CN118169876A - 具有枢转成像光导的头戴式显示器 - Google Patents

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Abstract

框架针对观看者的头部来支撑显示装置。被安装于框架内的投影器生成载像光的射束。耦合到框架的向前部分的光导具有：波导；在波导上形成以用于将载像光束引导到波导中的入耦合衍射光学器件；在波导上形成以用于在第一维度上对来自入耦合衍射光学器件的各个载像光束进行扩展的转向光学器件；以及在波导上形成以用于在与第一维度正交的第二维度上对各个载像光束进行扩展并且在观看者眼箱内形成虚拟图像的出耦合衍射光学器件。底座在观看者的前面对光导进行支撑并且提供用于波导相对于投影器的角度调节的铰链。

Description

具有枢转成像光导的头戴式显示器
本申请为分案申请，其母案的发明名称为“具有枢转成像光导的头戴式显示器”，申请日为2017年1月5日，申请号为201780005793.8。
技术领域
本发明一般涉及电子显示器，以及更特别地涉及使用成像光导来将载像光传送给观看者的头戴式(近眼式)显示器。
背景技术
一直在针对包括军事应用、商业应用、工业应用、消防应用和娱乐应用在内的一系列各种各样的用途而开发包括单眼和双眼近眼式显示器在内的头戴式显示器(HMD)。对于这些应用中的许多应用而言，在形成可以被虚拟地叠加在处于HMD用户的视场中的显示世界图像上的虚拟图像方面存在特定的价值。结合了各种类型的波导的成像光导在狭窄的空间中将载像光中继转发给观看者，以用于将虚拟图像引导到观看者的瞳孔并且使得能够实现这种叠加功能。
在常规的成像光导中，通过诸如入耦合(in-coupling)衍射光栅之类的输入光耦合将来自图像源的经准直的角度相关光束耦合到一般被称为波导的光导基板中，该输入光耦合可以在基板的表面上形成或者被埋入基板内。其他类型的衍射光学器件可以被用作输入耦合，包括由诸如全息聚合物分散液晶(HPDLC)之类的具有可变折射率的交替式材料或者体积全息图所形成的衍射结构。衍射光学器件还可以被形成为表面起伏衍射光栅(surface relief diffraction gratings)。可以通过类似的输出光耦合将准直光束引导到波导外，该输出光耦合也可以采取衍射光学器件的形式。从波导射出的经准直的角度相关射束在离波导的适眼距离(eye relief distance)处进行叠覆，从而形成出射光瞳，在该出射光瞳内可以查看由图像源生成的虚拟图像。通过其可以在适眼距离处查看虚拟图像的出射光瞳区域被称为“眼箱(eyebox)”。
还可以将输出耦合布置用于扩大出射光瞳。例如，可以通过以下方式来在一个维度上扩大准直射束：通过在准直射束沿着输出耦合传播所处的方向上部分地偏移准直射束的被反射部分，或者通过沿着波导将来自不同位置的具有不同角度的准直射束射出，以在离波导的适眼距离处更有效地使准直射束进行叠覆。
在输入耦合与输出耦合之间沿着波导定位的所谓的“转向光学器件”可以被用于在第二维度上扩展光瞳大小。该扩展可以通过以下方式来实现：通过偏移准直射束的被反射部分以扩大射束自身的第二维度，或者通过将准直射束引导到输出耦合的不同区域，如此从不同位置射出具有不同角度的准直射束，以在眼箱内更有效地进行叠覆。转向光学器件还可以采取衍射光学器件的形式，以及特别是当位于输入耦合与输出耦合的衍射光栅之间时，还可以被称为中间光栅。
成像光导光学器件形成虚拟图像，该虚拟图像具有被定位在一定距离之外并且定位在观察者的视场内的真实对象的外观。如对于成像领域技术人员已知的是，通过从光学系统提供给眼睛的光射线的发散来综合模拟虚拟图像。这种光学效应形成了使其似乎在观察者的视场中的给定位置和距离处出现的“虚拟图像”；在射线实际进行发散所出自于的视场中并不存在对应的“真实”对象。所谓的“增强现实”观看系统通常采用虚拟成像系统来提供虚拟图像到所查看的真实世界场景上的叠加。用于形成可以与观看者的视场中的真实世界图像内容进行组合的虚拟图像的这种能力将增强现实成像设备与不允许同时的真实世界视图的其他虚拟图像设备相区分。
