TW202036096A - 用於掃描系統的失真控制投影器 - Google Patents

Abstract

本文中揭示減少一近眼顯示器上顯示之一影像之失真的系統及方法。本文中描述一種顯示系統，其包括：一光總成，其經組態以產生用於一顯示影像之源光；一失真校正光學件總成；及一鏡掃描系統，其經組態以接收預失真及準直光並反射及掃描該預失真及準直光以在一影像平面上提供一影像。該失真校正光學件總成將預失真及準直光遞送至該鏡掃描系統，該鏡掃描系統經組態以使該預失真光不失真並將一不失真影像透射至一顯示器。

Description

用於掃描系統的失真控制投影器

本揭示內容大體上係關於光學投影系統，尤其係關於一種包括掃描顯示系統之光投影系統。

人工實境（artificial reality，AR）應用中之耳機典型地經由某種形式之顯示器顯示影像內容。對於許多應用，期望具有外觀尺寸小的輕型耳機。但設計用於此類耳機之顯示器係困難的。顯示器中之投影系統產生影像光。然而，空間約束（例如極緊湊）、視場（例如寬以促進沉浸式AR體驗）及外部停止部位之組合傾向於限制用於投影器之光學設計並具有有限的習知耳機設計。另外，嘗試創造小外觀尺寸之投影系統會面臨設計問題，諸如設計造成光學及差異失真之投影系統。

本文中描述一種顯示系統，其包含：（i）一光總成，其經組態以產生用於一顯示影像之源光；（ii）一失真校正光學件總成，其包含：（a）一變形場透鏡，其經組態以將一第一失真應用於該源光；及（b）一光學裝置，其包括至少一個變形非球面表面，該至少一個變形非球面表面經組態以將一第二失真應用於來自該變形場透鏡之該源光，該第二失真包含準直；及（iii）一掃描系統，其經組態以將具有該第一失真及該第二失真之該源光自該失真校正光學件總成重導向，其中該第一失真及該第二失真至少部分地補償由該掃描系統造成之光學失真。在某些具體實例中，該光總成包含一個或多個光源。在某些具體實例中，該一個或多個光源提供一個或多個顯示像素。在某些具體實例中，該一個或多個顯示像素包含一影像光。在某些具體實例中，具有該第一失真及該第二失真之該源光包含預失真及準直源光。

在某些具體實例中，該變形場透鏡經組態以執行以下各者中之至少一者：準直該源光、擴展該源光，或調整該源光之一定向。在某些具體實例中，該變形場透鏡經組態以將軸對稱調整應用於該源光。在某些具體實例中，該光學件總成包含一單片稜鏡。在某些具體實例中，該光學件總成包含一自由形式稜鏡，該自由形式稜鏡包括一個或多個光透射表面及一個或多個光反射表面。在某些具體實例中，該自由形式稜鏡經組態以使該源光失真及準直。在某些具體實例中，該一個或多個光透射表面包含一自由形式表面。在某些具體實例中，該一個或多個光透射表面包含一任尼克表面（Zernike surface）、一變形非球面表面、一平坦表面、一非旋轉對稱表面，或一非軸對稱表面。在某些具體實例中，該一個或多個反射表面包含一任尼克表面、一變形非球面表面、一平坦表面、一非旋轉對稱表面，或一非軸對稱表面。在某些具體實例中，該掃描系統包含一鏡掃描系統。在某些具體實例中，該鏡掃描系統經組態以使自該失真校正光學件總成輸出之該預失真及準直源光不失真。

在某些具體實例中，該失真校正光學件總成及該掃描系統經組態以將不失真影像光透射至一影像平面。在某些具體實例中，該影像平面包含一虛擬影像平面、一耦合器、一波導、一顯示器、一近眼顯示器或一使用者中之至少一者。在某些具體實例中，不失真影像光包含至少沒有一桶形失真、一枕形失真、一鬚形失真（mustache distortion）、一楔形失真或一差異失真（differential distortion）之一影像光。在某些具體實例中，至少該桶形失真、該枕形失真、該鬚形失真、該楔形失真或該差異失真包含一影像平面上之像素未對準。在某些具體實例中，該失真校正光學件總成在該影像平面上提供像素對準。

此發明內容既不意欲識別所主張主題之關鍵或基本特徵，亦不意欲單獨地使用以判定所主張主題之範圍。應參考本揭示內容之整篇說明書之適當部分、任何或所有圖式及每一請求項來理解該主題。下文將在以下說明書、申請專利範圍及隨附圖式中更詳細地描述前述內容以及其他特徵及實例。

在以下描述中，出於闡釋之目的，闡述特定細節以便提供對本揭示內容之實例的透徹理解。然而，將顯而易見，可在沒有此等特定細節之情況下實踐各種實例。舉例而言，可將裝置、系統、結構、總成、方法及其他組件以方塊圖形式展示為組件，以免以不必要的細節混淆實例。在其他情況下，可在沒有必要細節之情況下展示熟知的裝置、處理程序、系統、結構及技術，以免混淆實例。諸圖及描述不意欲為限制性的。已在本揭示內容中使用之術語及表述用作描述之術語而不為限制，且在使用此類術語及表述時不意欲排除所展示及描述之特徵的任何等效物或其部分。

圖1為近眼顯示器100之具體實例的圖解。近眼顯示器100向使用者呈現媒體。由近眼顯示器100呈現之媒體之實例包括一個或多個影像、視訊及/或音訊。在一些具體實例中，可經由外部裝置（例如揚聲器及/或頭戴式耳機）呈現音訊，該外部裝置自近眼顯示器100、控制台或此兩者接收音訊資訊並呈現基於音訊資訊之音訊資料。近眼顯示器100通常經組態以作為虛擬實境（virtual reality，VR）顯示器而操作。在一些具體實例中，近眼顯示器100可經修改以作為擴增實境（augmented reality，AR）顯示器及/或混合實境（mixed reality，MR）顯示器而操作。

近眼顯示器100包括框架105及顯示組件110。框架105耦合至一個或多個光學元件。顯示組件110經組態以使使用者看見由近眼顯示器100呈現之內容。在一些具體實例中，顯示組件110包含用於將來自一個或多個影像之光導向至使用者之眼睛的波導顯示總成。

圖2為根據一具體實例的圖1中所繪示之近眼顯示器100之橫截面200的繪示。顯示組件110包括至少一個波導顯示總成210。出射光瞳230為當使用者穿戴近眼顯示器100時眼睛220可定位於顯示組件110之眼動範圍（eye box）區域中的部位。出於說明之目的，圖2展示與單隻眼睛220及單個波導顯示總成210相關聯之橫截面200，但第二波導顯示組件可用於使用者之第二隻眼睛。

波導顯示總成210經組態以將影像光導向至位於出射光瞳230處之眼動範圍並導向至眼睛220。波導顯示總成210可由具有一種或多種折射率之一種或多種材料（例如塑膠、玻璃等等）構成。在一些具體實例中，近眼顯示器100包括在波導顯示總成210與眼睛220之間的一個或多個光學元件。

