TW202328761A

TW202328761A - 微透鏡為基的微型發光二極體投影機

Info

Publication number: TW202328761A
Application number: TW112101657A
Authority: TW
Inventors: 麥克安東尼格魯; 布萊德里杰西索姆
Original assignee: 美商谷歌有限責任公司
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2023-01-13
Publication date: 2023-07-16
Also published as: WO2023137455A1; US20230221479A1

Abstract

在一般態樣中，一種可配戴顯示系統包含含有複數個基本微型透鏡中繼器(EMR)之一微型透鏡陣列投影機。該複數個EMR之各EMR包含含有複數個像素之一微型LED微型顯示器，且經組態以產生與一影像相關聯之光之一子集。各EMR亦包含經組態以接收來自該微型顯示器之光之該子集之一微型透鏡。該系統亦包含一光導、與該光導光學耦合之一內耦合元件，及與該光導光學耦合之一外耦合元件。該微型透鏡經組態以將光之該子集中繼至該內耦合元件。該內耦合元件經組態以將光之該子集內耦合至該光導中。該外耦合元件經組態以在沿著該光導的複數個各自位置處外耦合光之該子集的部分，其中該複數個EMR之經外耦合光表示該影像。

Description

微透鏡為基的微型發光二極體投影機

本發明係關於顯示裝置。更明確言之，本發明係關於可包含於一使用者可配戴裝置(諸如擴增實境或虛擬實境眼鏡)中之顯示裝置。

使用光導目鏡實施之顯示器愈來愈多地用於擴增實境(「AR」)及虛擬實境(「VR」)應用之可配戴組件(例如，AR及VR眼鏡)中。此等顯示系統可用於產生在一較大眼動範圍(eyebox)內之影像，此容納使用者之廣範圍之瞳孔間距(「IPD」)及眼睛旋轉。在此等顯示器中，投影機可用於產生光且將光發送至一光導中。例如，在先前方法中，一投影機將來自一像素源(例如，一空間光調變器(「SLM」))之光轉換成饋送至一光導目鏡中之經準直、角度變化光束。此等先前投影機可能不合期望地較大，尤其是對於可配戴顯示器應用。此外，此等先前投影機僅產生一單一外部光瞳，該外部光瞳放置於一內耦合元件(「ICE」) (諸如一內耦合光柵(「ICG」)、一稜鏡或與光導一體地形成或以其他方式耦合至光導之一鏡)附近或與其重合。此單一光瞳係限制系統效率且可對光導目鏡具有顯著缺點(諸如光傳輸效率、影像品質及不合期望地較長之光傳輸軌跡長度及投影機體積)之一光展量阻塞點。

在一般態樣中，一種可配戴顯示系統包含含有複數個基本微型透鏡中繼器(EMR)之一微型透鏡陣列投影機。該複數個EMR之各EMR包含含有複數個像素之一微型LED (microLED)微型顯示器。該微型LED微型顯示器經組態以產生與一影像相關聯之光之一子集。各EMR亦包含經組態以接收來自該微型LED微型顯示器之光之該子集之一微型透鏡。該系統亦包含一光導、與該光導光學耦合之一輸入耦合元件，及與該光導光學耦合之一輸出耦合元件。該微型透鏡經組態以將光之該子集中繼至該輸入耦合元件。該輸入耦合元件經組態以將光之該子集內耦合至該光導中。該輸出耦合元件經組態以在沿著該光導之複數個各自位置處外耦合光之該子集之部分，其中該複數個EMR之經外耦合光表示該影像。

實施方案可單獨地或組合地包含以下態樣或特徵之一或多者。例如，光之該子集在其由該輸出耦合元件外耦合之前可能由該光導複製至少三次。

光之該子集之少於10%由該輸出耦合元件外耦合。

該微型LED微型顯示器可定位於距該光導小於15毫米之一距離處。

該等微型透鏡可與該微型LED微型顯示器單片整合。

該微型透鏡陣列投影機之一體積可小於0.1立方釐米。

該微型LED微型顯示器可經組態以發射具有至少0.5百萬尼特之一亮度之光。

該複數個EMR可配置成一非直線圖案。

該複數個EMR可彼此不等距地間隔。

光之該子集可包含該影像之5%與50%之間。

該輸入耦合元件可包含複數個分離輸入耦合元件區域。該複數個分離輸入耦合元件區域之一第一輸入耦合區域可具有一第一形狀，且該複數個分離輸入耦合元件區域之一第二輸入耦合區域可具有不同於該第一形狀之一第二形狀。該複數個分離輸入耦合元件區域可規則地間隔。該複數個分離輸入耦合元件區域可不規則地間隔。