为观看者在所意图的位置处成功地形成虚拟图像要求光学装置满足各种几何要求和位置要求。这些要求通常约束设计和可用性因素，诸如观看者位置和光学系统相对于观看者眼睛的放置。由于观看者之间的解剖上的变化，光学系统例如可能不能够将虚拟图像精确定位在这样的位置处：在该位置中对于特定的观看者或目的而言将是最有用的。观看者可能想要使虚拟图像内容在视场内是可得到的，但是可能不想要这样的图像内容：该图像内容直接叠加到视场中的真实世界对象上并且使该真实世界对象部分模糊。根据多个先前的HMD光学器件设计所得到的严格约束可能使增强现实系统对于用于实用功能而言是不便的。
因此，可以领会的是，在被用于虚拟成像以及用于虚拟图像自身的相对放置的光学部件的放置方面提供了一些灵活性措施的方法和装置中将存在实用价值。
发明内容
本公开的目的是推进紧凑头戴式(近眼式)显示器内的图像呈现的领域。有利地，本公开的实施例提供了具有成像光导的可穿戴显示器，其提供用于向观看者呈现高分辨率宽视场(FOV)内容的扩大的光瞳大小。此外，本公开的实施例还允许观看者在不去除可穿戴显示器并且不中断虚拟内容显示的可见性的情况下手动地调节虚拟图像内容的相对位置。
本发明的这些和其他方面、目标、特征和优点将根据对优选实施例和所附权利要求的以下详细描述的审阅以及通过参考附图而被更清楚地理解和领会。
根据本公开的一个方面，提供了一种可穿戴显示装置，其包括针对观看者的头部来支撑该显示装置的框架。安装于该框架内的投影器生成沿着路径投射的载像光的角度相关射束。成像光导在载像光束的路径中被耦合到框架的向前部分。该成像光导包括(a)波导，其具有由透明光学材料形成的基板，(b)入耦合衍射光学器件，其在波导上形成并且被设置成将载像光束引导到波导中，(c)转向光学器件，其在波导上形成并且被设置成在第一维度上对来自入耦合衍射光学器件的各个载像光束进行扩展以及将经扩展的载像光束朝向出耦合衍射光学器件进行引导。该出耦合衍射光学器件也在波导上形成，并且被设置成在第二维度上对各个载像光束进行扩展以及在观看者眼箱内形成虚拟图像。底座在观看者的前面对成像光导进行支撑并且提供用于波导相对于投影器的水平角度调节的竖直铰链。
附图说明
虽然本说明书以特别地指出且明确地要求保护本发明的主题的权利要求作为结束，但是所认为的是，本发明将根据当结合附图进行时的以下描述而被更好地理解。
图1是示出了被布置为衍射射束扩展器的单眼型成像光导的一个可能配置的简化截面图的示意图。
图2是示出了被布置为具有转向光栅的衍射射束扩展器的成像光导的透视图。
图3A是示出了形成虚拟图像的光如何作为准直光束而被提供给眼睛的截面示意图。
图3B是示出了针对视场中的真实对象的观看者聚焦的截面示意图。
图4A是示出了成像光导如何形成虚拟图像的顶视图示意图。
图4B是示出了载像光的入射角如何影响虚拟图像的视位置(apparent position)的顶视图示意图。
图4C是示出了在与图4B的方向不同的另一个方向上改变入射的情况下虚拟图像VI的相对移位的顶视图示意图。
图5是示出了在投影器处于固定位置中并且成像光导交替地移动以改变入射角的情况下可以如何实现虚拟图像位置中的相对移位的顶视图示意图。
图6A是示出了在投影器处于法向入射角的情况下成像光导如何形成虚拟图像的侧视图示意图。
图6B是示出了在投射光处于偏斜入射角的情况下成像光导如何形成虚拟图像的侧视图示意图。
图7是示出了以可移动配置支撑成像光导的可调节成像装置的一部分的透视图。