在一些具體實例中，波導顯示總成210包括一個或多個波導顯示器之堆疊，包括但不限於堆疊式波導顯示器、變焦點波導顯示器等等。在一些具體實例中，堆疊式波導顯示器可為藉由堆疊各別單色源具有不同顏色之波導顯示器而創造的多色顯示器（例如紅色-綠色-藍色（RGB）顯示器）。在一些具體實例中，堆疊式波導顯示器可為可投影於多個平面上之多色顯示器（例如多平面彩色顯示器）。在一些組態中，堆疊式波導顯示器可為可投影於多個平面上之單色顯示器（例如多平面單色顯示器）。如上文所提及，具體實例可包含可調整自波導顯示器發射之影像光之焦點位置的變焦點波導顯示器。在替代具體實例中，波導顯示總成210可包括堆疊式波導顯示器及變焦點波導顯示器。

圖3為波導顯示器300之具體實例的等角視圖。在一些具體實例中，波導顯示器300可為近眼顯示器100之組件（例如波導顯示總成210）。在一些具體實例中，波導顯示器300為將影像光導向至特定部位之某一其他近眼顯示器或其他系統之部分。

波導顯示器300包括源總成310、輸出波導320及控制器330。出於說明之目的，圖3展示與單隻眼睛220相關聯之波導顯示器300，但在一些具體實例中，與波導顯示器300分開或部分地分開之另一波導顯示器將影像光提供至使用者之另一眼睛。

源總成310產生光圖案355。源總成310產生光圖案355並將光圖案355輸出至位於輸出波導320之第一側370-1上的耦合元件350。輸出波導320包含將經擴展影像光340輸出至使用者之眼睛220的光學波導。輸出波導320在位於第一側370-1上之一個或多個耦合元件350處接收光圖案355，並將接收到之光圖案355引導至導向元件360。在一些具體實例中，耦合元件350將來自源總成310之光圖案355耦合至輸出波導320中。耦合元件350可為例如繞射光柵、全像光柵、一個或多個級聯反射器、一個或多個稜鏡表面元件，及/或全像反射器陣列。

導向元件360將接收到之光圖案355重導向至解耦元件365，使得接收到之光圖案355經由解耦元件365自輸出波導320中解耦。導向元件360可為輸出波導320之第一側370-1之部分或貼附至該第一側。解耦元件365可為輸出波導320之第二側370-2之部分或貼附至該第二側，使得導向元件360與解耦元件365對置。導向元件360及/或解耦元件365可為例如繞射光柵、全像光柵、一個或多個級聯反射器、一個或多個稜鏡表面元件，及/或全像反射器陣列。

第二側370-2表示沿著x維度及y維度之平面。輸出波導320可由促進光圖案355之全內反射的一種或多種材料構成。輸出波導320可由例如矽、塑膠、玻璃及/或聚合物構成。輸出波導320具有相對小的外觀尺寸。舉例而言，輸出波導320可沿著x維度為大約50 mm寬、沿著y維度為30 mm長且沿著z維度為0.5至1 mm厚。

控制器330控制源總成310之掃描操作。控制器330判定用於源總成310之掃描指令。在一些具體實例中，輸出波導320將經擴展影像光340輸出至具有大視場（FOV）之使用者眼睛220。舉例而言，將經擴展影像光340提供至具有60度或更大及/或150度或更小之對角FOV（以x及y表示）之使用者眼睛220。在一些具體實例中，輸出波導320可經組態以提供眼動範圍，其長度為20 mm或更大及/或等於或小於50 mm；及/或其寬度為10 mm或更大及/或等於或小於50 mm。

圖4為根據一具體實例之波導顯示器300之橫截面400的繪示。橫截面400可包括源總成310及輸出波導320。源總成310可根據來自控制器330之掃描指令產生光圖案355。源總成310可包括源410及光學件系統415。源410可包含產生相干或部分相干光之光源（例如光總成，如下文更詳細地所描述）。源410可包含一個或多個光源，其可包括例如雷射二極體、垂直腔面射型雷射、發光二極體（LED）及/或其類似者。

光學件系統415可包括調節來自源410之光的一個或多個光學組件。調節來自源410之光可包括例如根據來自控制器330之指令擴展、準直及/或調整定向。一個或多個光學組件可包括一個或多個透鏡、液體透鏡、鏡、光圈及/或光柵。在一些具體實例中，光學件系統415包括具有複數個電極之液體透鏡，該複數個電極允許使具有掃描角度之臨限值的光束進行掃描以將該光束移位至液體透鏡外部之區域。自光學件系統415（及亦自源總成310）發射之光被稱作光圖案355。

輸出波導320接收光圖案355。耦合元件350將來自源總成310之光圖案355耦合至輸出波導320中。在耦合元件350為繞射光柵之具體實例中，繞射光柵之間距經選擇使得在輸出波導320中發生全內反射，且光圖案355在輸出波導320中在內部朝向解耦元件365傳播（例如藉由全內反射）。

導向元件360將光圖案355朝向解耦元件365重導向以用於自輸出波導320解耦。在導向元件360為繞射光柵之具體實例中，繞射光柵之間距經選擇以使入射光圖案355以相對於解耦元件365之表面之傾斜角射出輸出波導320。

在一些具體實例中，導向元件360及/或解耦元件365在結構上相似。射出輸出波導320之影像光340沿著一個或多個維度擴展（例如可沿著x維度延長）。在一些具體實例中，波導顯示器300包括複數個源總成310及複數個輸出波導320。在此類具體實例中，源總成310中之每一者可為具有對應於原色（例如紅色、綠色或藍色）之特定波長帶的單色影像光。另外，輸出波導320中之每一者可以分開距離堆疊在一起以輸出為多色之影像光340。

圖5為包括近眼顯示器100之系統500之具體實例之某些電氣及光學組件的方塊圖。系統500包含各自耦合至控制台510之近眼顯示器100、成像裝置535及輸入/輸出介面540。

近眼顯示器100為向使用者呈現媒體之顯示器。由近眼顯示器100呈現之媒體之實例包括一個或多個影像、視訊及/或音訊。在一些具體實例中，經由外部裝置（例如揚聲器及/或頭戴式耳機）呈現音訊，該外部裝置自近眼顯示器100及/或控制台510接收音訊資訊並將基於音訊資訊之音訊資料呈現給使用者。在一些具體實例中，近眼顯示器100亦可充當AR眼鏡。在一些具體實例中，近眼顯示器100運用電腦產生元素（例如影像、視訊、聲音等等）擴增實體真實世界環境之視圖。

近眼顯示器100可包括波導顯示總成210、一個或多個位置感測器525，及/或慣性量測單元（IMU）530。波導顯示總成210可另外或替代地包括源總成310、輸出波導320及控制器330。

IMU 530可包含基於自位置感測器525中之一者或多者接收之量測信號產生快速校準資料的電子裝置，該快速校準資料指示近眼顯示器100相對於近眼顯示器100之初始位置的估計位置。