該光導可具有與一使用者側表面相對之一世界側表面，且該微型透鏡陣列投影機可安置於該世界側表面上。

該光導可為一第一光導，且該可配戴顯示系統可包含一第二光導。該第二光導可相對於該第一光導安置於一共面位置中。該第二光導可相對於該第一光導安置於一包覆位置中。

光之該子集可為該影像之在590奈米(nm)至680 nm之波長範圍內之紅光、該影像之在510 nm至570 nm之波長範圍內之綠光或該影像之在430 nm至490 nm之波長範圍內之藍光之一者。

該輸入耦合元件可為一繞射輸入耦合元件或一反射輸入耦合元件之一者。

該輸出耦合元件可為一繞射輸出耦合元件或一反射輸出耦合元件之一者。

在另一一般態樣中，一種可配戴顯示系統包含一第一基本微型透鏡中繼器(EMR)，該第一EMR包含經組態以產生與一影像相關聯之光之一第一子集之一第一微型顯示器，及經組態以接收來自該第一微型顯示器之光之該第一子集之一第一微型透鏡。該系統進一步包含一第二EMR，該第二EMR包含經組態以產生與該影像相關聯之光之一第二子集之一第二微型顯示器，及經組態以接收來自該第二微型顯示器之光之該第二子集之一第一微型透鏡。該系統亦包含一第三EMR，該第三EMR包含經組態以產生與該影像相關聯之光之一第三子集之一第三微型顯示器，及經組態以接收來自該第三微型顯示器之光之該第三子集之一第一微型透鏡。該系統進一步包含一光導，及與該光導光學耦合之一第一輸入耦合元件。該第一輸入耦合元件經組態以將光之該第一子集內耦合至該光導中。該系統亦包含與該光導光學耦合之一第二輸入耦合元件。該第二輸入耦合元件經組態以將光之該第二子集內耦合至該光導中。該系統進一步包含與該光導光學耦合之一第三輸入耦合元件。該第三輸入耦合元件經組態以將光之該第三子集內耦合至該光導中。該系統進一步包含經組態以外耦合光之該第一子集、光之該第二子集及光之該第三子集以顯示該影像的一輸出耦合元件。

實施方案可單獨地或組合地包含以下態樣或特徵之一或多者。例如，光之該第一子集可與該影像之一視野之一第一角度子集對應，光之該第二子集可對應於該影像之該視野之不同於該第一角度子集之一第二角度子集，且光之該第三子集可對應於該影像之該視野之不同於該第一角度子集及該第二角度子集之一第三角度子集。

該第一輸入耦合元件可經組態以內耦合該影像之一視野之一第一角度子集之光。該第二輸入耦合元件可經組態以內耦合該影像之一視野之不同於該第一角度子集之一第二角度子集的光。該第三輸入耦合元件可經組態以內耦合該影像之一視野之不同於該第一角度子集及該第二角度子集之一第三角度子集的光。

光之該第一子集可包含該影像之紅光。光之該第二子集可包含該影像之綠光。光之該第三子集可包含該影像之藍光。

該輸出耦合元件可包含複數個外耦合元件區域。

相關申請案之交叉參考

此係於2022年1月13日申請之美國臨時專利申請案序號63/299,322之一非臨時轉換且主張該案的權利，該案之全文係以引用的方式併入本文中。

本文中所描述之技術及方法提供產生與先前投影機相比具有較高內耦合效率及縮短之光學軌跡長度之較小投影機，同時促進相關聯系統中之經顯示影像之一較大眼動範圍。在例示性實施方案中，本文中所揭示之投影機實現用於擴增實境(AR)及虛擬實境(VR)顯示器之較輕量、較緊湊、較節能及較低成本的可配戴組件之實施。

例如，本發明提供與先前投影機相比能够將更多光傳送至一光導目鏡中之緊湊型投影機之實例。結合光瞳擴展光導使用所揭示投影機之系統有利地為一觀看者產生一較大眼動範圍及高品質影像。所揭示實施方案之一個態樣係使用一微透鏡(lenslet) (微型透鏡(microlens))陣列來代替如先前方法中之一單軸、多元件、通常單光瞳投影透鏡。微透鏡陣列中之各微透鏡經組態以透過其自身之相異的各自光瞳將存在於一全影像內之總像素之一子集傳送至一波導中。由於各微透鏡僅傳送包括一對應系統之一總視野之角度之一子集，故此等微透鏡為基的設計可比使用一單一大透鏡配置(諸如複雜的透鏡堆疊)之先前投影機更簡單，以用於透過一單一光瞳傳送來自一單一顯示像素陣列之所有影像顯示角度。