图8是示出了被移动到不同角度位置的波导的透视图。
具体实施方式
本说明书特别地涉及形成根据本发明的装置的一部分或更直接地与该装置协作的元件。要理解的是，并未具体示出或描述的元件可以采取本领域技术人员所公知的各种形式。
术语“第一”、“第二”等等在本文中对它们进行使用的情况下不一定表示任何序数关系、顺序关系或优先级关系，而是仅被用来更清楚地将一个元件或元件集合与另一元件或元件集合进行区分，除非另行指定。术语“顶部”和“底部”不一定标明空间位置，而是提供关于结构的相对信息，以便区分平面(扁平)波导的相反表面。
在本公开的情境中，术语“观看者”、“操作者”、“观察者”以及“用户”被视为等同的，并且指代穿戴HMD观看设备的人员。
如本文中所使用的，术语“可激发的(energizable)”涉及在接收到电能以及可选地在接收到使能信号时实行所指示的功能的设备或部件集合。
术语“可致动的”具有其常规含义，涉及能够响应于激励(诸如例如响应于电信号)来实现动作的设备或部件。
如本文中所使用的术语“集合”指代非空集合，如集合的一批元素或成员的概念在初等数学中被广泛理解的那样。除非另行明确陈述，术语“子集”在本文中被用来指代具有一个或多个成员的非空真子集，即，指代更大集合的子集。对于集合S而言，子集可以包括完整的集合S。然而，集合S的“真子集”严格地包含在集合S中并且排除集合S的至少一个成员。
在本公开的情境中，术语“偏斜”意指处于不是90度的整数倍的角度。例如，如果两条线、两个线性结构或两个平面以一定的角度彼此偏离或朝向彼此会聚则它们被视为关于彼此是偏斜的，该角度是远离平行至少大约5度或更多，或者远离正交至少大约5度或更多。
在本公开的情境中，术语“波长带”和“波长范围”是等同的，并且具有它们的标准含义(如由彩色成像领域技术人员所使用的那样)，并且指代被用来在多色图像中形成一种或多种颜色的光波长的范围。将不同的波长带引导通过不同的颜色通道，以便在常规的彩色成像应用中提供红、绿和蓝原色。
作为对真实图像投影的替换方案，光学系统可以产生虚拟图像显示。与用于形成真实图像的方法形成对照，并没有在显示表面上形成虚拟图像。即，如果将显示表面定位于虚拟图像的被感知的位置处，则在那个表面上将不会形成图像。虚拟图像显示具有用于增强现实显示的多个固有优点。例如，虚拟图像的表观大小不受显示表面的大小或位置所限制。此外，用于虚拟图像的源对象可以是小的；作为简单示例，放大镜提供其对象的虚拟图像。与投射真实图像的系统相比较，可以通过形成似乎在一定距离以外的虚拟图像来提供更加现实的观看体验。提供虚拟图像还避免了补偿屏幕伪影的任何需要，这在投射真实图像时可能是必要的。
在本公开的情境中，术语“耦合”意图指示两个或更多个部件之间的物理关联、连接、关系或链接，以使得一个部件的布置影响其所耦合到的部件的空间布置。对于机械耦合而言，两个部件不需要直接接触，而是可以通过一个或多个介于中间的部件来进行链接。用于光耦合的部件允许光能被输入到光学装置或从光学装置输出。术语“射束扩展器”和“光瞳扩展器”被认为是同义的，其在本文中可互换地使用。
图1是示出了光导10的一个常规配置的简化截面图的示意图，该光导10被布置为单眼型光衍射射束扩展器或出射光瞳扩展器，其包括被布置在具有基板S的透明且平面的波导22上的诸如入耦合衍射光学器件IDO之类的输入耦合光学器件以及诸如出耦合衍射光学器件ODO之类的输出耦合光学器件。在该示例中，入耦合衍射光学器件IDO被示为折射型衍射光栅；然而，入耦合衍射光学器件IDO可以替换地是透射式衍射光栅、体积全息图或其他全息衍射元件，或者被布置在波导基板S的下表面12上为传入的载像光提供衍射的其他类型的光学部件，其中传入光波WI首先与波导基板S相互作用。