成像裝置535可根據自控制台510接收之校準參數產生緩慢校準資料。成像裝置535可包括例如一個或多個攝影機及/或一個或多個視訊攝影機。

輸入/輸出介面540包含允許使用者將動作請求發送至控制台510之裝置。此處，動作請求可包含執行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束應用程式或在該應用程式內執行特定動作。

控制台510根據自以下各者中之一者或多者接收之資訊將媒體提供至近眼顯示器100以用於呈現給使用者：成像裝置535、近眼顯示器100，及輸入/輸出介面540。在圖5中所展示之實例中，控制台510包括應用程式儲存區545、追蹤模組550及引擎555。

應用程式儲存區545儲存一個或多個應用程式以供控制台510執行。應用程式為指令群組，其在由處理器執行時產生供呈現給使用者之內容。應用程式之實例包括：遊戲應用程式、會議應用程式、視訊播放應用程式或其他合適應用程式。

追蹤模組550可使用一個或多個校準參數來校準系統500，並可調整一個或多個校準參數以減少在判定近眼顯示器100之位置時的誤差。

追蹤模組550可使用來自成像裝置535之緩慢校準資訊來追蹤近眼顯示器100之移動。追蹤模組550亦可使用來自快速校準資訊之位置資訊來判定近眼顯示器100之參考點之位置。

引擎555可在系統500內執行應用程式，並自追蹤模組550接收近眼顯示器100之位置資訊、加速度資訊、速度資訊及/或預測之未來位置。在一些具體實例中，由引擎555接收之資訊可用於將判定呈現給使用者之內容之類型的信號（例如顯示指令）產生至波導顯示總成210。

因為近眼顯示器100可由使用者穿戴，所以設計可使用用以適應此使用案例之特徵，諸如為輕量及低功率。為此，一些具體實例可利用源總成（例如圖3至圖4之源總成310），該源總成利用鏡掃描系統，其中使用鏡以使一個或多個光源（例如圖4之源410）進行掃描以產生輸出光圖案（例如圖4之光圖案355）。

圖6為可用於此類鏡掃描系統中之光總成600之具體實例的圖解。光總成600（其可對應於圖4之源410）包含光源604之陣列或圖案，該等光源中之每一者可發射特定顏色或波長帶之光。在一些具體實例中，光源604可包含雷射或LED（例如微型LED），該等雷射或LED可置放或以其他方式製造於共同基板或「晶片」上。如本文中所使用，術語「晶片」係有關於光源陣列或群組，該等光源與用於存取該等光源之電氣互連件封裝在一起。以下額外具體實例描述光總成600可如何包含多個晶片。在一些具體實例中，光源604可以列及行而配置。舉例而言，如圖6中所展示，光總成600可包括：光總成600之列1、列2、列3、列4、列5、列6至列n；光總成600之行1、行2、行3至行m，如所繪示。在一些具體實例中，十二個列用於光總成600中；光源604之四個列具有紅色LED，光源604之四個列具有綠色LED，且光源604之四個列具有藍色LED。在一些具體實例中，光源604之3至7個列在光總成600中用於一種顏色。其他具體實例可變化。

可注意到，儘管圖6之光總成600的光源604之陣列形成光源604之矩形圖案（其中來自所有列之光源604對準成行），但具體實例並不受如此限制。如下文以額外細節所描述，光總成600之替代具體實例可包括形成六邊形或其他圖案之光源604之陣列，此可引起光源604之一些列或行不與其他列或行對準。（因此，如本文中所使用，術語「列」及「行」在用以係指光總成600之光源604時用以係指光總成600之光源604之子集，該等子集對準以沿著輸出光圖案之掃描線照明對應像素，如下文中所描述。）可進一步注意到，光源604可以圓形圖案發射光，此可在將一個列及/或行之光源604與另一列及/或行定相時係有用的。即使如此，在替代具體實例中，光源亦可另外或替代地為非圓形。

圖7為可用於近眼顯示器（例如圖1之近眼顯示器100）之源總成（例如圖3至圖4之源總成310）中之鏡掃描系統700之具體實例的圖解，其繪示可如何由鏡704使光總成600進行掃描以在掃描場706中投影輸出光圖案。在所繪示之具體實例中，鏡掃描系統700包含光總成600、鏡704及光學件712。掃描場706可包含虛擬影像平面，在該虛擬影像平面中提供輸出光圖案（且在該虛擬影像平面中可置放波導或其他光學元件以接收輸出光圖案，如先前具體實例中所指示）。

鏡掃描系統700之操作可通常如下進行。在掃描週期期間，自光總成600之光源604發射之光702可自鏡704反射至掃描場706上。鏡704圍繞軸線708旋轉（如由點線所繪示）而將光702以不同角度導向，以在掃描週期之過程內沿著掃描維度707照明掃描場706之不同部分。因此，鏡704藉由旋轉在掃描週期之過程內使光總成600進行「掃描」，以在整個掃描場（例如列1至列p）內沿著掃描維度707將來自光總成600之光702重導向。光總成600可在不同時間發射不同圖案之光以照明掃描場706，以產生輸出光圖案，其可為影像或影像之前身。輸出光圖案可與圖4之光圖案355對應，並可因此提供至輸出波導320之耦合元件350以形成提供至使用者眼睛之影像光340。

用以使光總成600進行掃描之鏡704之類型可取決於所要功能性而變化。在一些具體實例中，舉例而言，鏡704可包含掃描MEMS鏡，該掃描MEMS鏡經組態以藉由來回振盪而使光總成600進行掃描以沿著掃描維度反射光。在其他具體實例中，鏡704可包含自旋鏡（例如多刻面鏡），其經組態以圍繞軸線自旋，以使光總成600沿著掃描維度在一個方向上進行掃描。其他具體實例可變化。因此，如本文中所描述的鏡704圍繞軸線之「旋轉」可包含部分旋轉（例如振盪）及/或完全旋轉（例如自旋）。

光學件712可用以將來自光總成600之光準直及/或聚焦至鏡704及/或至掃描場706。光學件712及鏡704可對應於圖4之光學件系統415。光學件712可因此包括如上文關於圖4所描述之一個或多個透鏡、光柵、光圈及/或其他光學元件。

如先前所指示，在掃描週期之過程內運用輸出光圖案照明掃描場706。輸出光圖案可劃分成輸出像素陣列，其劃分成列及行。（在圖7中所繪示之具體實例中，掃描場706具有列1至列p。）輸出光圖案中之每一像素可在掃描週期之過程內由光總成600之對應行中的一個或多個光源604照明。隨著鏡704旋轉，光總成600之光源604可在掃描週期期間之某些時間閃爍，以照明掃描場706中之輸出光圖案的各別像素。鏡704旋轉以將光702沿著掃描維度707重導向，使得沿著光總成之長度L1的光源604之行照明掃描場706中之輸出光圖案之像素的各別行。歸因於鏡704旋轉，光總成600中之行的每一光源604可用以照明輸出光圖案中之對應像素。在一些具體實例中，掃描場706之長度L2可超過光總成600之長度L1，及/或沿著長度L2的輸出光圖案之像素之列數可超過沿著光總成之長度L1的光源604之列數。在一些具體實例中，舉例而言，掃描場706之輸出光圖案中之列數p可為列數n及光總成600的50至10,000倍大。（在鏡704旋轉以使光總成600沿著單個掃描維度707進行掃描之具體實例中，諸如在本文中所描述之具體實例中，輸出光圖案中之行數可因此與光總成600中之行數m對應。亦即，在替代具體實例中，鏡704可經組態以沿著兩個維度進行掃描，在此情況下，輸出光圖案中之行數可大於或小於光總成600中之行數m。）