此外，由於本文中所揭示之例示性顯示系統(投影機)可包含一光導，故其等不同於用於完成至一螢幕上之自由空間投影之系統。例如，在針對自由空間投影之系統中，與各像素相關聯之似準直光束之角分佈穿過一共同光瞳，且事實上，光束共同界定光瞳。在使用一光導目鏡之顯示系統(諸如本文中所揭示之顯示系統)中，可產生未共同界定一共同光瞳之像素光線之子集，但當像素光線之此等子集耦合至一光瞳擴展光導目鏡(例如，出射光瞳擴展器(EPE))中時，形成一共同眼動範圍(一經擴展光瞳)。接著，位於眼動範圍內之(一觀看者之)一眼睛可將像素光線之所有子集解釋為自其等適當位置及其等適當角定向發出，使得觀看者準確地感知全影像視野。

輸入至光導之投影機光瞳與離開光導之觀看者光瞳(例如，眼動範圍)之此解耦實現像素群組、投影光學器件及內耦合元件(輸入耦合元件、內耦合器等)之組合人可提供數種優點。具有一單孔隙光學佈局之先前投影機需要在系統體積與因光展量限制引起之經投影光通量之間進行權衡。相比之下，歸因於使用利用陣列式微型透鏡作為投影物鏡之一光學多孔隙設置，微透鏡陣列投影系統可克服先前系統之至少一些約束。在微型微透鏡陣列投影機(「MLAP」)之情況下，與先前投影機相比，使用相對較低複雜度透鏡產生並在空間上分佈數個分離孔隙或光瞳。

圖1係繪示包含一MLAP 102及一光導目鏡106之一系統100之一圖。在此實例中，MLAP 102包含複數個基本微型透鏡中繼器(「EMR」)，例如，EMR 110。雖然EMR 110被展示為在相鄰EMR 110之間具有相等空間(例如，規則地間隔)，但在一些實施方案中，EMR可不同地(不等距地、不均勻地等)間隔。例如，雖然EMR可配置成一規則柵格或六方堆積組態，但其等亦可不規則地間隔或定位使得組態不具有一規則圖案且可被認為是EMR組件之一星座。MLAP 102之EMR 110之各者包含一微型透鏡105及一基本微型顯示器104。基本微型顯示器104可包含複數個像素。對於一給定EMR 110，微型透鏡105經組態以接收來自一對應基本微型顯示器104之光。基本微型顯示器104之各像素可包含例如一或多個微型LED。例如，各像素可包含一個紅色、一個綠色及一個藍色微型LED。各EMR 110可經組態以產生與總視野之一子集(例如，一像素群組)相關聯之光且將該光中繼至光導目鏡106上之一內耦合元件112。光之各子集接著可行進穿過光導目鏡106，直至其到達一外耦合元件114 (輸出耦合元件、外耦合器等)。在一些實施方案中，數個外耦合元件或一外耦合元件陣列可共同地經組態以在一區域內將光之部分從光導向外重引導朝向一觀看者之眼睛120，以產生一眼動範圍(eyebox region)。當觀看者之眼睛120位於眼動範圍內時，觀看者之眼睛120接收與視野之所有部分相關聯之光。

與使用一外部光源及一空間光調變器(「SLM」)之先前方法相比，將一自發射微型顯示器用於基本微型顯示器104可減小系統100之體積。例如，微型LED為基的微型顯示器可以一小體積實現高亮度。在一些實例中，一微型LED微型顯示器可具有在1微米(um)至10 um之一範圍內(或在2 um至5 um之一範圍內，或在0.5 um至3 um之一範圍內)之一像素節距；且各像素可包含複數個光發射器(例如，一個紅色、一個綠色及一個藍色子像素)。

在一些實施方案中，一微型LED基本微型顯示器可具有在1,000至10,000之一範圍內(或在10,000至100,000之一範圍內，或在100,000至1百萬(M)之一範圍內，或在1 M至10 M之一範圍內)之像素數目。包含複數個微型顯示器之一對應顯示系統之一總解析度可近似等於所包含之微型顯示器(例如，子微型顯示器)之解析度的總和。在一些實施方案中，各基本微型顯示器可具有小於10毫米(mm) (或小於5 mm，或小於4 mm，或小於3 mm，或小於2 mm，或小於1 mm，或小於500 um)之橫向尺寸(例如，一微型顯示器區域之寬度及/或高度)。一基本微型顯示器可具有至少0.1百萬尼特(Mnits) (或至少0.5 Mnits，或至少1 Mnits，或至少2 Mnits，或至少5 Mnits，或至少10 Mnits，或至少50 Mnits，或至少100 Mnits)之一亮度，其中可在顯示一實質上白色影像(例如，具有D65色度之一白色影像)時計算亮度。

與先前投影機相比，歸因於自發射微型顯示器之減小的體積，一MLAP (其包含一背板、複數個微型顯示器及對應透鏡)可具有小於1 cc (立方釐米)，或小於0.5 cc，或小於0.2 cc或小於0.1 cc之一總體積。

