TW202307519A - 二維掃描顯示器中的三維映射 - Google Patents

Abstract

一種可穿戴式顯示裝置包括光源、束掃描器、光瞳複製光導及偵測器。該光源配置以發射影像束及測距束。該束掃描器使此兩個束進行共同掃描。該影像束用以在角度域中形成一影像以供顯示給該可穿戴式顯示裝置之使用者，且測距束用以同時掃描外部環境。由該偵測器偵測自該外部環境中之物件反射之光，且使用經反射信號之飛行時間量測及/或三角量測來建置該外部環境之3D地圖。對於三角量測，該偵測器可包括數位攝影機。

Description

二維掃描顯示器中的三維映射

本揭示內容係關於可穿戴式顯示器，且尤其係關於使用掃描投影機之可穿戴式顯示器。 相關申請案參考

本申請案主張2021年8月6日申請之名為「二維掃描顯示器中的三維映射（3D MAPPING IN 2D SCANNING DISPLAY）」之美國臨時專利申請案第63/230,355號及2021年10月15日申請之美國非臨時專利申請案第17/502,864號的優先權，且這些專利申請案之全文以引用的方式併入本文中。

頭戴式顯示器（HMD）、頭盔式顯示器、近眼顯示器（NED）及其類似者正在愈來愈多地用於顯示虛擬實境（VR）內容、擴增實境（AR）內容、混合實境（MR）內容等等。此類顯示器正在應用於多種多樣的領域，包括娛樂、教育、訓練及生物醫學，此僅舉幾個實例。經顯示VR/AR/MR內容可為三維（3D）以增強體驗並使虛擬物件匹配於由使用者觀測之真實物件。使用者之眼睛位置及凝視方向及/或定向可被即時地追蹤，且經顯示影像可取決於使用者之頭部定向及凝視方向而被動態地調整，以提供沉浸至模擬或擴增環境中之體驗。

緊湊型顯示裝置為可穿戴式顯示器所需要。因為HMD或NED之顯示器穿戴於使用者之頭部上，所以大的、龐大的、不平衡的及/或重的顯示裝置將係笨重的且使用者穿戴起來可能不舒適。

基於投影機之顯示器在角度域中提供影像，其可在無中間螢幕或顯示面板的情況下直接由使用者之眼睛觀測。可使用成像波導以遍及顯示器之動眼框（eyebox）延伸攜載角度域中之影像的影像光。掃描投影機顯示器中缺乏螢幕或顯示面板會實現顯示器之大小及重量縮減，並實現AR應用。基於投影機之顯示器可使用掃描投影機，其藉由使可控制的亮度及/或色彩之影像光束進行掃描而在角度域中獲得影像。

本發明的一態樣為一種可穿戴式顯示裝置，其包含：第一光源，其用於提供第一影像束及第一測距束；第一束掃描器，其耦接至該第一光源，該第一束掃描器包含可傾斜反射器，該可傾斜反射器用於接收該第一影像束並使該第一影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第一影像，及用於接收該第一測距束並使該第一測距束有角度地掃描，藉以該第一測距束掃描外部環境；第一光瞳複製光導，其耦接至該第一束掃描器以用於將由該第一束掃描器掃描之該第一影像束之部分傳送至該可穿戴式顯示裝置之第一動眼框；及第一偵測器，其用於接收自該外部環境中之物件反射的該第一測距束之一部分。

根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源、該第一束掃描器及該第一偵測器，且配置成：操作該第一束掃描器；使該第一光源提供具有時變功率位準或一時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束，以隨著該第一影像束由該第一束掃描器掃描而在角度域中提供該第一影像；及自該第一偵測器接收第一信號，該第一信號表示由該物件反射的該第一測距束之該部分。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該控制器進一步配置成：使該第一光源提供該第一測距束，其中該第一測距束係時變的；及根據該時變的第一測距束與該第一信號之間的時間關係或相位關係中之至少一者判定至該物件之距離。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該時變的第一測距束包含一連串測距光脈衝，其中該控制器配置成根據發射這些測距光脈衝中之一脈衝與接收該第一信號之間的時間延遲來判定至該物件之該距離。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該第一偵測器被安置成與該第一束掃描器相隔一基本距離；該第一偵測器包含用於將該第一測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡，及用於偵測經聚焦之該第一測距束部分之在該焦平面處之光偵測器陣列；且該控制器經進一步配置以根據以下各者判定至該物件之該距離：經聚焦之該第一測距束部分在該光偵測器陣列上之位置；及該基本距離。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該控制器經配置以根據經聚焦之該第一測距束部分之該位置判定經接收之該第一測距束部分之束角度，及基於該第一測距束之束角度、經接收之該第一測距束部分之該束角度及該基本距離而藉由三角量測來判定該距離。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該第一偵測器包含：偏振組件，其包含偏振器或波片中之至少一者，配置成接收該第一測距束之反射部分；及光偵測器，其光學地耦接至該偏振組件。

根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置進一步包含：第二光源，其用於提供第二影像束及第二測距束；第二束掃描器，其耦接至該第二光源以用於接收該第二影像束並使該第二影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第二影像，及用於接收該第二測距束並使該第二測距束有角度地掃描，藉以該第二測距束掃描該外部環境；及第二光瞳複製光導，其耦接至該第二束掃描器以用於將該第二影像束傳送至該可穿戴式顯示裝置之第二動眼框。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該第一偵測器經配置以用於接收自該物件反射的該第二測距束之一部分。

在根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置中，該第一偵測器安置於該第一束掃描器與該第二束掃描器之間。

根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源及該第二光源、該第一束掃描器及該第二束掃描器以及該第一偵測器，且配置成：操作該第一束掃描器及該第二束掃描器；使該第一光源及該第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束及該第二影像束，以隨著該第一影像束及該第二影像束分別由該第一束掃描器及該第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供該第一影像及該第二影像；及自該第一偵測器接收第一信號及一第二信號，該第一信號及該第二信號分別表示該第一測距束之反射部分及該第二測距束之反射部分，其中該控制器經配置以基於該第一信號及該第二信號之時序相對於發射該第一測距束及該第二測距束之時序來辨別該第一信號與該第二信號。

根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置進一步包含用於接收自該物件反射的該第二測距束之一部分的第二偵測器。