当被用作虚拟显示系统的一部分时，入耦合衍射光学器件IDO经由适合的前端光学器件(未示出)将来自成像器的多个角度相关的传入载像光束WI中的每个耦合到波导22的基板S中。输入光束WI被入耦合衍射光学器件IDO衍射。例如，第一阶衍射光作为沿着基板S的角度相关的射束WG的集合进行传播，其朝向图1系统中的右侧、朝向出耦合衍射光学器件ODO移动。在光栅或其他类型的衍射光学器件之间，通过全内反射(TIR)沿着波导22来对光进行输送(channel)或引导。出耦合衍射光学器件ODO经由与沿着其长度(即，沿着图1的视图中的x轴)传播的光束的多重衍射交会(encounter)来促成射束扩展，并且将来自每次交会的衍射光朝向观察者眼睛的所意图的位置向外引导。
图2的透视图示出了被布置为已知射束扩展器的成像光导20，其使用中间转向光栅TG沿着x轴和y轴来提供射束扩展，以将光输出(第一衍射模式)从入耦合衍射光学器件IDO重新引导到出耦合衍射光学器件ODO。在图2的设备中，包含具有周期d的周期性划线(ruling)的入耦合衍射光学器件IDO将角度相关的传入输入光学射束WI衍射到波导22中作为角度相关射束WG的集合，该角度相关射束WG通过全内反射在朝向中间转向光栅TG的初始方向上进行传播。中间光栅TG由于其在光路中的功能而被称为“转向光栅”，其将来自波导22内的射束WG根据其在朝向出耦合衍射光学器件ODO的方向上的光栅矢量进行重新引导，由此计及入耦合衍射光学器件IDO与出耦合衍射光学器件ODO的光栅矢量之间的角度上的差异。具有由间隔周期d确定的间隔几何结构和衍射元件的角定向的中间光栅TG不仅重新引导内反射射束WG，而且还经由与沿着传播的初始方向(即，沿着图2的视图中的y轴)的光束WG的多重衍射交会来促成射束扩展。出耦合衍射光学器件ODO经由与沿着传播的重新引导方向(即，沿着图2的视图中的x轴)的光束WG的多重衍射交会来促成正交射束扩展。
光栅矢量(一般被标为k并且被示为具有下标，其中下标特定于颜色通道内的光)平行于波导表面的平面进行延伸并且分别处于入耦合衍射光学器件IDO和出耦合衍射光学器件ODO的周期性的方向上。
在考虑被用于成像的光导设计时，应当注意的是，在波导内行进的载像光被入耦合光学器件有效地编码，无论入耦合机构使用光栅、全息图、棱镜、反射镜还是一些其他机构。在输入端处发生的光的任何反射、折射和/或衍射必须被输出端对应地解码，以便重新形成被呈现给观看者的虚拟图像。
被放置在输入耦合与输出耦合之间的中间位置处的转向光栅TG(诸如入耦合衍射光学器件IDO和出耦合衍射光学器件ODO)通常被选择为将编码光上的任何变化最小化。这样，转向光栅的间距优选地匹配入耦合衍射光学器件IDO和出耦合衍射光学器件ODO的间距。此外，可以通过以下述这样的方式将转向光栅以60度左右取向到入耦合衍射光学器件IDO和出耦合衍射光学器件ODO来保留虚拟图像：该方式使得编码的射线束被转向光栅TG的第一反射阶中的一个转动了ODO度。转向光栅TG的衍射效应在与转向光栅的光栅矢量平行的传入射线的矢量分量上是最显著的。如此布置的转向光栅对波导基板内的射线束进行重新引导，同时将对虚拟图像的经编码的角度信息的任何变化最小化。在这样设计的系统中的结果得到的虚拟图像没有被旋转。如果这样的系统的确引入了对虚拟图像的任何旋转，则可能跨越光的不同视场角和波长而非均匀地分布旋转效应，从而在结果得到的虚拟图像中引起了不想要的失真或色差。