在所揭示實施方案中，藉由細分系統視野，MLAP架構實現先前投影機無法獲得之一光展量對軌跡長度權衡。此權衡亦可被稱為一透鏡設計複雜度對軌跡長度交易，此係因為可使用較少透鏡元件達成較小視野之像差校正。一EMR (諸如EMR 110)之一尺寸可受一所要光展量及/或製造設計規則限制。例如，在短軌跡長度之MLAP中，其中與各微型透鏡相關聯之一視野係系統之總視野之一分率(例如，1/9或更小)，各EMR可具有一對應較小光展量。當與透過一單一複雜之中繼透鏡堆疊來傳遞一視野之大部分或一整個視野之先前投影機相比時，此促進一更簡單的像差校正方法。在一些實施方案中，一MLAP之各EMR可使用較少、較小及/或較簡單的光學元件而具有等效於此等複雜透鏡堆疊之像差校正(針對其各自視野)。

另外，因為一MLAP系統可係在未使用複雜之中繼光學器件堆疊的情況下實施，所以一對應總光學軌跡長度(例如，基本微型顯示器104與內耦合元件112之間的一實體距離)可顯著縮減。另外，由於影像及視野角資訊跨數個光瞳分佈，故各光瞳可係與一相異(各別)內耦合元件相關聯。藉由使來自MLAP之光跨數個內耦合元件分佈，可在此臨界輸送量阻塞點改良總體顯示系統效率。若軌跡長度可逐漸增加，則可進一步改良效率。

在系統100 (及本文中所描述之其他MLAP系統)之一些實施方案中，MLAP 102之各EMR可分別對應於一特定色彩/波長之光。例如，第一複數個EMR可包含發射紅光(例如，在590奈米(nm)至680 nm之一波長範圍內)之微型顯示器，第二複數個EMR可包含發射綠光(例如，在510 nm至570 nm之一波長範圍內)之微型顯示器，且第三複數個EMR可包含發射藍光(例如，在430 nm至490 nm之一波長範圍內)之微型顯示器。用於將一特定波長/色彩耦合至一光導中之內耦合器可經組態用於例如與其他波長/色彩相比在此波長/色彩下改良效率。例如，在此實例中，一第一內耦合器可經組態用於將來自第一複數個EMR之紅光耦合至光導中，一第二內耦合器可經組態用於將來自第二複數個EMR之綠光耦合至光導中，且一第三內耦合器可經組態用於將來自第三複數個EMR之藍光耦合至光導中。

在一些實施方案中，上述方法可結合針對入射角調諧(組態、產生等)各自內耦合器。即，一內耦合器可經組態用於一給定色彩/波長及入射角(或入射角之入射範圍)之光之高效內耦合。按波長分離內耦合器可導致減少的雙反彈損耗。在一些實施方案中，一內耦合器可接收分佈為半高全寬小於100 nm (或小於50 nm，或小於30 nm)之一光譜的輻射(例如，光)，且內耦合器及光導之一厚度經組態以減少輻射之雙反彈損耗，在一些實例中，輻射功率之小於20% (或小於10%，或小於5%)係內耦合器處之雙反彈損耗之損耗。外耦合元件亦可經組態用於各自色彩/波長及/或各自入射角(或各自入射角範圍)下之高效外耦合。波長範圍之進一步分割係可能的。例如，一第一EMR可發射具有一第一峰值波長(例如，在590 nm至610 nm之一範圍內)之光且耦合至一第一內耦合器；一第二EMR可發射具有一第二峰值波長(例如，在610 nm至630 nm之一範圍內)之光且耦合至一第二內耦合器，其中第一EMR及第二EMR兩者可促成相同色彩(例如，在此實例中，紅色)之光。

此可進一步結合用於各種色彩之各別光導。例如，一第一光導可具有紅色內耦合器及外耦合器元件，且耦合至一個或數個發紅光之EMR，且綠色及藍色同樣如此。在一些實施方案中，一個光導可攜載一種色彩(例如，紅色)且另一光導可攜載兩種色彩(例如，藍色及綠色)。此可導致選擇光導厚度之更大自由度，且減少雙反彈損耗。

參考圖2，展示演示一先前投影系統200a與一MLAP系統200b之間在光展量(E)、光學軌跡長度(f)及光瞳面積方面的關係之方程式。在實例中，先前投影系統200a之光展量(Ec)類似於MLAP系統200b之光展量(Em)，然而，MLAP系統200b之光學軌跡長度顯著減小(例如，約為先前投影系統200a之光學軌跡長度之一半)，且MLAP系統200b之一光瞳面積與先前投影系統200a之光瞳面積相比增加一個數量級。因此，一MLAP系統(諸如本文中所描述之MLAP系統)與一先前投影系統相比可提供尺寸優點(例如，一投影機之減小的實體尺寸)，同時支援一相同視野或較大視野。