根據本發明的前述態樣所述之可穿戴式顯示裝置進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源及該第二光源、該第一束掃描器及該第二束掃描器以及該第一偵測器，且配置成：操作該第一束掃描器及該第二束掃描器；使該第一光源及該第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束及該第二影像束，以隨著該第一影像束及該第二影像束分別由該第一束掃描器及該第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供該第一影像及該第二影像；及分別自該第一偵測器及該第二偵測器接收第一信號及第二信號，該第一信號及該第二信號分別表示該第一測距束之反射部分及該第二測距束之反射部分。

本發明的另一態樣為一種多束掃描器，其包含：光源，其用於提供在可見波長範圍內之影像束及在紅外波長範圍內之測距束；及第一束掃描器，其耦接至該光源，該第一束掃描器包含可傾斜反射器，該可傾斜反射器用於接收該影像束並使該影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，及用於接收該測距束並運用該測距束有角度地掃描外部環境。

根據本發明的另一態樣所述之多束掃描器進一步包含在該第一束掃描器下游之IR通過式光學濾光器，該IR通過式光學濾光器用於朝向該外部環境透射該測距束並阻擋該影像束到達該外部環境。

根據本發明的另一態樣所述之多束掃描器進一步包含光瞳複製光導，該光瞳複製光導耦接至該第一束掃描器以用於將該經掃描影像束之多個偏移部分提供至觀看者。

本發明的又一態樣為一種用於在掃描外部環境時向觀看者顯示影像之方法，該方法包含：使用光源以用於提供影像束及測距束；使束掃描器之可傾斜反射器傾斜以使該影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，並使該測距束有角度地掃描以掃描外部環境；使用耦接至該束掃描器之光瞳複製光導以用於將由該束掃描器掃描之該影像束之部分傳送至可穿戴式顯示裝置之動眼框；及使用偵測器以用於接收自該外部環境中之物件反射的該測距束之一部分。

在根據本發明的又一態樣所述之方法中，使用該光源以提供該影像束包含使該光源提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該影像束，以隨著該影像束由該束掃描器有角度地掃描而在角度域中提供該影像；且使用該偵測器以用於接收該測距束之該部分包含接收表示該測距束之反射部分的信號。

根據本發明的又一態樣所述之方法進一步包含：使該測距束脈衝化；及根據該信號與經脈衝化的該測距束之間的時間關係判定至該物件之距離。

在根據本發明的又一態樣所述之方法中，該偵測器被安置成與該束掃描器相隔一基本距離；該偵測器包含用於將該測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡，及用於偵測該經聚焦測距束部分之在該焦平面處之光偵測器陣列；該方法進一步包含根據以下各者判定至該物件之該距離：該經聚焦測距束部分在該光偵測器陣列上之位置；及該基本距離。

雖然結合各種具體實例及實例描述本教示內容，但並不希望本教示內容限於此類具體實例。相反地，所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，本教示內容涵蓋各種替代例及等效物。本文中敍述本揭示內容之原理、態樣及具體實例以及其特定實例的所有陳述意欲涵蓋其結構等效物及功能等效物兩者。另外，希望此類等效物包括當前已知的等效物以及未來開發的等效物兩者，亦即所開發的執行相同功能之任何元件，而不管結構如何。

如本文中所使用，術語「第一」、「第二」等等並不意欲暗示循序排序，而是意欲區分一個元件與另一元件，除非有明確陳述。類似地，方法步驟之循序排序並不暗示其執行之循序次序，除非有明確陳述。在圖1及圖6A至圖6C中，類似參考數字表示類似元件。

基於掃描投影機之近眼顯示器使用可傾斜反射器以使影像光束橫越近眼顯示器之視場（field of view，FOV）進行掃描。影像光之光功率位準及/或色彩組成物與掃描協調地變化以對角度域中之AR/VR影像進行光柵化以用於由使用者進行直接觀測。可使用成像波導，例如光瞳複製波導，以將經掃描光束傳送至使用者之眼睛，並為了便於相對於顯示器之眼睛定位而側向地散佈經掃描光束。

近眼顯示器可包括光學測距裝置，光學測距裝置用以搜集關於近眼顯示器使用者之周圍事物的資訊。正在被收集之資訊可包括至周圍物件之距離、其形狀、位置、定向、色彩、反射率、偏振屬性等等。為了提供此類資訊，光學測距裝置可使例如對人類觀看者不可見的紅外（IR）光束之光束進行掃描，並即時地監測測距光束之反射之量值。可以時差式方式捕捉反射以基於測距光脈衝到達光偵測器所花費之時間而判定至物件之距離。

根據本揭示內容，近眼顯示器之測距裝置可使用與用以顯現經顯示AR/VR影像之束掃描器相同的束掃描器，從而提供顯著的空間及成本節省。為此，光源可提供由掃描器共同掃描之影像光束及測距光束，例如藉由將兩個束引導至掃描器之同一可傾斜反射器上。

根據本揭示內容，提供一種可穿戴式顯示裝置，其包含：第一光源，其用於提供第一影像束及第一測距束；及第一束掃描器，其耦接至第一光源。第一束掃描器包括可傾斜反射器。可傾斜反射器配置以用於接收第一影像束並使第一影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第一影像，及用於接收第一測距束並使第一測距束有角度地掃描，藉以第一測距束掃描外部環境。可穿戴式顯示裝置進一步包括：第一光瞳複製光導，其耦接至第一束掃描器以用於將由第一束掃描器掃描之第一影像束之部分傳送至可穿戴式顯示裝置之第一動眼框；及第一偵測器，其用於接收自外部環境中之物件反射的第一測距束之部分。

可穿戴式顯示裝置可進一步包括控制器，控制器可操作地耦接至第一光源、第一束掃描器及第一偵測器。控制器可配置以操作第一束掃描器，使第一光源提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的第一影像束，以隨著第一影像束由第一束掃描器掃描而在角度域中提供第一影像，並自第一偵測器接收第一信號，第一信號表示由物件反射的第一測距束之部分。控制器可配置以使第一光源提供時變的第一測距束。控制器可進一步配置以根據時變的第一測距束與第一信號之間的時間關係或相位關係中之至少一者判定至物件之距離。在時變的第一測距束包括一連串測距光脈衝之具體實例中，控制器可配置以根據發射測距光脈衝中之脈衝與接收第一信號之間的時間延遲來判定至物件之距離。