使用如针对本文中所描述的某些实施例而设想的转向光栅TG对光导20的设计保留了固有几何精确度，以使得输入射束和输出射束关于彼此对称地进行取向。利用合适的光栅TG间距和取向，光栅矢量k将来自入耦合衍射光学器件IDO的光引导到出耦合衍射光学器件ODO。应当注意的是，为成像光导观看者形成的图像是虚拟图像，其在无穷远处聚焦或至少远远地在光导20的前面聚焦，但是具有输出图像内容与所保留的输入图像内容的相对取向。传入光束WI关于x-y平面的绕着z轴的旋转或角定向上的变化可以引起来自出耦合衍射光学器件ODO的传出光的旋转或角定向上对应的对称变化。从图像取向方面来看，转向光栅TG意图起到一种类型的光学中继的作用，从而提供沿着穿过入耦合衍射光学器件IDO输入并且被重新引导到出耦合衍射光学器件ODO的图像的一个轴线的扩展。转向光栅TG通常是倾斜光栅或正方形光栅，或者替换地可以是闪耀光栅。反射表面可以替换地被用于使光朝向出耦合衍射光学器件ODO进行转向。
当使用图2的布置时，提供了在两个不同维度上的射束扩展。转向光栅TG在如示出的y方向上对来自入耦合衍射光学器件IDO的衍射射束进行扩展。出耦合衍射光学器件ODO进一步在如示出的与y方向正交的x方向上对衍射射束进行扩展。
图2中示出的已知成像光导20已经被用在多种现有头戴式设备(HMD)设计中，以用于向观看者提供图像内容。这种类型的射束扩展器尤其非常适合于增强现实应用，在该增强现实应用中，可以将图像内容叠加在透过透明成像光导所看到的真实世界视图上。
增强现实(AR)应用将虚拟图像和来自视场(FOV)的真实世界图像内容进行组合并且经常将虚拟图像内容叠加到FOV上。由光学系统来形成所生成的虚拟图像。在成像光导20的情况下(图2)，将形成虚拟图像的光作为经准直的光而提供给眼睛，如在图3A的截面示意图中所示出的那样。眼睛接受了这种光，如同聚焦在处于相当大距离之外的对象上。如在图3B中示出的，对于具有比大约5米(5m)更远的对象的视场(FOV)而言，正常眼睛的聚焦状况一般足够接近无穷远聚焦，以使得聚焦差异对观看者而言不是容易可感知的。
为了理解本公开的装置和方法，考虑如何形成被显示的虚拟图像是有指导性的。图4A示出了成像光导10如何利用沿着波导22传播的准直光束来形成虚拟图像。投影器40(其可以被安装于随后示出的保持成像光导10的框架或底座内)将载像光束穿过入耦合衍射光学器件IDO引导到波导22中。穿过波导基板S将光传送到出耦合衍射光学器件ODO，以形成被观看者眼睛看到的虚拟图像。虚拟图像VI表现为在观看者正前面的视场中。
图4B根据顶视图示出了从投影器40发射并且入射在波导22上的载像射束当中的中央射束的入射角如何影响虚拟图像VI的视位置。在具有在波导22上的入射角中的角度移位的情况下，成像光导10将角度变化进行镜像并且在为了描述起见在图4B中夸大的经移位的位置处形成虚拟图像VI。图4C示出了在其他方向上改变入射的情况下虚拟图像VI的相对移位。在图4B和4C中，示出了针对投影器40的角度位置的相对变化。
图5示出了在投影器40处于固定位置中并且波导22绕着竖直轴线枢转以改变入射角的情况下虚拟图像VI位置上的相对移位。再一次，相对角度上的变化引起虚拟图像VI位置上的对应移位。
也可以在竖直方向上实现虚拟图像VI位置上的这种镜像变化。图6A和6B示出了来自投影器40的中央射束以对于波导22法向入射和偏斜入射二者进行取向的情况下的侧视图。在投影器40被固定的情况下，将波导22绕着水平轴线枢转以便使波导22向竖直外相对地倾斜。
本公开的实施例允许使用铰接布置来旋转波导22，从而将所生成的虚拟图像的水平位置进行移位。
图7示出了以可移动配置支撑波导22的可调节成像装置70。铰链88允许波导22在水平面中绕着竖直轴线枢转，而不在框架的投影器部分68中移动投影器40，如在图8中示出的。投影器40处于固定位置中；仅波导22移动。针对虚拟图像的视图不仅随着波导22移动，而且虚拟图像在波导22内移动，从而允许虚拟图像在用户的视线中的更好定位。
本文中描述的实施例使用用于入耦合和出耦合功能的衍射光学器件和所使用的常规平面波导。必须注意的是，输入和输出耦合可以使用除了衍射之外的机制，诸如例如反射，以用于将角度编码的射束引导到波导中以及从波导引导出，并且提供期望的射束扩展。入耦合光学器件和出耦合光学器件中的一个或两者可以例如是棱镜。入耦合光学器件和出耦合光学器件可以是在波导的平面内并且向外表面倾斜的一个反射镜或多个反射镜。反射镜可以是部分反射的并且可以相互平行进行布置。