在MLAP系統中，歸因於光再反彈之可能，應考量EMR位置及內耦合元件設計。圖3中繪示光再反彈。如圖3中所展示，當意欲與一第一內耦合元件312相互作用一次之光308在一相關聯光導(光導306)內第二次與內耦合元件312相互作用，或在光導306中沿著其光路徑遇到一第二內耦合元件(圖3中未展示)時，光308之一再反彈部分316可在到達一預期外耦合元件之前從光導306外耦合，或可在光導306內錯誤地傳播。本文中所揭示之實施方案有利於減輕一經發射光束「再反彈」或再遇到內耦合光柵之問題。此等實施例可減少或消除再反彈，且因此，可改良影像品質及系統效率，同時減少系統內之非所要雜散光。當設計EMR及ICE佈局以減少或消除再反彈時，可考量諸如光導基板厚度、光瞳寬度及內耦合元件寬度之變數。

如上文所提及，EMR組件之位置可能未在一直線柵格中且可配置成一星座或不規則組態。為在其中在一複合視野內之影像資訊之角分佈係分佈於各別像素群組及EMR間之實施例中提供額外設計自由度，該等像素群組/EMR之位置可在任何合適位置處。各像素群組可對應於一基本微型顯示器。此位置自由度係光導目鏡用作一平鋪機構之一結果，該平鋪機構僅取決於與存在於目鏡光導內之像素資訊相關聯之視野角範圍來適當地定位視野之一部分，如圖1中所演示。在一些實施方案中，沿著平行於目鏡波導之一平面調整EMR之間距以最小化MLAP與相關聯光導目鏡之間的間距可為有益的。

將影像分量位置(例如，EMR之位置)與光瞳位置(例如，由各EMR投影至光導之各自光瞳之位置)解耦可提供特定優點。例如，由於目鏡光導內之影像資訊呈在光導內以全內反射(TIR)之正確方向向量傳播且在遇到一外耦合元件時射出的平行似準直光束之形式，故EMR之空間定位及不同影像分量被發射至光導中所處之位置不影響觀看者眼動範圍或經顯示影像。可操縱EMR位置變數以減少使用MLAP投影機組態之顯示系統中之再反彈。

圖4繪示再反彈可如何影響一MLAP系統。例如，在圖4之左側上，在一內耦合元件412 (例如，一內耦合光柵(ICG))上方展示一MLAP系統402之一前視圖。在圖4之右側上，繪示MLAP系統402之一俯視圖以及具有安置於其上之內耦合元件412之一光導406。內耦合元件412經組態以接收來自MLAP系統402之光及重引導該光(例如，沿著一傳播向量418)使得其耦合至光導406中，在光導406處，其繼續以TIR行進穿過光導406。如圖4中所展示，MLAP系統402包含複數個EMR 410，各EMR 410在前視圖(左)中由一圓圈表示。在一些組態中，如圖4中所展示般具有配置成一柵格之EMR的一MLAP系統可導致再反彈，如在右側視圖中及藉由左側視圖中指示之再反彈預算所繪示。例如，EMR 410a將光420引導至內耦合元件412。包含內耦合元件412上之EMR 410a之光瞳位置、光導406之厚度及內耦合元件412引導入射光所依之傳播向量418的變數引起光420與內耦合元件412相互作用兩次。在第二次相互作用時，光420之部分作為一再反彈光束422離開光導406。在圖4中所展示之實例中，自繪示為無陰影之EMR 410 (包含EMR 410a)發射之光可經歷至少一些再反彈，而自EMR 410發射之光可未經歷再反彈。

為減少或消除沿著一對應傳播向量之再反彈，一MLAP系統內之EMR可配置成非直線圖案。此外，在此等MLAP設計中，相關聯ICE (ICG)可對應地經組態以捕捉來自非直線配置之光。圖5及圖6繪示此等EMR及ICG組態之實例，但更多或更少EMR可包含於一MLAP系統內，且ICG相對於MLAP之特定尺寸可取決於特定實施方案而變化。另外，雖然許多形狀及間距設計係可能的，但圖5及圖6中所展示之實例對於可配戴顯示器應用可為有利的，此係因為「隅角」或「L型」配置可容易併入至一眼鏡架中，而不妨礙一使用者之視覺，且不增加顯著體積。

除減少或消除再反彈之外，圖5及圖6之組態亦提供與先前投影機系統中所使用之ICE相比具有一較大面積之一ICE (ICG)的使用。較大ICE面積可提供影像資訊(一經投影影像之光)至光導目鏡中之一較高耦合效率。此外，圖5及圖6之MLAP系統可分割成兩個或更多個經偏移MLAP子系統，以提供容納一特定實施方案之任何機械干擾或封裝問題之一MLAP佔用面積/體積。因此，相關聯ICE亦可為不同尺寸及/或形狀。例如，在一些實施方案中，接收與一視野之一中心相關聯之光的ICE可大於接收與該視野之一周邊部分相關聯之光的ICE。此等組態可改良視野之中心之像素之清晰度。為進一步改良視野之中心(或另一選定部分)之影像品質，與視野之中心相關聯之微透鏡可由較高品質材料及/或以較嚴格製造容限製成。