在一些具體實例中，第一偵測器被安置成與第一束掃描器相隔基本距離。第一偵測器可包括用於將第一測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡，及用於偵測經聚焦之第一測距束部分之在焦平面處之光偵測器陣列。控制器可進一步配置以根據經聚焦之第一測距束部分在光偵測器陣列上之位置及基本距離判定至物件之距離。舉例而言，控制器可配置以根據經聚焦之第一測距束部分之位置判定經接收之第一測距束部分之束角度，及藉由基於第一測距束之束角度、經接收之第一測距束部分之束角度及基本距離進行三角量測來判定距離。

在一些具體實例中，第一偵測器包括：偏振組件，其包含偏振器或波片中之至少一者，其配置以接收第一測距束之經反射部分；及光偵測器，其光學地耦接至偏振組件。

可穿戴式顯示裝置可進一步包括：第二光源，其用於提供第二影像束及第二測距束；及第二束掃描器，其耦接至第二光源，以用於接收第二影像束並使第二影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第二影像，及用於接收第二測距束並使第二測距束有角度地掃描，藉以第二測距束掃描外部環境。第二光瞳複製光導可耦接至第二束掃描器以用於將第二影像束傳送至可穿戴式顯示裝置之第二動眼框。第一偵測器可安置於第一束掃描器與第二束掃描器之間，且可配置以用於接收自物件反射的第二測距束之部分。

控制器可配置以操作第一束掃描器及第二束掃描器，使第一光源及第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的第一影像束及第二影像束，以隨著第一影像束及第二影像束分別由第一束掃描器及第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供第一影像及第二影像。控制器可配置以自第一偵測器接收第一信號及第二信號，第一信號及第二信號分別表示第一測距束及第二測距束之經反射部分。控制器可進一步配置以基於第一信號及第二信號之時序相對於發射第一測距束及第二測距束之時序來辨別第一信號與第二信號。

在可穿戴式顯示裝置包括用於接收自物件反射的第二測距束之部分的第二偵測器的具體實例中，控制器可配置以操作第一束掃描器及第二束掃描器以使第一光源及第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的第一影像束及第二影像束，以隨著第一影像束及第二影像束分別由第一束掃描器及第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供第一影像及第二影像。控制器可進一步配置以分別自第一偵測器及第二偵測器接收第一信號及第二信號，第一信號及第二信號分別表示第一測距束及第二測距束之經反射部分。

根據本揭示內容，提供一種多束掃描器，其包含：光源，其用於提供在可見波長範圍內之影像束及在紅外波長範圍內之測距束；及第一束掃描器，其耦接至光源。第一束掃描器包含可傾斜反射器，其用於接收影像束並使影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，及用於接收測距束並運用測距束有角度地掃描外部環境。多束掃描器可進一步包括在第一束掃描器下游之IR通過式光學濾光器，IR通過式光學濾光器用於朝向外部環境透射測距束並阻擋影像束到達外部環境。多束掃描器可進一步包括光瞳複製光導，光瞳複製光導耦接至第一束掃描器以用於將經掃描影像束之多個偏移部分提供至觀看者。

根據本揭示內容，進一步提供一種用於在掃描外部環境時向觀看者顯示影像之方法。該方法包括：使用光源以用於提供影像束及測距束；使束掃描器之可傾斜反射器傾斜以使影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，並使測距束有角度地掃描以掃描外部環境；使用耦接至束掃描器之光瞳複製光導以用於將由束掃描器掃描之影像束之部分傳送至可穿戴式顯示裝置之動眼框；及使用偵測器以用於接收自外部環境中之物件反射的測距束之部分。使用光源以提供影像束可包括使光源提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的影像束，以隨著影像束由束掃描器有角度地掃描而在角度域中提供影像。使用偵測器以用於接收測距束之部分可包括接收表示測距束之經反射部分的信號。

在一些具體實例中，該方法進一步包括使測距束脈衝化，及根據信號與經脈衝化的測距束之間的時間關係判定至物件之距離。在偵測器被安置成與束掃描器相隔基本距離且偵測器包含用於將測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡及用於偵測經聚焦測距束部分之在焦平面處之光偵測器陣列的具體實例中，該方法可進一步包括根據經聚焦測距束部分在光偵測器陣列上之位置並根據基本距離判定至物件之距離。

現在參見圖1，可穿戴式顯示裝置100包括：光源101，其用於提供在可見波長範圍內之影像束111；及測距束121，其典型地為不可見光，諸如紅外光。束掃描器131耦接至光源101。束掃描器131包括可傾斜反射器171，其配置以接收影像束111並使該影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像。束掃描器131使測距束121與影像束111一起進行共同掃描，例如藉由將束111及121兩者引導至共同可傾斜反射器171上，藉以測距束121在角度域中之影像被光柵化的同時有角度地掃描外部環境。因此，束掃描器131為多束掃描器，一個束為影像束111且一個束為測距束121。

光瞳複製光導141，例如具有光柵輸入及輸出耦接器或幾何波導之光導板，可耦接至束掃描器131。光瞳複製光導141將經掃描影像束111之部分111A傳送至可穿戴式顯示裝置100之動眼框159。光瞳複製光導141在可穿戴式顯示裝置100外部透射測距束121，例如朝向位於外部環境中之外部物件104。濾光器106，例如IR通過式濾光器，可置放於測距束121之路徑中以阻擋任何殘餘影像光111洩漏至外部，以便防止其他人看到使用者正在看到之AR/VR影像。可提供偵測器151，例如光偵測器或微型數位攝影機，以接收自外部物件104反射的第一測距束121A之部分121A。偵測器151可配備有類似於濾光器106之光學濾光器，以改良信雜比（signal-to-noise ratio，SNR）並防止其他光源使偵測器151飽和。

