显示模块具有被配置为透射所述图像光的准直光学器件并且其中所述准直光学器件具有光轴；

波导，所述波导在所述第二外壳部分中并且被配置为引导所述图像光；

红外光发射器，所述红外光发射器在所述第一外壳部分中并且被配置为发射红外光；

一组回射光栅，所述一组回射光栅在所述第一外壳部分中并且被配置为反射所述红外光；

一组光学传感器，所述一组光学传感器在所述第一外壳部分中并且被配置为基于所反射的红外光来产生电压；以及

控制电路，所述控制电路被配置为基于由所述一组光学传感器产生的所述电压来机械地调整所述光轴的取向。