參考圖7，繪示一顯示系統(系統700)。系統700包含具有複數個EMR 710之一MLAP 702、一光導706、ICE 712 (其等分別與EMR 710之各者對應)及一外耦合元件714。EMR 710之各者投影含有一單一影像所含之總視野角之一子集之光的一各自光瞳。各光瞳之位置以及其對應ICE 712之位置可橫向地分佈至光導目鏡上之任意位置。外耦合元件714 (例如，一洩漏輸出耦合器)在同一空間內複製各子光瞳且產生一眼動範圍，透過該眼動範圍，感知係一單一同調影像。

圖8中繪示一光線軌跡圖800。判定EMR及對應ICE位置以减少或消除再反彈可藉由透過一外耦合元件814、光導806及可包含多個ICE之ICE 812從一觀看者光瞳826進行反向光線追蹤來完成。圖9至圖11亦分別展示光線軌跡圖900、1000及1100。圖9至圖11繪示三個不同的、各自再反彈減少光瞳星座。在此等實例中，星座隨著傳播長度而變化，儘管光導厚度類似地影響對應光瞳星座。即，圖9至圖11繪示隨著傳播長度變化，不同光線束如何映射至不同ICG及EMR中，其中EMR之位置可非均勻地分佈。

MLAP投影系統具有額外潛在優點，其中各光瞳包括整個影像之角譜之一子集，且其中各內耦合元件僅作用於其各自角譜子集。在產生一單一光瞳及使用一單一內耦合元件將該單一光瞳內耦合至一目鏡中之先前成像系統中，內耦合元件必須經工程設計以對所有傳入光束輸入角同樣良好表現。此係具有挑戰性的，特別是在考量更多鈍角時，且因此需要在內耦合元件(例如，光柵)設計中進行一些折衷以確保跨影像角度空間之效能均勻性。

在一MLAP系統(諸如本文中所描述之MLAP系統)中，影像角譜在空間上跨數個微透鏡及其相關聯光瞳分佈及細分。因此，可針對一對應EMR及其相關聯角譜來調整(調諧、設計等)各內耦合元件(例如，光柵)。此能夠考量替代內耦合元件，此對於一全影像角譜可能不具有可接受的效能。例如，在一些實施方案中，可針對伺服一各自角範圍子集之各內耦合元件使用及組態具有高效率但具有有限功能角範圍之體積相光柵，因此改良相關聯系統之效率。雖然現今使用之一常見表面起伏結構具有一閃耀光柵之輪廓，但亦可使用亦可以一更有限角譜具有顯著效能改良之其他表面起伏結構，諸如具有針對有限視野角最佳化之塗層之超穎表面及鏡面表面。因此，取決於光導經設計以與其相互作用之光之特性，可在一光導上使用不同設計或種類之內耦合元件。

在一例示性實施方案中，一AR顯示系統包含分別耦合至(操作上相關聯於)至少兩個透鏡(微透鏡)以形成至少兩個EMR的至少兩個基本微型顯示器。各EMR在圍繞一各自主方向之一各自角範圍內發射光，EMR之方向彼此不同。各EMR之各自光光學耦合至一光導之一各自內耦合元件。每一各自內耦合元件經設計以改良光圍繞其各自主方向之耦合效率。

圖12A及圖12B繪示在具有一單一透鏡(圖12A)之一系統中之焦距與在具有多個微透鏡之一系統中之焦距的關係。例如，圖12A繪示包含具有一單一透鏡之一先前投影機之一系統1200a。系統1200a具有一焦距f ₁=9。需要額外光學軌跡長度以在內耦合元件處達成遠心光瞳形成。因此，系統1200a之一光學器件總軌跡長度係18個單位，或焦距的兩倍。相比之下，根據將微透鏡焦距量化為近似等於單透鏡焦距除以微透鏡之數目之一方程式，具有三個微透鏡(例如，n=3)之圖12B之系統1200b具有一焦距f _n=3。此外，在一MLAP系統中，內耦合元件處之遠心光瞳形成並非必要的。因此，不需要額外光學軌跡長度。因此，MLAP系統之光學軌跡長度係3個單位或等於焦距。可選擇系統1200b之光導厚度，使得减少或消除再反彈。顯著地，因為MLAP系統不需要進入光導之光之遠心度，所以與先前系統相比可減小光學軌跡長度，如圖12A及圖12B所繪示(例如，6x軌跡長度縮減)。