控制器108可操作地耦接至光源101、束掃描器131及偵測器151。控制器108可配置以與在光功率位準及/或色彩組成物方面調變光源101協調地操作束掃描器131，以隨著影像束111由束掃描器131掃描而在角度域中提供影像。在操作中，控制器108自偵測器151接收信號，信號表示第一測距束121之反射部分121A。控制器108具有關於掃描器131之可傾斜反射器之瞬時傾斜角的資訊。因此，控制器108具有關於測距束121之輸出角度的資訊。此使控制器108能夠隨著控制器使掃描器131進行掃描以將影像提供至觀看者而產生外部環境之三維（3D）表示。在一些具體實例中，控制器108可判定產生測距束121之光脈衝與接收部分121A中之經反射脈衝之間的時間延遲。對應於光脈衝至物件104之飛行時間與反射部分121A至偵測器151之飛行時間的總和的時間延遲表示距可穿戴式顯示裝置100及外部物件104之距離。

圖2A及圖2B繪示使用經脈衝的測距束光柵化來判定至外部環境中之各種物件之位置及距離的原理。圖2A之時間圖200A繪示飛行時間量測原理。在時間 t ₁ 時發射一連串測距光脈衝中之測距光脈衝221。在時間 t ₂ 時接收表示由物件104反射的測距束121之部分121A的信號221A。時間間隔 t ₂ - t ₁ 表示自可穿戴式顯示裝置100至物件104及返回之光之飛行時間。至物件104之距離 D因此被判定為 D= ( t ₂ - t ₁ )/2 c，其中 c為光速。

回到圖2B，角度圖200B描繪在發出測距光脈衝221時之已知距離 D及已知瞬時光柵化角度 α。距離 D及光柵化角度 α一起界定物件104在空間中之位置。當在兩個正交方向上執行光柵化時，可判定物件104在3D空間中之位置。

判定距離 D之其他方法可包括以高頻率調變測距束121，及判定測距束121之調變與該測距束之經調變反射121A之間的相移，相移表示來自可穿戴式顯示裝置100及外部物件104之光束之飛行時間。更一般而言，控制器108可經配置以使光源101提供為時變的測距束121，及根據時變測距束121與由偵測器151接收之信號之間的時間關係及/或相位關係判定至物件之距離。

在一些具體實例中，至外部物件之距離 D可藉由三角量測來判定。圖3繪示適合於基於三角量測之距離量測、測距及/或映射的圖1之偵測器151之實例構造。圖3之偵測器351包括用於將經反射測距束部分121A聚焦於焦平面304處之物鏡302，及用於偵測經聚焦之第一測距束部分121A之在焦平面304處之光偵測器陣列306。可根據經聚焦測距束部分在光偵測器陣列306上之位置判定經反射測距束部分121A之束角度。在圖3中所展示之實例中，測距束部分121A以法線入射角照射在偵測器351處，從而在光偵測器陣列306之中心處形成焦斑121B。出於比較起見，測距束部分121A*以銳入射角照射在偵測器351處，從而形成較接近光偵測器陣列306之邊緣的焦斑121B*。因此，焦斑之位置，亦即焦斑之影像之中心在光偵測器陣列306上之座標，帶有關於照射束角度之資訊。

現在參見圖4，在束掃描器131運用測距束121照明物件104的時刻，偵測器351在基底402處被安置成與束掃描器131相隔距離 B。自物件104反射的測距束121之部分121A照射至圖3之偵測器351上。基底402、測距束121及經反射測距束部分121A形成三角形400。束掃描器處之角度 α係已知的，其由可傾斜反射器171（圖1）之瞬時傾斜角界定。偵測器351之角度 β可根據經聚焦測距束部分121B在光偵測器陣列306上之位置進行判定，如上文參考圖3所闡釋。距離 B、角度 α及角度 β與已知基底204一起完全界定三角形400。可以三角學方式判定外部環境中之物件104相對於可穿戴式顯示裝置100之位置。

參見圖5A，偏振選擇性偵測器551A可用作圖1之可穿戴式顯示裝置100之偵測器151。圖5A之偏振選擇性偵測器551A包括：光偵測器502A，例如光電二極體，其光學地耦接至偏振組件504A，諸如線性或圓形偏振器；或波片511，其耦接至偏振器512。偏振組件504A之目的係將照射光之偏振分量透射至光偵測器502A，同時阻擋正交偏振分量。此類量測配置可有利地用以例如在測距束121偏振時改良信雜比。在一些具體實例中，亦可提供光學濾光器，其中傳輸頻寬係以測距束121之中心波長為中心。

現在參見圖5B，多通道偏振選擇性偵測器551B可充當圖1之可穿戴式顯示裝置100之偵測器151。圖5B之多通道偏振選擇性偵測器551B包括象限光偵測器502B，例如光電二極體522之四邊形，其光學地耦接至偏振組件陣列504B，諸如處於光軸之不同定向之一組波片/偏振器505、506、507及508。象限光偵測器502B之每一光電二極體522可耦接至特定波片及偏振器505、506、507或508，其中軸線處於不同角度505、506、507或508。多通道偏振選擇性偵測器551B一起使吾人能夠判定照射光之偏振狀態，包括偏振度、阻滯、偏振角、雙向衰減等等。

參見圖6A，其中進一步參考圖1，可穿戴式AR/VR顯示裝置600A包括兩個顯示裝置，每一眼睛一個顯示裝置，以提供立體視覺。至少一個顯示裝置可為圖1之測距可穿戴式顯示裝置100。在圖6A中所展示之實例中，可穿戴式AR/VR顯示裝置600A包括圖1之兩個測距可穿戴式顯示裝置100。可針對顯示裝置100兩者提供共同控制器，為簡潔起見而未展示。圖6A之可穿戴式顯示裝置600A包括具有第一光源及第一束掃描器之左投影機661，及具有第二光源及第二束掃描器之右投影機662。可穿戴式顯示裝置600A進一步包括耦接至第一束掃描器以用於將由第一束掃描器掃描之第一影像束之部分傳送至使用者670之左眼的第一光瞳複製光導641，及耦接至第二束掃描器以用於將由第二束掃描器掃描之第二影像束之部分傳送至使用者670之右眼的第二光瞳複製光導642。可穿戴式AR/VR顯示裝置600A進一步包括分別鄰近左投影機661及右投影機662之第一偵測器651及第二偵測器652，其接收由對應投影機掃描之測距束之部分。舉例而言，第二光偵測器652接收第二測距束622之部分622A。產生第二測距束622之光脈衝與接收部分622A中之經反射脈衝之間的時間延遲等於可穿戴式AR/VR顯示裝置600A與外部物件604之間的光之往返飛行時間（ToF）。因此，ToF表示距AR/VR顯示裝置600A及外部物件604之距離，從而使能夠執行外部環境之3D顯現。具有兩個測距投影機661及662會使吾人能夠藉由使測距投影機661及662掃描視場之不同區域而改良正在被接收之資訊之保真度及/或增大掃描範圍，其中中間存在重疊。