已经特别参考目前优选的实施例而详细描述了本发明，但是将理解的是，可以在本发明的精神和范围内实现变化和修改。目前公开的实施例因此在所有方面被视为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求指示，以及在权利要求的等价方式的意义和范围内出现的所有变化意图被包含于其中。

Claims (16)

1.一种可穿戴单眼型显示装置，包括：
框架，包括向前部分；
处于固定位置中的安装于所述框架内的投影器，所述投影器被配置成生成经准直的载像光束；
附接到所述框架的向前部分的底座；以及
成像光导，其与所述底座连接且被布置在经准直的载像光束的路径中，其中所述成像光导包括：
波导，其具有由透明光学材料形成的基板；
入耦合光学器件，其被配置成将载像光束引导到所述波导中；以及
出耦合光学器件，其被配置成在侧向维度上对眼箱进行扩展以及在所述眼箱内出耦合经准直的载像光束，其中无穷远聚焦的虚拟图像在观看者的视场中的一定距离处出现；
其中所述底座包括被配置成提供所述成像光导相对于所述投影器的角度调节的铰链，所述铰链具有竖直轴线，用于所述成像光导相对于所述投影器的角度调节，
其中所述成像光导和所述投影器具有第一相对对准，其中经准直的载像光束以第一入射角入射在所述入耦合光学器件上，并且其中出耦合的经准直的载像光束是以具有与所述第一入射角的镜像对称的第一输出角取向的，
其中所述成像光导和所述投影器具有第二相对对准，其中经准直的载像光束以第二入射角入射在所述入耦合光学器件上，并且其中出耦合的经准直的载像光束是以具有与所述第二入射角的镜像对称的第二输出角取向的，
其中所述虚拟图像以所述第一相对对准在所述观看者的视线中的在水平平面内的第一位置处出现，并且所述虚拟图像以所述第二相对对准在所述观看者的视线中的在所述水平平面内的第二位置处出现，而不改变所述虚拟图像在所述观看者的视场中出现的距离，
其中入射角和输出角的镜像对称使所述虚拟图像的第一位置和第二位置之间的差异大于所述第一相对对准与所述第二相对对准之间所述成像光导的旋转角。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述铰链被布置在所述波导与所述投影器之间，以用于相对于所述投影器对所述波导进行角度调节。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述入耦合光学器件和出耦合光学器件中的一个或二者是衍射光学器件和棱镜中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述入耦合光学器件是在所述波导的平面内并且向外表面倾斜的镜。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述入耦合光学器件包括被布置在所述波导的平面内并且向所述波导的外表面倾斜的多个至少部分反射镜。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述出耦合光学器件包括被布置在所述波导的平面内并且向所述波导的外表面倾斜的多个至少部分反射镜。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述入耦合光学器件和所述出耦合光学器件包括多个周期性衍射元件，其中所述成像光导进一步包括中间转向光学器件，其可操作成将所述入耦合光学器件的经衍射的光输出引导到所述出耦合光学器件；