結合洩漏光柵或光束分離器級聯光導目鏡之MLAP影像遞送之另一潜在優點係一相關聯可配戴顯示器(諸如一眼鏡系統)之對準保持及降低之剛度要求。對於較大先前投影系統，投影機之放置受其尺寸限制，例如，在可配戴眼鏡顯示器之眼鏡腿(temple arm)內或旁邊，以獲得一相對緊湊的眼鏡外觀尺寸。此放置結合一表面起伏內耦合光柵或一鏡(在一光束分離器陣列型目鏡之情况下)可對投影機相對於光導目鏡之角位移高度敏感。例如，定位於相對眼鏡腿(temple)上之兩個投影機相對於其等各自目鏡及相對於彼此之差動位移導致左及右眼影像(在雙目可配戴案例中)之未對準。為減輕此問題，通常採用一剛性框架來保持目鏡彼此共面，且亦採用一剛性安裝系統來維持投影機相對於其等目鏡之位置。在一些情况下，必須使用主動量測裝置來監測各眼睛影像，且若其等之間歸因於投影機及目鏡之相對實體運動而存在任何未對準，則提供補償影像調整。另外，此等限制實務上限制將一「包覆」外觀尺寸併入成為可配戴裝置的能力，例如，如圖13中示意性地繪示，此在眼科及太陽眼鏡中係常見的及期望的。

可藉由將投影機放置於目鏡相對於觀看者之相對側(例如，世界側)上來減輕此類一般問題，如圖14 (共面組態)及圖15 (包覆組態)中所繪示。當將投影機安裝於目鏡之世界側(例如，從目鏡之與使用者相對之一側朝向使用者投影光)時，投影機中之角偏移未使經顯示影像在目鏡中之相對位置偏移，且可在沒有昂貴的主動量測系統或剛性、重框架的情况下維持對準。對於先前投影機，歸因於其等尺寸，此等放置組態實務上不符合生產一緊湊型眼鏡外觀尺寸可配戴裝置的目標。

繼續參考圖14及圖15，各自MLAP投影機1402及1502被繪示為分別在目鏡1406及1506之一世界側上。圖14繪示一共面目鏡組態，而圖15繪示一包覆目鏡組態。由於本文中所描述之一多微透鏡MLAP系統可達成之顯著減小的光學軌跡長度及減小的體積，MLAP投影機可被定位於目鏡的世界側上，而不增加顯著體積、重量，或引起可配戴裝置平衡問題。在圖16中，以配戴一副可配戴顯示眼鏡之一使用者之一經模型化俯視及透視圖來演示在一對應目鏡之一世界側上之MLAP系統1600之緊湊尺寸的一繪示。

可藉由將投影機緊靠彼此配置來實現額外優點，使得減小兩個投影機之間的相對機械位置及角變動的量值，例如，相較於被放置於可配戴裝置之各自透鏡框架的外部部分處。在此等實施方案中，MLAP投影機可被放置於配戴者之鼻子上方(例如，在一眼鏡橋上)，而非沿著左及右眼鏡腿或在透鏡框架之外隅角處。對於一習知投影機，此組態導致一龐大的、笨拙的系統。此等中心安裝之投影機配置可獲益於一實質上較短光學軌跡投影機，且一較短光學軌跡投影機可促進輕量可配戴AR裝置的實際實施。

圖17係在經模型化眼鏡之一俯視圖中繪示一中心安裝之MLAP 1702a之一實例的一圖。圖17亦展示一眼鏡腿世界側MLAP 1702b及一眼鏡腿使用者側MLAP 1702c以供比較。MLAP 1702a、MLAP 1702b及MLAP 1702c可結合諸如本文中所描述之對應光導目鏡及ICE來操作。

如本文中所描述，MLAP投影機具有比先前投影機短之一軌跡長度(以換取一較大橫向佔用面積)。此較短軌跡長度容許一MLAP在一可配戴裝置之世界側上的實際放置。另外，一MLAP「光瞳星座」之一鼻上放置可由一單一背板及微型LED晶片完成，而確保對準且潛在地降低功率需求。在一些實施方案中，亦可使用一MLAP系統之各基本微型顯示器(微型LED晶片)之各別背板來達成此對準及功率需求降低。

圖18係繪示具有伺服觀看者之左及右眼兩者之具有一單一背板1828之一單一MLAP 1802之一可配戴顯示系統之一例示性組態的一圖。在此實例中，單一背板1828驅動光發射器(例如，微型LED晶片1804)以產生投影至複數個微型透鏡之光。一第一群組微型透鏡1810a將光引導至一光導1806上之一第一群組內耦合元件1812a。歸因於其等特定設計，內耦合元件1812a沿著一第一傳播向量1818a引導經入射於其上之光(例如，在圖18之視圖中，向左)。在一些實施方案中，沿著第一傳播向量1818a在第一傳播方向上行進之光將遇到一第一外耦合元件(未展示)，且接著自光導1806外耦合朝向一使用者之左眼。類似地，一第二群組微型透鏡1810b將光引導至光導1806上之一第二群組內耦合元件1812b。內耦合元件1812b沿著一第二傳播向量1818b引導經入射於其上之光。在例示性實施方案中，沿著1818b//在第二傳播方向上行進之光最終將遇到一第二外耦合元件(未展示)，且接著自光導1806外耦合朝向一使用者之右眼。因此，一單一背板、一或多個微型LED晶片1804，及在一些實施例中，一單一微型透鏡陣列可用於對一或多個光導目鏡提供光。此一組態在目鏡支撐框架中抗扭轉且實現更輕、更薄的框架設計。