鏡704旋轉之速度可取決於所要功能性而變化。根據一些具體實例，鏡704之旋轉速度可與近眼顯示器之再新速率對應，該再新速率可每秒發生若干次（例如數十次或更多次）。在一些具體實例中，鏡704可過度旋轉（例如在光702已照明全部掃描場之後繼續旋轉）以允許鏡「漸降」其旋轉速度並「漸升」其旋轉速度及相對方向。此可允許橫越掃描場706之相對均一掃描速度。因為鏡704可在兩個方向上旋轉（如由圖7中之「鏡旋轉」箭頭所指示），所以鏡掃描系統700可經組態以在兩個方向上將光702自光總成600掃描至掃描場706。

取決於所要功能性，可在鏡704之單次遍次（旋轉）或鏡704之多次遍次中執行在掃描週期之過程內的掃描場706之全部掃描（例如掃描場706中的輸出光圖案中之所有像素之照明）。在一些具體實例中，舉例而言，在鏡704之單次遍次中照明輸出光圖案中之像素之所有列。在其他具體實例中，可使掃描交錯，以例如在沿著掃描維度707之一個方向上在掃描場706之第一遍次中照明輸出光圖案之偶數列，接著在沿著掃描維度707之相對方向上在掃描場706之第二遍次中照明輸出光圖案之奇數列。 I.   由掃描顯示系統造成之空間及差異失真

下文描述由掃描顯示系統造成之實例失真。在一些情況下，當由鏡704使光總成600進行掃描以將輸出光圖案投影於掃描場706中時造成失真。舉例而言，圖8A至圖8C繪示鏡掃描系統700，該鏡掃描系統藉由組裝一系列部分影像而產生輸出影像。

圖8A描繪第一部分影像801，圖8B描繪第二部分影像802，且圖8C描繪第三部分影像803，此等影像繪示在三個不同時間t₁ 、t₂ 及t₃ 之三個不同部分影像。部分影像來自鏡掃描系統700，該鏡掃描系統將光源604掃描至掃描場706（例如影像平面、虛擬影像平面、耦合器、波導、近眼顯示器等等）上。在圖8A至圖8C中所繪示之具體實例中，隨著鏡704在時間上旋轉，光總成600之列1與掃描場706之不同列對準，如該圖中所指示。舉例而言，在時間t₁ ，光總成600之列1與掃描場706之列1對準；在時間t₂ （參見圖8B），光總成600之列1與掃描場706之列2對準；在時間t₃ （參見圖8C），光總成600之列1與掃描場706之列3對準；等等。以此方式掃描會使鏡掃描系統700能夠運用完整輸出光圖案照明整個掃描場706（例如照明列1至p）。可注意到，在替代具體實例中，取決於諸如鏡掃描系統700之光學件及定向的因素，定向可能不同。因此，隨著光總成600之列1與掃描場706之各個列對準，光總成600之其他列亦在掃描週期之過程內與掃描場706之各別列對準。在時間t₂ ，舉例而言，隨著光總成600之列1與掃描場706之列2對準，光總成600之列2與掃描場706之列1對準。在時間t₃ ，光總成600之列1、2及3分別與掃描場706之列3、2及1對準。此照明方式在掃描週期之過程內繼續。

在一些非限制性實例中，如第一部分影像801中所繪示（參見圖8A），在時間t₁ 及在掃描場角θ₀ 下，第一列之像素編號7、9及11（自左邊起計數，其中第一像素為1且最後像素為11）亮，且該列中之其餘像素暗。如本文中所描述，掃描場角θ對應於鏡704在旋轉時之位置（亦即，在時間t₁ ，鏡704以掃描場角θ₀ 定位）。在時間t₁ 及在掃描場角θ₀ 下的對應於光總成600之列1的3個亮像素及8個暗像素之此列投影至掃描場706之第一列（例如列1）上。如部分影像802中所繪示（參見圖8B），在時間t₂ 及在掃描場角θ₁ 下，照明掃描場706中之像素之新組態。新組態有效地將光總成600之列2移動至掃描場706中。接下來，如部分影像803中所繪示（參見圖8C），在時間t₃ ，鏡704在新位置中，處於掃描場角θ₂ ，且光總成600之列3現在投影於掃描場706中。在此時刻（t₃ ），且在此位置（θ2）處，鏡掃描系統700投影像素之另一新組態。

投影於掃描場706上之光至影像平面上之掃描及改變組態的此型樣將繼續，直至鏡704使影像光在第一方向D1上沿著掃描場706向下一直進行掃描或掃掠。鏡掃描系統700可接著遵循光投影之掃描及改變組態的相同型樣而使影像光沿著掃描場706向上進行掃描。由鏡掃描系統700進行的影像光之掃描及改變組態將有效地允許使用者藉由將掃描場706中之複數個部分影像掃描及堆疊至虛擬影像平面上（例如至耦合器、波導、近眼顯示器上且最後至使用者）而感知完整影像。差異失真

諸如上文所描述之掃描顯示系統的掃描顯示系統之潛在顯著問題為光學失真。舉例而言，鏡掃描系統700中之光學件712可映射光陣列，使得光之每一列作為光之筆直列進入光學件712，但作為虛擬影像平面上之光之彎曲列射出光學件712。由光學件712（例如光學件總成之至少一部分，包括透鏡、稜鏡、光柵、濾光器、其他光學件總成或其類似者）造成之光學失真可至少為桶形失真、枕形失真、鬚形失真、楔形失真或其組合。因此，掃描至虛擬影像平面上之影像光340可具有差異失真，其中像素之彎曲線可接著隨著鏡704使光總成600沿著掃描場706向下及向上進行掃描而對使用者造成模糊。

圖9繪示來自諸如上文所描述之掃描顯示系統的掃描顯示系統之實例模糊效應。實例光源陣列910繪示在無任何失真之情況下來自光總成600之光源604之矩形陣列的影像光之投影（亦即，如所預期之影像，其中光學件712接收自光總成600發射之光陣列並以原樣將光陣列映射至鏡704上）。因為光總成600係以具有光源604之筆直列的矩形陣列而組態，所以影像光將以像素之筆直列進入光學件712。因而，光源陣列910之列1至7之每一像素按列相等地間隔開。舉例而言，列1之中間像素（912）至列2之中間像素（914）的間隔與列1之邊緣像素（916）至列2之邊緣像素（918）的間隔相同。