可穿戴式AR/VR顯示裝置600A之控制器可經合適地配置（例如程式化、硬接線等等）以操作左投影機661及右投影機662之掃描器，以使左投影機661及右投影機662之光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的第一影像束及第二影像束，以隨著第一影像束及第二影像束由各別束掃描器掃描而分別在角度域中提供左影像及右影像。接著，控制器可分別自第一偵測器651及第二偵測器652接收第一信號及第二信號，第一信號及第二信號分別表示第一測距束及第二測距束之經反射部分。

參見圖6B，可穿戴式AR/VR顯示裝置600B包括具有提供第一測距束621及第二測距束622之左投影機661及右投影機662的兩個顯示裝置。可安置於左投影機661與右投影機662或束掃描器之間的共同光偵測器651可接收分別自運用第一測距束621及第二測距束622照明之外部物件604反射的光部分621A、621B。

可穿戴式AR/VR顯示裝置600B之控制器可配置以使左投影機661及右投影機662之光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的第一影像束及第二影像束，以隨著第一影像束及第二影像束分別由第一束掃描器及第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供第一影像及第二影像。控制器可進一步配置以自偵測器651接收第一信號及第二信號，第一信號及第二信號分別表示第一測距束621及第二測距束622之反射部分621A及622A。可選擇第一測距束621及第二測距束622之時序，使得可在任何給定時刻接收來自第一測距束621及第二測距束622中之僅一者之反射信號，從而使吾人能夠辨別分別由運用第一測距束621及第二測距束622照明之外部物件604反射的光部分621A、621B。接著可針對每一測距束621及622單獨地顯現外部物件604之左影像及右影像。可在軟體中比較左影像及右影像以判定視差並確認至外部物件604之距離。

偵測器651可為角度敏感的。為此，類似於圖3之偵測器351，光偵測器651可包括透鏡及在透鏡後方之光偵測器陣列。光偵測器陣列中之像素之數目或位置表示反射所來自之角度。此使能夠藉由三角量測進行3D映射，此係因為由光偵測器651、左投影機661及外部物件604形成之第一三角形691之角度 α及角度 β以及基本長度683係已知的。第二三角形692由光偵測器651、右投影機662及物件604形成，且亦可針對該三角形執行類似三角量測，如上文參考圖4所闡釋。

類似三角量測概念可應用於圖6C之可穿戴式AR/VR顯示裝置600C中。可穿戴式AR/VR顯示裝置600C包括能夠運用第一測距束621掃描外部環境之僅一個投影機661。提供兩個角度敏感偵測器，例如圖3之偵測器351，以偵測第一反射621A及第二反射621B。可根據已知基本長度684以及基本角度 α及 β而藉由三角量測來計算至外部物件604之距離，如上文參考圖4所闡釋。

每當使用飛行時間量測以使用可穿戴式顯示器之兩個測距束及兩個偵測器（例如如圖6A中所呈現）判定外部物件之位置時，就可在時域中分離由兩個測距系統進行之兩個量測。參見圖7，其中進一步參考圖6A，左投影機661在屬於第一時段P1之時間 t ₁ 時發射測距脈衝721。左偵測器651在屬於同一第一時段P1之時間 t ₂ 時接收測距脈衝721之經反射部分721A。類似地，右投影機662在屬於第二時段P2之時間 t ₃ 時發射測距束622之測距脈衝722。右偵測器652在屬於同一第二時段P2之時間 t ₄ 時接收測距脈衝722之經反射部分722A。過程在交錯之第一時段P1與第二時段P2內重複，如圖7中所繪示。因為第一時段P1與第二時段P2彼此分離，所以會阻止在左偵測器651接收經反射測距束部分622A且反之亦然時發生交叉傳信。

現在參見圖8，其中進一步參考圖1，用於在掃描外部環境時向觀看者顯示影像之方法800（圖8）可實施於可穿戴式顯示裝置100（圖1）之控制器108中。方法800包括使用光源（802），例如圖1之可穿戴式顯示裝置100之光源101，以提供影像束（例如影像束111）及測距束（例如測距束121）。使掃描器之可傾斜反射器（例如掃描器131之可傾斜反射器171）傾斜（804），以使影像束111有角度地掃描以在角度域中獲得影像，並使測距束121有角度地共同掃描以感測外部環境。使用（806）光瞳複製光導，例如耦接至束掃描器131之光瞳複製光導141，以將由束掃描器131掃描之影像束111之部分111A傳送至可穿戴式顯示裝置100之動眼框159。

使用偵測器，例如偵測器141，以接收（808）自外部環境中之物件104反射的測距束121之部分121A。使用偵測器以用於接收測距束之部分可包括由控制器108接收表示測距束121之經反射部分121A的信號，例如電信號。在一些具體實例中，使用光源以提供影像束之步驟802包含使光源101提供具有時變功率位準及/或時變色彩組成物之影像束111，以隨著影像束111由束掃描器131有角度地掃描而在角度域中提供影像。

方法800可進一步包括使測距束121脈衝化，如由虛線框803所表示。該脈衝化可藉由例如使發射測距束121之紅外雷射二極體脈衝化或藉由使用外部調變器而達成。在測距束121被脈衝化之具體實例中，方法800可進一步包括根據信號與經脈衝化測距束121之間的時間關係（例如根據如上文參考圖2A及圖2B所闡釋之時間延遲 t ₂ - t ₁ ）判定（虛線框810）至物件104之距離。

在依據基於三角量測之測距之具體實例（例如圖3及圖4中所呈現之具體實例）中，偵測器351被安置成與發射測距束121之束掃描器131相隔基本距離 B。偵測器351（圖3）包括用於將測距束部分121A聚焦於焦平面304處之物鏡302及在焦平面304處之光偵測器陣列306。光偵測器陣列306偵測經聚焦測距束部分121B。在此類具體實例中，方法800可進一步包括根據經聚焦測距束部分121B在光偵測器陣列306上之位置（其給出經偵測束部分121A之束角度）及已知基本距離 B判定（虛線框811）至物件之距離，如圖4中所繪示。