其中所述中间转向光学器件可操作成计及所述入耦合衍射光学器件与所述出耦合衍射光学器件的光栅矢量之间的角度上的差异；并且
其中所述中间转向光学器件包括多个衍射元件，其具有作为所述入耦合光学器件的周期性衍射元件的函数的角取向和间隔几何结构。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述中间转向光学器件可操作成经由与沿第一传播方向来自所述入耦合光学器件的经衍射的光输出的多重衍射交会来产生光瞳扩展。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述出耦合光学器件可操作成经由与沿第二传播方向来自所述中间转向光学器件的经衍射的光输出的多重衍射交会来产生正交光瞳扩展，所述第一传播方向与所述第二传播方向正交。
10.根据权利要求7所述的装置，其中所述中间转向光学器件的间距匹配所述入耦合光学器件的间距和所述出耦合光学器件的间距。
11.根据权利要求7所述的装置，其中所述中间转向光学器件的衍射元件以基本上60度取向到沿第一传播方向来自所述入耦合光学器件的经衍射的光输出。
12.一种可穿戴显示装置，包括：
框架，包括向前部分；
处于固定位置中的安装于所述框架内的投影器，所述投影器被配置成生成经准直的载像光束；
与所述框架的向前部分耦合的底座；以及
成像光导，其与所述底座耦合且被布置在经准直的载像光束的路径中，其中所述成像光导包括：
波导，其具有由透明光学材料形成的基板；
入耦合光学器件，其被配置成将所述载像光束的至少部分引导到所述波导中；以及
出耦合光学器件，其被配置成在侧向维度上对眼箱进行扩展以及在所述眼箱内出耦合经准直的载像光束，其中无穷远聚焦的虚拟图像在观看者的视场中的一定距离处出现；
其中所述底座包括被配置成提供所述成像光导相对于所述投影器的角度调节的第一铰链，所述第一铰链具有水平轴线，用于所述成像光导相对于所述投影器的角度调节，
其中所述底座包括被配置成提供所述成像光导相对于所述投影器的角度调节的第二铰链，所述第二铰链具有竖直轴线，用于所述成像光导相对于所述投影器的角度调节，
其中所述成像光导和所述投影器具有第一相对对准，其中经准直的载像光束以第一入射角入射在所述入耦合光学器件上，并且其中出耦合的经准直的载像光束是以具有与所述第一入射角的镜像对称的第一输出角取向的，
其中所述成像光导和所述投影器具有第二相对对准，其中经准直的载像光束以第二入射角入射在所述入耦合光学器件上，并且其中出耦合的经准直的载像光束是以具有与所述第二入射角的镜像对称的第二输出角取向的，
其中所述虚拟图像以所述第一相对对准在所述观看者的视线中的第一位置处出现，并且所述虚拟图像以所述第二相对对准在所述观看者的视线内的第二位置处出现，而不改变所述虚拟图像在所述观看者的视场中出现的距离，
其中载像光的入射角和输出角的镜像对称使所述虚拟图像的第一位置和第二位置之间的差异大于所述第一相对对准与所述第二相对对准之间所述成像光导的旋转角。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一铰链被配置成在竖直平面中提供所述成像光导相对于所述投影器的角度调节。
14.根据权利要求12所述的装置，其中所述入耦合光学器件包括衍射光学器件和棱镜中的一个，并且其中所述出耦合光学器件包括衍射光学器件和棱镜中的一个。
15.根据权利要求12所述的装置，其中所述入耦合光学器件包括所述波导的平面内的镜，并且所述镜向所述波导的外表面倾斜。
16.根据权利要求12所述的装置，其中所述入耦合光学器件包括被布置在所述波导的平面内的多个至少部分反射镜，并且其中所述多个至少部分反射镜向所述波导的外表面倾斜。
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