然而，差異失真可造成具有像素之筆直列的矩形光源陣列910將像素之列映射至彎曲列中之虛擬影像平面上（例如差異失真影像920）。在某些具體實例中，差異失真導致輸出平面之邊緣處之像素映射至掃描場706中之不同部位。舉例而言，在光源陣列910中，列1之中間像素（912）至列2之中間像素（914）的間隔與列1之邊緣像素（916）至列2之邊緣像素（918）的間隔相同。然而，在差異失真影像920中，列1之中間像素（912）至列2之中間像素（914）的間隔小於列1之邊緣像素（916）至列2之邊緣像素（918）的間隔。光學件712之角效應（angular effect）可進一步造成如差異失真影像920中所繪示的列至列間隔中之梯度，從而造成像素之列顯得彎曲。

此差異失真可造成經投影影像模糊。模糊係由非預期位置中之掃描場706中之像素映射引起。因而，像素之列可重疊，像素之列可遠遠地間隔開，或其任何組合。參看圖8A至圖8C，當像素之列中之像素的至少一部分位移時發生模糊。舉例而言，意欲在掃描場706之列1中投影之像素可在掃描場706之列2中投影，從而造成模糊。

差異失真可影響經投影影像之單個線。在一些情況下，掃描場706中之像素之掃描及改變組態用以建構經投影影像之單個線。因此，差異失真影像920提供垂直模糊線930。如圖9中所繪示，影像平面之單個掃描線可包括在一段時間內之若干光總成600掃描。藉由重疊像素之對準提供非模糊影像（亦即，不差異失真），從而進一步提供單個聚焦像素940之感知。然而，當單個掃描線如圖9中所繪示而差異失真時，像素之列中之像素可不對準，從而至少提供部分模糊影像。因此，垂直模糊線930可具有聚焦部分、模糊部分或其任何組合。在某些具體實例中，垂直模糊可由在第一時間之邊緣像素之位置與在後續時間之邊緣像素之位置之間的間隔指示（例如垂直模糊在圖9中被展示為在時間t₁ 之邊緣像素（942）與在時間t₇ 之邊緣像素（944）之間的空間）。在一些非限制性實例中，可在任何定向上發生差異失真。舉例而言，可在像素之單個列中之像素內發生水平模糊。另外，差異失真不限於像素之矩形陣列，並可影響具有任何定向之掃描顯示系統。 II.  具有失真校正元件之掃描顯示系統

以下論述係有關於具有光學件總成之掃描顯示系統，該光學件總成經組態以減輕光學及差異失真，藉此減少來自掃描顯示系統（例如來自光學件712）之模糊。

圖10繪示根據一個實例之具有失真校正光學件總成1010之掃描顯示系統1000。失真校正光學件總成1010替換上文所描述之光學件712。

如圖10中所繪示，失真校正光學件總成1010經定位使得其可調節自光總成600傳播至鏡掃描系統700之光。在某些具體實例中，失真校正光學件總成1010包含透鏡1020及光學件總成（例如稜鏡1030）。在一些非限制性實例中，失真校正光學件總成1010準直並進一步減輕來自由光總成600提供之影像光的光學及/或差異失真。因此，失真校正光學件總成1010將預失真光提供至鏡掃描系統700。因此，使預失真光失真以補償光投影系統中之固有失真（亦即，使預失真光與固有失真相等且相對地失真）。最終，使用失真校正光學件總成1010會將不失真影像提供至使用者1050。

在某些具體實例中，自光總成600傳播之光由透鏡1020調節。由透鏡1020進行之調節可包括準直、擴展、調整定向、以其他方式更改光之傳播，或其任何組合。在一些情況下，由透鏡1020進行之調節為在後續調節（亦即，至少第二次調節）之前執行的預調節（亦即，第一次調節）。在一些非限制性實例中，第一次調節由稜鏡、光柵、濾光器或其任何組合執行。在本實例中，第一次調節由透鏡（例如場透鏡、準直透鏡、柱面透鏡、遠心透鏡、球面透鏡、任何合適透鏡或其任何組合）執行。在一些非限制性實例中，透鏡1020可為變形場透鏡，其為經組態以調整光使得經調整光之量為非軸對稱的場透鏡。因而，在最初調節狀態下，透鏡1020經定位及組態以俘獲由光總成600發射之光，並將自光總成600發射之光透射至稜鏡1030。

在某些另外具體實例中，傳播通過透鏡1020之光由稜鏡1030進一步調節。由稜鏡1030進行之調節可包括準直、擴展、調整定向、以其他方式更改光之傳播，或其任何組合。在一些情況下，由稜鏡1030進行之調節為後續調節（例如最終調節）。在一些態樣中，後續調節由透鏡、光柵、濾光器或其任何組合執行。在某些具體實例中，稜鏡1030可具有至少一個變形非球面表面。在一些情況下，變形表面為具有雙側對稱性之表面（例如該表面圍繞y軸及x軸對稱，但並不徑向地對稱）。在某些態樣中，該表面可具有圍繞單個軸線（例如y軸，但不圍繞x軸）之對稱性。變形非球面表面為可準直光（例如變形非球面表面之非球面態樣）並在第一方向上壓縮光同時不在第二方向上影響光（例如可在垂直態樣未被壓縮時壓縮光之水平態樣）之表面，該表面為變形非球面表面之變形態樣。因此，變形非球面表面可提供準直及壓縮影像光340（參見圖3）。

在一個實例中，稜鏡1030為具有複數個表面之單片稜鏡。在另一實例中，稜鏡1030為複數個自由形式表面之總成，並協力地經組態以接收、反射及透射由光總成600發射之光。在本實例中，稜鏡1030經組態以在將由透鏡1020調節之光透射至鏡掃描系統700之前進一步調節該光。如上文詳細地所描述，鏡掃描系統700將自失真校正光學件總成1010透射之光反射及掃描至虛擬影像平面（例如波導顯示總成210）。波導顯示總成接著經由顯示器110（參見圖1）將光透射至使用者1050。

圖11為根據一個實例之失真校正光學件總成1010（參見圖10）的射線追蹤圖1100。在此實例中，提供失真校正光學件總成1010之分解視圖。失真校正光學件總成1010包括透鏡1020及稜鏡1030。透鏡1020可具有複數個光透射表面，包括自光總成600接收影像光340之接收表面1102及透射光學校正光（亦即，經調節光）之透射表面1104，該光學校正光自光總成600傳播至稜鏡1030。透鏡1020之接收表面1102可為任尼克表面，且透射表面1104可為變形非球面表面。稜鏡1030可具有複數個光透射表面及複數個光反射表面，包括光進入表面1110（透射）、輸入表面1120（反射）、輸出表面1130（反射）及出射表面1140（透射）。在某些具體實例中，輸入表面1120及輸出表面1130形成變形反射器總成1150。在一個實例中，稜鏡1030為具有複數個表面之單片稜鏡。在另一實例中，稜鏡1030為複數個自由形式表面之總成，並協力地經組態以接收、反射及透射由透鏡1020透射之光。