參見圖9，近眼顯示器（NED）900為例如圖6A至圖6C之AR/VR顯示器600A至600C之具體實例。NED 900包括具有一副眼鏡之外觀尺寸的框架901。框架901可針對每一眼睛支撐以下各者：投影機902，其用於提供攜載角度域中之影像的顯示光；光瞳複製器910，例如光瞳複製波導，其光學地耦接至投影機902；眼動追蹤攝影機904；及複數個照明器906。照明器906可由光瞳複製器910支撐以用於照明動眼框912。每一投影機902可包括具有測距光束（例如如本文中所描述之在紅外波長範圍內之束）之束掃描器。可提供至少一個光偵測器951以用於偵測測距束之反射。光偵測器951可為角度選擇性的以能夠進行如本文中所描述之三角量測。

投影機902之可傾斜反射器可包括例如MEMS可傾斜反射器。用於此等投影機之光源可包括支撐單發射器或多發射器半導體光源之陣列的基板，該陣列係例如側發射雷射二極體、垂直空腔表面發射雷射二極體、SLED或發光二極體，其用於提供複數個光束。光源之準直器可包括凹面鏡、體透鏡、菲涅爾透鏡、全像透鏡、自由曲面稜鏡等等。光瞳複製器910可包括配備有複數個表面起伏及/或體積全像光柵之波導。光瞳複製器910之功能係在各別動眼框912處提供由投影機902提供之顯示光束之多個側向偏移複本。

控制器905可操作地耦接至投影機902之光源及可傾斜反射器。控制器905可經配置以判定投影機902之可傾斜反射器之X傾斜角及Y傾斜角。控制器905判定待顯示之影像之哪一像素或哪些像素對應於經判定之X傾斜角及Y傾斜角。接著，控制器905判定此等像素之亮度及/或色彩以在對應於經判定之像素亮度及色彩的功率位準下產生光脈衝。控制器905亦可與掃描經顯示影像同步地執行測距操作，如本文中所揭示。

眼動追蹤攝影機904之目的係判定使用者之兩隻眼睛之位置及/或定向。一旦知道使用者之眼睛之位置及定向，就可判定凝視會聚距離及方向。可動態地調整由投影機902顯示之影像以考慮使用者之凝視，以用於較佳保真度地使使用者沉浸至經顯示擴增實境景物中，及/或提供與擴增實境互動之特定功能。在操作中，照明器906在對應動眼框912處照明眼睛，以使眼動追蹤攝影機能夠獲得眼睛之影像，以及提供參考反射，亦即閃光。這些閃光可充當經捕捉眼睛影像中之參考點，從而促進藉由判定眼睛光瞳影像相對於閃光影像之位置而進行眼睛凝視方向判定。為了避免使使用者因照明光而分心，可使照明光對使用者不可見。舉例而言，紅外光可用以照明動眼框912。

參見圖10，HMD 1000係為了較大程度地沉浸至AR/VR環境中而圍封使用者之面部的AR/VR可穿戴式顯示系統之實例。HMD 1000為例如圖6A至圖6C之AR/VR顯示器600A至600C之具體實例。HMD 1000之功能係運用電腦產生影像擴增實體的真實世界環境之視圖，及/或產生完全虛擬的3D影像。HMD 1000可包括前本體1002及條帶1004。前本體1002配置以用於以可靠且舒適的方式置放於使用者之眼睛前方，且條帶1004可經拉伸以將前本體1002固定於使用者之頭部上。顯示系統1080可安置於前本體1002中以用於向使用者呈現AR/VR影像。前本體1002之側1006可為不透明或透明的。

在一些具體實例中，前本體1002包括用於追蹤HMD 1000之加速度的定位器1008及慣性量測單元（inertial measurement unit，IMU）1010，及用於追蹤HMD 1000之位置的位置感測器1012。IMU 1010為基於自位置感測器1012中之一者或多者接收之量測信號產生指示HMD 1000之位置之資料的電子裝置，這些位置感測器回應於HMD 1000之運動而產生一個或多個量測信號。位置感測器1012之實例包括：一個或多個加速度計、一個或多個陀螺儀、一個或多個磁力計、偵測運動的另一合適類型之感測器、用於IMU 1010之錯誤校正的一種類型之感測器或其某一組合。位置感測器1012可位於IMU 1010外部、位於IMU 1010內部或其某一組合。

定位器1008由虛擬實境系統之外部成像裝置追蹤，使得虛擬實境系統可追蹤整個HMD 1000之位置及定向。可比較由IMU 1010及位置感測器1012產生之資訊與藉由追蹤定位器1008而獲得之位置及定向，以用於改良HMD 1000之位置及定向之追蹤準確度。準確位置及定向對於隨著使用者移動並在3D空間中轉動而向使用者呈現適當虛擬景物係重要的。

HMD 1000可進一步包括專用深度攝影機總成（dedicated depth camera assembly，DCA）1011，其捕捉描述環繞HMD 1000之部分或全部之局部區域之深度資訊的資料。為此，DCA 1011可包括雷射雷達（laser radar，LIDAR）或類似裝置。可比較深度資訊與來自IMU 1010之資訊，以實現HMD 1000在3D空間中之位置及定向之判定的較佳準確度。

HMD 1000可進一步包括用於即時地判定使用者之眼睛之定向及位置的眼動追蹤系統1014。所獲得之眼睛位置及定向亦允許HMD 1000判定使用者之凝視方向並相應地調整由顯示系統1080產生之影像。在一個具體實例中，判定聚散度，亦即使用者之眼睛凝視之會聚角。經判定之凝視方向及聚散角亦可用於取決於視角及眼睛位置的視覺假影之即時補償。此外，經判定之聚散角及凝視角可用於與使用者之互動、突顯物件、將物件帶至前景、產生額外物件或指標等等。亦可提供音訊系統，包括例如建置至前本體1002中之一組小型揚聲器。

可運用經設計以執行本文中所描述之功能的一般用途處理器、數位信號處理器（digital signal processor，DSP）、特殊應用積體電路（application specific integrated circuit，ASIC）、場可程式化閘陣列（field programmable gate array，FPGA）或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任何組合來實施或執行用以實施結合本文中所揭示之態樣而描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路的硬體。一般用途處理器可為微處理器，但在替代例中，處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可被實施為計算裝置之組合，例如DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一個或多個微處理器，或任何其他此類配置。替代地，可由特定於給定功能之電路系統執行一些步驟或方法。

本揭示內容之範圍不受本文中所描述之特定具體實例限制。實際上，根據前述描述及隨附圖式，除本文中所描述之具體實例及修改之外，其他各種具體實例及修改對於所屬技術領域中具有通常知識者而言亦將係顯而易見的。因此，此類其他具體實例及修改意欲屬於本揭示內容之範圍。此外，儘管本文中已出於特定目的而在特定環境中之特定實施方案之上下文中描述本揭示內容，但所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，其用處並不限於此且本揭示內容可出於任何數量的目的而有益地實施於任何數目量的環境中。因此，下文所闡述之申請專利範圍應鑒於如本文中所描述之本揭示內容之全部廣度及精神進行解釋。

100:可穿戴式顯示裝置 101:光源 104:外部物件 106:濾光器 108:控制器 111:影像束 111A:部分 121:測距束 121A:部分 121A*:測距束部分 121B:焦斑/經聚焦測距束部分 121B*:焦斑 131:束掃描器 141:光瞳複製光導 151:偵測器 159:動眼框 171:可傾斜反射器 200A:時間圖 200B:角度圖 221:測距光脈衝 221A:信號 302:物鏡 304:焦平面 306:光偵測器陣列 351:偵測器 400:三角形 402:基底 502A:光偵測器 502B:象限光偵測器 504A:偏振組件 504B:偏振組件陣列 505:波片/偏振器 506:波片/偏振器 507:波片/偏振器 508:波片/偏振器 511:波片 512:偏振器 522:光電二極體 551A:偏振選擇性偵測器 551B:多通道偏振選擇性偵測器 600A:可穿戴式擴增實境（AR）/虛擬實境（VR）顯示裝置 600B:可穿戴式擴增實境（AR）/虛擬實境（VR）顯示裝置 600C:可穿戴式擴增實境（AR）/虛擬實境（VR）顯示裝置 604:外部物件 621:第一測距束 621A:光部分 621B:光部分 622:第二測距束 622A:部分 641:第一光瞳複製光導 642:第二光瞳複製光導 651:第一偵測器 652:第二偵測器 661:左投影機 662:右投影機 670:使用者 684:基本長度 691:第一三角形 692:第二三角形 721:測距脈衝 721A:經反射部分 722:測距脈衝 722A:經反射部分 800:方法 802:步驟 803:步驟/虛線框 804:步驟 806:步驟 808:步驟 810:步驟/虛線框 811:步驟/虛線框 900:近眼顯示器（NED） 901:框架 902:投影機 904:眼動追蹤攝影機 905:控制器 906:照明器 910:光瞳複製器 912:動眼框 951:光偵測器 1000:頭戴式顯示器（HMD） 1002:前本體 1004:條帶 1006:側 1008:定位器 1010:慣性量測單元（IMU） 1011:專用深度攝影機總成（DCA） 1012:位置感測器 1014:眼動追蹤系統 1080:顯示系統 B:距離 D:距離 P1:第一時段 P2:第二時段 t ₁ :時間 t ₂ :時間 t ₃ :時間 t ₄ :時間 α:瞬時光柵化角度 β:角度

現在將結合圖式描述例示性具體實例，圖式中：

[圖1]為本揭示內容之可穿戴式顯示裝置的側視示意圖；

[圖2A]為繪示測距脈衝之相對位置及測距脈衝自外部環境中之物件之經偵測反射以用於判定至物件之距離的時間圖；

[圖2B]為展示物件可如何根據測距束之掃描角度及經判定距離而定位的角度圖；

[圖3]為圖1之可穿戴式顯示裝置之偵測器具體實例的示意性橫截面圖；

[圖4]為繪示物件在外部環境中之位置可如何使用圖3之偵測器而定位的三角量測圖；

[圖5A]為本揭示內容之偏振選擇性偵測器的側視橫截面圖；

[圖5B]包括本揭示內容之多通道偏振選擇性偵測器的側視圖及俯視圖；

[圖6A]為具有飛行時間（time-of-flight，ToF）測距系統之可穿戴式顯示裝置的示意圖；

[圖6B]為具有運用兩個掃描束及一個偵測器之基於立體偵測之測距系統的可穿戴式顯示裝置的示意圖；

[圖6C]為具有運用一個掃描束及兩個偵測器之基於立體偵測之測距系統的可穿戴式顯示裝置的示意圖；

[圖7]為繪示運用兩個測距束及一個偵測器之飛行時間測距的時間圖；

[圖8]為根據本揭示內容之用於在掃描外部環境時向觀看者顯示影像之方法的流程圖；

[圖9]為使用本揭示內容之束掃描器/顯示裝置之近眼顯示器的示意性俯視圖；且

[圖10]為本揭示內容之頭戴式顯示器的等角視圖。

100:可穿戴式顯示裝置

101:光源

104:外部物件

106:濾光器

108:控制器

111:影像束

111A:部分

121:測距束

121A:部分

131:束掃描器

141:光瞳複製光導

151:偵測器

159:動眼框

171:可傾斜反射器

Claims (20)