在一個實例中，稜鏡1030為複數個自由形式表面，包括光進入表面1110、輸入表面1120、輸出表面1130及出射表面1140。協力地，該等表面經組態以接收、反射及透射自透鏡1020透射之光。該光接著藉由通過進入表面1110進入、自輸入表面1120反射至輸出表面1130、自輸出表面1130反射至出射表面1140並作為經進一步調節之光射出稜鏡1030而傳播通過稜鏡1030。

因此，結合透鏡1020，稜鏡1030經組態以至少光學地校正由光總成600經由變形反射器總成1150發射之光的像差、失真及曲率場，該變形反射器總成係由協力地反射由透鏡1020透射之光的輸入表面1120及輸出表面1130產生。如本文中所描述，透鏡1020為軸對稱非旋轉對稱透鏡。稜鏡1030包括非軸對稱非球面反射表面（例如輸入表面1120及輸出表面1130），該等非軸對稱非球面反射表面調節自光總成600發射之光以使自光總成600發射之光預失真，以校正在不具有失真校正光學件總成1010之系統中發現的光學及差異失真。

稜鏡1030包括光進入表面1110，該光進入表面經組態以接收自透鏡1020透射之光並通過變形反射器總成1150在內部透射光。輸入表面1120將反射光反射及導向至輸出表面1130。輸出表面1130將反射光反射及導向至出射表面1140。變形反射器總成1150（例如協力地工作之輸入表面1120及輸出表面1130）經組態以執行透射通過光進入表面1110之光的全內反射。稜鏡1030最後包括出射表面1140，該出射表面經組態以自輸出表面1130接收反射光並將反射光透射至鏡掃描系統700。在一個實例中，圖11之輸入表面1120及輸出表面1130可各自為任尼克表面或任尼克多項式表面（例如具有偏移雙側對稱性之非軸對稱非球面表面）。

在一個實例中，失真校正光學件總成1010經組態以減少光學及/或差異失真，使得自光總成600投影之光自鏡掃描系統700反射及掃描並如自光總成600所投影而映射至虛擬影像平面（例如波導顯示總成210，參見圖10）上。在本實例中，將減少在不具有失真校正光學件總成1010之系統中發現的光學失真及由使未預失真之影像光340進行掃描所造成的差異失真（參見圖8A至圖8C及圖9），藉此減少顯示器110中之模糊量。

在一個實例中，失真校正光學件總成1010經組態以校正由在如上文所描述之影像掃描期間發生之差異失真造成的垂直模糊（參見圖9）。因此，參看圖9，藉由使自光總成600發射之光預失真而顯著地減少垂直模糊（亦即，在時間t₁ 之邊緣像素（942）與在時間t₇ 之邊緣像素（944）之間的距離）。在另一實例中，失真校正光學件總成1010經組態以校正垂直模糊及水平模糊（例如沿著掃描方向之失真及橫越掃描方向之失真）。水平模糊係由在與垂直模糊相似之影像掃描期間發生的差異失真造成。因此，失真校正光學件總成1010可經組態以校正垂直及水平模糊。

圖12為根據另一實例之失真校正光學件總成1010（參見圖10）的射線追蹤圖1200。在圖12之實例中，光傳播與圖11之實例中之光傳播相似。在圖12之實例中，稜鏡1030可具有光進入表面1210及輸入表面1220及輸出表面1230及出射表面1240，從而提供變形反射器總成1250。與圖11之實例中之變形反射器總成1150相比，變形反射器總成1250可具有經修改之形狀。因此，可針對特定光調節要求來定製失真光學件總成1010之組件。舉例而言，可定製失真校正光學件總成1010以調節用於特定鏡掃描系統700、特定波導顯示總成210、特定光總成600、任何合適光學總成及/或系統或其任何組合之光。

圖13繪示透鏡1020（參見圖10）之透視圖。如圖13中所繪示，透鏡1020為具有接收表面1102及透射表面1104之場透鏡。場透鏡經組態以使自光總成600發射之光預失真。在一個實例中，場透鏡藉由使自光總成600發射之光預失真而至少部分地減輕在不具有失真校正光學件總成600之系統中發現的失真。如上文所描述，接收表面1102可為任尼克表面，且透射表面1104可為變形非球面表面。至少部分地歸因於場透鏡，將光學地校正自使用失真校正光學件總成1010之掃描顯示系統投影至影像平面（例如波導顯示系統210）上之光。因此，將減少及/或消除由掃描失真影像造成之模糊。

在一個實例中，場透鏡經組態以光學地校正場曲率。場透鏡可被置放成儘可能地接近光總成600（參見圖10）。場透鏡亦可經組態以控制投影至稜鏡1030上之光的入射角並有效地準直自光總成600發射之光。在一個實例中，場透鏡亦可經組態以校正像差。場透鏡可校正球面像差及色像差。

圖14A至圖14B展示在不具有失真校正光學件總成1010之比較掃描顯示系統（如在圖4至圖7之實例中）與使用失真校正光學件總成1010之掃描顯示系統（如在圖10之實例中）之間沿著垂直於掃描方向之軸線的差量掃掠誤差（delta sweep error）之比較。如本文中所繪示，隨著由鏡掃描系統700使影像光340進行掃描，差量掃掠誤差展示像素在影像平面上之角移位（在圖14A中被稱作「交叉掃掠（度）」）。在圖14A之實例中，隨著掃描鏡使影像光自與靜止位置（例如0°）成2.5°之位置掃描至與靜止位置成-2°之位置（亦即，4.5°掃掠，在圖14A中被稱作「掃掠方向（度）」），記錄交叉掃掠。圖14A展示約0.3°之差量掃掠誤差（由垂直線及維度箭頭指示），其指示所記錄之像素在4.5°掃描週期中31次掃描之過程內未維持對準，因此在彼像素部位處提供模糊影像。圖14B展示經校正系統（例如使用如本文中在以上實例中所描述之失真校正光學件總成1010之掃描顯示系統）之差量掃掠誤差。經校正系統展現在4°源寬度內的約0.02°之減小的差量掃掠誤差，其指示像素隨著使頂部像素（在約2°下）自底部像素（在約-2°下）向下及在上方進行掃描而維持對準，從而提供減小了一個數量級的差量交叉掃掠誤差。

圖15A至圖15B展示針對比較掃描顯示系統與使用如在圖14A至圖14B之實例中之失真校正光學件總成1010之經校正掃描顯示系統的差量掃掠誤差對交叉掃掠之比較。圖15A進一步繪示比較掃描顯示系統之差量交叉掃掠誤差，其指示差量交叉掃掠誤差隨著交叉掃掠而線性地傳播，其中較高交叉掃掠提供較高誤差。圖15B繪示使用本文中所描述之失真校正光學件總成1010之經校正掃描顯示系統的差量交叉掃掠誤差，其中與圖15A之比較掃描顯示系統相比，差量交叉掃掠誤差減小了一個數量級。

圖16展示在自頂部列掃描至底部列（參見圖8A至圖8C）時的重疊誤差之量。針對不同源寬度（例如175 µm及350 µm）評估重疊誤差。在圖16之實例中，重疊誤差為在各種距離處掃描時橫越列之像素位移的結果。圖16展示比較掃描顯示系統及使用如在圖14A至圖15B之實例中之失真校正光學件總成1010之經校正掃描顯示系統的重疊誤差。圖16展示在由比較掃描顯示系統中之差異失真造成之像素位錯（由實線指示）及由使用失真校正光學件總成1010之經校正掃描顯示系統中之殘餘差異失真造成之像素位錯（由虛線指示）方面的像素重疊誤差。藉由在源平面上記錄像素部位並減去記錄於源平面上之像素部位來量測像素位錯。將重疊誤差報告為像素被位錯所遍及之像素之數目。如圖16之圖形中所展示，在經校正掃描顯示系統中使用失真校正光學件總成1010將12個像素之重疊誤差減小至約2.5個像素之重疊誤差。另外，在經校正掃描顯示系統中使用失真校正光學件總成1010將約6.25個像素之重疊誤差減小至約1.5個像素之重疊誤差。

本發明之具體實例可包括人工實境系統或結合人工實境系統來實施。人工實境為在向使用者呈現之前已以某一方式調整的實境形式，其可包括例如虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、混合實境（MR）、混雜實境，或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全產生內容或與俘獲（例如真實世界）內容組合之產生內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺回饋或其某一組合，且其中之任一者可在單個通道中或在多個通道中呈現（諸如對觀看者產生三維效應之立體視訊）。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用以例如在人工實境中產生內容及/或以其他方式用於人工實境中（例如在人工實境中執行活動）之應用程式、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，該等平台包括連接至主機電腦系統之頭戴式顯示器（HMD）、獨立式HMD、行動裝置或計算系統，或能夠將人工實境內容提供至一個或多個觀看者之任何其他硬體平台。

上文所論述之方法、系統及裝置為實例。各種具體實例可在適當時省略、取代或添加各種程序或組件。舉例而言，在替代組態中，可以與所描述之次序不同的次序執行所描述之方法，及/或可添加、省略及/或組合各種階段。又，關於某些具體實例所描述之特徵可在各種其他具體實例中組合。可以相似方式組合具體實例之不同態樣及元件。又，科技發展，且因此，許多元件為實例，該等實例並不將本揭示內容之範圍限制於彼等特定實例。

在描述中給出特定細節以提供對具體實例之透徹理解。然而，可在沒有此等特定細節之情況下實踐具體實例。舉例而言，已在無不必要的細節的情況下展示熟知的電路、處理程序、系統、結構及技術，以便避免混淆具體實例。此描述僅提供實例具體實例，且並不意欲限制本發明之範圍、適用性或組態。確切而言，具體實例之先前描述將為所屬技術領域中具有通常知識者提供用於實施各種具體實例之描述。可在不脫離本揭示內容之精神及範圍的情況下對元件之功能及配置作出各種改變。

又，將一些具體實例描述為經描繪為流程圖或方塊圖之處理程序。儘管每一者可將操作描述為依序處理程序，但可並行地或同時地執行許多操作。另外，可重新配置操作之次序。處理程序可具有未包括於圖中之額外步驟。此外，可藉由硬體、軟體、韌體、中間軟體、微碼、硬體描述語言或其任何組合來實施方法之具體實例。當以軟體、韌體、中間軟體或微碼來實施時，用以執行相關聯任務之程式碼或碼段可儲存於諸如儲存媒體之電腦可讀取媒體中。處理器可執行相關聯任務。

對於所屬技術領域中具有通常知識者而言將顯而易見，可根據特定要求作出實質變化。舉例而言，亦可使用定製硬體或專用硬體，及/或可以硬體、軟體（包括攜帶型軟體，諸如小程式等等）或此兩者來實施特定元件。另外，可使用至諸如網路輸入/輸出裝置之其他計算裝置之連接。

參考附圖，可包括記憶體之組件可包括非暫時性機器可讀取媒體。如本文中所使用，術語「機器可讀取媒體」及「電腦可讀取媒體」係指參與提供使機器以特定方式操作之資料的任何儲存媒體。在上文中所提供之具體實例中，各種機器可讀取媒體可涉及將指令/程式碼提供至處理單元及/或其他裝置以供執行。另外或替代地，機器可讀取媒體可用以儲存及/或攜載此類指令/程式碼。在許多實施方案中，電腦可讀取媒體為實體及/或有形儲存媒體。此類媒體可呈許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。電腦可讀取媒體之常見形式包括例如磁性及/或光學媒體，諸如緊密光碟（CD）或數位多功能光碟（DVD）、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、可程式化唯讀記憶體（programmable read-only memory；PROM）、可抹除可程式化唯讀記憶體（erasable programmable read-only memory；EPROM）、FLASH-EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣、如下文中所描述之載波，或可供電腦讀取指令及/或程式碼之任何其他媒體。電腦程式產品可包括程式碼及/或機器可執行指令，該程式碼及/或該等機器可執行指令可表示程序、函式、子程式、程式、常式、應用程式（App）、次常式、模組、套裝軟體、類別，或指令、資料結構或程式陳述式之任何組合。

所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，可使用多種不同科技及技術中之任一者來表示用以傳達本文中所描述之訊息的資訊及信號。舉例而言，可藉由電壓、電流、電磁波、磁場或磁性粒子、光場或光學粒子或其任何組合來表示貫穿以上描述可引用之資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號及碼片。

如本文中所使用，術語「及」及「或」可包括多種含義，該等含義亦被預期為至少部分地取決於使用此類術語之上下文。典型地，「或」在用以使諸如A、B或C之清單相關聯時意欲意謂：A、B及C，此處係以包括性意義使用；以及A、B或C，此處係以排他性意義使用。另外，如本文中所使用，術語「一個或多個」可用於以單數形式描述任何特徵、結構或特性，或可用以描述特徵、結構或特性之某一組合。然而，應注意，此僅僅為說明性實例且所主張之主題不限於此實例。此外，術語「中之至少一者」在用以使諸如A、B或C之清單相關聯時可被解譯為意謂A、B及/或C之任何組合，諸如A、AB、AC、BC、AA、ABC、AAB、AABBCCC等等。

另外，雖然已使用硬體與軟體之特定組合描述了某些具體實例，但應認識到，硬體與軟體之其他組合亦係可能的。可僅以硬體或僅以軟體或使用其組合來實施某些具體實例。在一個實例中，可運用電腦程式產品來實施軟體，該電腦程式產品含有電腦程式碼或指令，該電腦程式碼或該等指令可由一個或多個處理器執行以用於執行本揭示內容中所描述之步驟、操作或處理程序中之任一者或全部，其中電腦程式可儲存於非暫時性電腦可讀取媒體上。本文中所描述之各種處理程序可以任何組合實施於同一處理器或不同處理器上。

在將裝置、系統、組件或模組描述為經組態以執行某些操作或功能之情況下，可實現此類組態，例如藉由設計電子電路以執行操作，藉由程式化可程式化電子電路（諸如微處理器）以諸如藉由執行電腦指令或程式碼執行操作，或經程式化以執行儲存於非暫時性記憶體媒體上之程式碼或指令的處理器或核心，或其任何組合。處理程序可使用多種技術來通信，該等技術包括但不限於用於處理程序間通信之習知技術，且不同對處理程序可使用不同技術，或同一對處理程序可在不同時間使用不同技術。