1. 一種可穿戴式顯示裝置，其包含： 第一光源，其用於提供第一影像束及第一測距束； 第一束掃描器，其耦接至該第一光源，該第一束掃描器包含可傾斜反射器，該可傾斜反射器用於接收該第一影像束並使該第一影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第一影像，及用於接收該第一測距束並使該第一測距束有角度地掃描，藉以該第一測距束掃描外部環境； 第一光瞳複製光導，其耦接至該第一束掃描器以用於將由該第一束掃描器掃描之該第一影像束之部分傳送至該可穿戴式顯示裝置之第一動眼框；及 第一偵測器，其用於接收自該外部環境中之物件反射的該第一測距束之一部分。
2. 如請求項1之可穿戴式顯示裝置，其進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源、該第一束掃描器及該第一偵測器，且配置成： 操作該第一束掃描器； 使該第一光源提供具有時變功率位準或一時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束，以隨著該第一影像束由該第一束掃描器掃描而在角度域中提供該第一影像；及 自該第一偵測器接收第一信號，該第一信號表示由該物件反射的該第一測距束之該部分。
3. 如請求項2之可穿戴式顯示裝置，其中該控制器進一步配置成： 使該第一光源提供該第一測距束，其中該第一測距束係時變的；及 根據該時變的第一測距束與該第一信號之間的時間關係或相位關係中之至少一者判定至該物件之距離。
4. 如請求項3之可穿戴式顯示裝置，其中該時變的第一測距束包含一連串測距光脈衝，其中該控制器配置成根據發射這些測距光脈衝中之一脈衝與接收該第一信號之間的時間延遲來判定至該物件之該距離。
5. 如請求項2之可穿戴式顯示裝置，其中： 該第一偵測器被安置成與該第一束掃描器相隔一基本距離； 該第一偵測器包含用於將該第一測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡，及用於偵測經聚焦之該第一測距束部分之在該焦平面處之光偵測器陣列；且 該控制器經進一步配置以根據以下各者判定至該物件之該距離：經聚焦之該第一測距束部分在該光偵測器陣列上之位置；及該基本距離。
6. 如請求項5之可穿戴式顯示裝置，其中該控制器經配置以根據經聚焦之該第一測距束部分之該位置判定經接收之該第一測距束部分之束角度，及基於該第一測距束之束角度、經接收之該第一測距束部分之該束角度及該基本距離而藉由三角量測來判定該距離。
7. 如請求項1之可穿戴式顯示裝置，其中該第一偵測器包含： 偏振組件，其包含偏振器或波片中之至少一者，配置成接收該第一測距束之反射部分；及 光偵測器，其光學地耦接至該偏振組件。
8. 如請求項1之可穿戴式顯示裝置，其進一步包含： 第二光源，其用於提供第二影像束及第二測距束； 第二束掃描器，其耦接至該第二光源以用於接收該第二影像束並使該第二影像束有角度地掃描以在角度域中獲得第二影像，及用於接收該第二測距束並使該第二測距束有角度地掃描，藉以該第二測距束掃描該外部環境；及 第二光瞳複製光導，其耦接至該第二束掃描器以用於將該第二影像束傳送至該可穿戴式顯示裝置之第二動眼框。
9. 如請求項8之可穿戴式顯示裝置，其中該第一偵測器經配置以用於接收自該物件反射的該第二測距束之一部分。
10. 如請求項9之可穿戴式顯示裝置，其中該第一偵測器安置於該第一束掃描器與該第二束掃描器之間。
11. 如請求項9之可穿戴式顯示裝置，其進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源及該第二光源、該第一束掃描器及該第二束掃描器以及該第一偵測器，且配置成： 操作該第一束掃描器及該第二束掃描器； 使該第一光源及該第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束及該第二影像束，以隨著該第一影像束及該第二影像束分別由該第一束掃描器及該第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供該第一影像及該第二影像；及 自該第一偵測器接收第一信號及一第二信號，該第一信號及該第二信號分別表示該第一測距束之反射部分及該第二測距束之反射部分，其中該控制器經配置以基於該第一信號及該第二信號之時序相對於發射該第一測距束及該第二測距束之時序來辨別該第一信號與該第二信號。
12. 如請求項8之可穿戴式顯示裝置，其進一步包含用於接收自該物件反射的該第二測距束之一部分的第二偵測器。
13. 如請求項12之可穿戴式顯示裝置，其進一步包含控制器，該控制器可操作地耦接至該第一光源及該第二光源、該第一束掃描器及該第二束掃描器以及該第一偵測器，且配置成： 操作該第一束掃描器及該第二束掃描器； 使該第一光源及該第二光源分別提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該第一影像束及該第二影像束，以隨著該第一影像束及該第二影像束分別由該第一束掃描器及該第二束掃描器掃描而分別在角度域中提供該第一影像及該第二影像；及 分別自該第一偵測器及該第二偵測器接收第一信號及第二信號，該第一信號及該第二信號分別表示該第一測距束之反射部分及該第二測距束之反射部分。
14. 一種多束掃描器，其包含： 光源，其用於提供在可見波長範圍內之影像束及在紅外波長範圍內之測距束；及 第一束掃描器，其耦接至該光源，該第一束掃描器包含可傾斜反射器，該可傾斜反射器用於接收該影像束並使該影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，及用於接收該測距束並運用該測距束有角度地掃描外部環境。
15. 如請求項14之多束掃描器，其進一步包含在該第一束掃描器下游之IR通過式光學濾光器，該IR通過式光學濾光器用於朝向該外部環境透射該測距束並阻擋該影像束到達該外部環境。
16. 如請求項14之多束掃描器，其進一步包含光瞳複製光導，該光瞳複製光導耦接至該第一束掃描器以用於將該經掃描影像束之多個偏移部分提供至觀看者。
17. 一種用於在掃描外部環境時向觀看者顯示影像之方法，該方法包含： 使用光源以用於提供影像束及測距束； 使束掃描器之可傾斜反射器傾斜以使該影像束有角度地掃描以在角度域中獲得影像，並使該測距束有角度地掃描以掃描外部環境； 使用耦接至該束掃描器之光瞳複製光導以用於將由該束掃描器掃描之該影像束之部分傳送至可穿戴式顯示裝置之動眼框；及 使用偵測器以用於接收自該外部環境中之物件反射的該測距束之一部分。
18. 如請求項17之方法，其中： 使用該光源以提供該影像束包含使該光源提供具有時變功率位準或時變色彩組成物中之至少一者的該影像束，以隨著該影像束由該束掃描器有角度地掃描而在角度域中提供該影像；且 使用該偵測器以用於接收該測距束之該部分包含接收表示該測距束之反射部分的信號。
19. 如請求項18之方法，其進一步包含： 使該測距束脈衝化；及 根據該信號與經脈衝化的該測距束之間的時間關係判定至該物件之距離。
20. 如請求項18之方法，其中： 該偵測器被安置成與該束掃描器相隔一基本距離； 該偵測器包含用於將該測距束部分聚焦於焦平面處之物鏡，及用於偵測該經聚焦測距束部分之在該焦平面處之光偵測器陣列； 該方法進一步包含根據以下各者判定至該物件之該距離：該經聚焦測距束部分在該光偵測器陣列上之位置；及該基本距離。

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