因此，應在說明性意義上而非限制性意義上看待說明書及圖式。然而，將顯而易見，可在不脫離如申請專利範圍中所闡述之較廣泛精神及範圍的情況下對說明書及圖式進行添加、減去、刪除以及其他修改及改變。因此，儘管已描述了特定具體實例，但此等具體實例並不意欲為限制性的。各種修改及等效物在以下申請專利範圍之範圍內。

100:近眼顯示器 105:框架 110:顯示組件/顯示器 200:橫截面 210:波導顯示總成 220:眼睛 230:出射光瞳 300:波導顯示器 310:源總成 320:輸出波導 330:控制器 340:影像光 350:耦合元件 355:光圖案 360:導向元件 365:解耦元件 370-1:第一側 370-2:第二側 400:橫截面 410:源 415:光學件系統 500:系統 510:控制台 525:位置感測器 530:慣性量測單元（IMU） 535:成像裝置 540:輸入/輸出介面 545:應用程式儲存區 550:追蹤模組 555:引擎 600:光總成 604:光源 700:鏡掃描系統 702:光 704:鏡 706:掃描場 707:掃描維度 708:軸線 712:光學件 801:第一部分影像 802:第二部分影像 803:第三部分影像 910:光源陣列 912:列1之中間像素 914:列2之中間像素 916:列1之邊緣像素 918:列2之邊緣像素 920:差異失真影像 930:垂直模糊線 940:聚焦像素 1000:掃描顯示系統 1010:失真校正光學件總成 1020:透鏡 1030:稜鏡 1050:使用者 1102:接收表面 1104:透射表面 1110:光進入表面 1120:輸入表面 1130:輸出表面 1140:出射表面 1150:變形反射器總成 1200:射線追蹤圖 1210:光進入表面 1220:輸入表面 1230:輸出表面 1240:出射表面 1250:變形反射器總成 L1:長度1 L2:長度2 D1:第一方向

下文參考以下諸圖詳細地描述說明性具體實例： [圖1]為近眼顯示器之具體實例的圖解。 [圖2]為根據一具體實例之近眼顯示器之橫截面的繪示。 [圖3]為波導顯示器之具體實例的等角視圖。 [圖4]為根據一具體實例之波導顯示器之橫截面的繪示。 [圖5]為包括近眼顯示器之系統之具體實例的方塊圖。 [圖6]為用於人工實境顯示器之光總成之具體實例的圖解。 [圖7]為可用於近眼顯示器中之鏡掃描系統之具體實例的圖解。 [圖8A至圖8C]展示由光投影系統形成之實例影像。 [圖9]展示根據某些具體實例之影像失真。 [圖10]為包括根據某些具體實例之失真校正光學件總成之實例光投影系統的側視圖。 [圖11]為包括根據某些具體實例之失真校正光學件總成之光投影系統的透視圖。 [圖12]為包括根據某些具體實例之失真校正光學件總成之光投影系統的透視圖。 [圖13]為根據某些具體實例之場透鏡的透視圖。 [圖14A]展示來自比較光投影系統的沿著垂直於掃描方向之軸線的掃掠誤差。 [圖14B]展示來自包括失真校正光學件總成之光投影系統的沿著垂直於掃描方向之軸線的掃掠誤差。 [圖15A]展示來自圖14A之比較光投影系統的掃掠誤差對掃掠角。 [圖15B]展示來自圖14B之比較光投影系統的掃掠誤差對掃掠角。 [圖16]展示來自光投影系統之經掃描影像的像素重疊誤差。

210:波導顯示總成

340:影像光

600:光總成

700:鏡掃描系統

1000:掃描顯示系統

1010:失真校正光學件總成

1020:透鏡

1030:稜鏡

1050:使用者

Claims (20)

1. 一種顯示系統，其包含： 一光總成，其經組態以產生用於一顯示影像之源光； 一失真校正光學件總成，其包含： 一變形場透鏡，其經組態以將一第一失真應用於該源光，及 一光學裝置，其包括至少一個變形非球面表面，該至少一個變形非球面表面經組態以將一第二失真應用於來自該變形場透鏡之該源光，該第二失真包含準直；及 一掃描系統，其經組態以將具有該第一失真及該第二失真之該源光自該失真校正光學件總成重導向， 其中該第一失真及該第二失真至少部分地補償由該掃描系統造成之光學失真。
2. 如請求項1之顯示系統，其中該光總成包含一個或多個光源。
3. 如請求項2之顯示系統，其中該一個或多個光源提供一個或多個顯示像素。
4. 如請求項3之顯示系統，其中該一個或多個顯示像素包含一影像光。
5. 如請求項1之顯示系統，其中具有該第一失真及該第二失真之該源光包含預失真及準直源光。
6. 如請求項1之顯示系統，其中該變形場透鏡經組態以執行以下各者中之至少一者：準直該源光、擴展該源光，或調整該源光之一定向。
7. 如請求項1之顯示系統，其中該變形場透鏡經組態以將軸對稱調整應用於該源光。
8. 如請求項1之顯示系統，其中該光學件總成包含一單片稜鏡。
9. 如請求項1之顯示系統，其中該光學件總成包含一自由形式稜鏡，該自由形式稜鏡包括一個或多個光透射表面及一個或多個光反射表面。
10. 如請求項9之顯示系統，其中該自由形式稜鏡經組態以使該源光失真及準直。
11. 如請求項9之顯示系統，其中該一個或多個光透射表面包含一自由形式表面。
12. 如請求項11之顯示系統，其中該一個或多個光透射表面包含一任尼克表面、一變形非球面表面、一平坦表面、一非旋轉對稱表面，或一非軸對稱表面。
13. 如請求項11之顯示系統，其中該一個或多個反射表面包含一任尼克表面、一變形非球面表面、一平坦表面、一非旋轉對稱表面，或一非軸對稱表面。
14. 如請求項1之顯示系統，其中該掃描系統包含一鏡掃描系統。
15. 如請求項14之顯示系統，其中該鏡掃描系統經組態以使自該失真校正光學件總成輸出之該預失真及準直源光不失真。
16. 如請求項1之顯示系統，其中該失真校正光學件總成及該掃描系統經組態以將不失真影像光透射至一影像平面。
17. 如請求項16之顯示系統，其中該影像平面包含一虛擬影像平面、一耦合器、一波導、一顯示器、一近眼顯示器或一使用者中之至少一者。
18. 如請求項17之顯示系統，其中不失真影像光包含至少沒有一桶形失真、一枕形失真、一鬚形失真、一楔形失真或一差異失真之一影像光。
19. 如請求項18之顯示系統，其中至少該桶形失真、該枕形失真、該鬚形失真、該楔形失真或該差異失真包含一影像平面上之像素未對準。
20. 如請求項19之顯示系統，其中該失真校正光學件總成在該影像平面上提供像素對準。

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