MLAP設計之另一優點涉及一像素驅動區域跨一相關聯背板晶片之分佈。在具有一單一透鏡之先前投影機顯示器中，一像素場表示整個影像陣列，且該場與投影系統之視野之間存在一1:1對應關係。單一透鏡產生一單一光瞳。

相比之下，一MLAP方法(圖19中所繪示)將像素區段分離成實體地橫向分佈之像素群組1904。各像素群組可對應於一基本微型顯示器(例如，一微型LED微型顯示器)。複數個微型透鏡1910分別配置於像素群組1904上方，各微型透鏡1910可產生一光瞳1930。顯著地，像素群組1904之各者無需相對於其相關聯微型透鏡1910居中。

在一些實施方案中，至一光導之內耦合及來自一光導之外耦合元件之變動係可能的。此等內耦合元件及外耦合元件可包含繞射元件(諸如表面起伏光柵及/或全像繞射元件)、反射元件等。

作為一替代例，代替結合多個像素群組使用一單一單片背板，可使用複數個背板。例如，各像素群組可耦合至具有小於一單一單片背板之尺寸之一對應背板，諸如在圖19之俯視圖中所展示之配置中。此可容許一靈活設計(因為不同像素群組不必耦合至一相同部件)、一減小之體積及背板區域之減少使用。

將像素分佈至分離群組中可藉由將顯示發射器散佈於一更寬廣區域上方而導致較佳背板冷卻。其亦可導致前平面晶圓基板面(real estate)之較佳利用率，特別是在使用晶圓至晶圓混合接合將背板耦合至LED層時。在包含一MLAP之一些實施方案及方法中，亦可採用像素冗餘，使得數個MLAP像素群組之多個像素可映射至一單一影像像素。此在幫助減輕可能存在之可能發射器亮度非均勻性方面呈現額外潛在優點。

圖20係繪示包含繞射內耦合及外耦合元件之一MLAP顯示系統2000之一圖。如圖20中所展示，複數個EMR各自發射各自光。例如，一EMR 2010被繪示為發射光2010a。在此實例中，來自EMR 2010之光2010a耦合至一繞射內耦合器2012 (透射至其、入射於其上等)。接著，繞射內耦合器2012將光2010a (例如，光2010a之至少一部分)繞射至一光導2006中。接著，光2010a (例如，光2010a之經繞射部分)傳播通過光導2006，且由一繞射外耦合器2014逐步外耦合。來自MLAP顯示系統2000中之其他EMR之各自光可類似地內耦合及外耦合。除此等元件之外，一額外複製元件(未展示)亦可進一步提供光瞳複製。

圖21A至圖21C係繪示包含反射元件之一MLAP顯示系統2100之圖。圖21A展示MLAP顯示系統2100之一透視圖，圖21B繪示MLAP顯示系統2100之一俯視圖(在圖21A之視圖中俯視)，且圖21C展示MLAP顯示系統2100之一側視圖。在圖21A及圖21B中，未展示一外耦合元件。

在此實例中，如圖21A至圖21C中所展示，複數個EMR各自發射各自光。例如，一EMR 2110被繪示為發射光2110a。在此實例中，來自EMR 2110之光2110a耦合至一反射內耦合器2112 (透射至其、入射於其上等)。接著，反射內耦合器2112將光2110a (例如，光2110a之一部分)作為光2110b反射至一光導2106中。接著，光2110b傳播通過光導2106，且由一反射外耦合器2114逐步外耦合。在圖21C中，光2110a表示藉由EMR 2110之初始光發射，且光2110b表示由反射內耦合器2112反射之光2110a之部分。來自MLAP顯示系統2100中之其他EMR之各自光可類似地內耦合及外耦合。

在一些實施方案中，MLAP顯示系統2100之各EMR可與一各自反射內耦合元件及/或各自外耦合元件相關聯，且各反射元件可經組態用於一特定入射角及/或波長。參考圖21C，展示複數個外耦合鏡2114a。在此實例中，外耦合鏡2114a之各者外耦合光2110b之一分率，而光2110b之剩餘部分(例如，各自未反射部分)繼續傳播通過光導2106，類似於在使用一繞射外耦合器之實施方案中之在每次反彈時之部分外耦合。

在一些實施方案中，可組合本文中所描述之內耦合及外耦合元件。例如，一光導可具有一反射內耦合器及一繞射外耦合器，或反之亦然。此外，一反射元件可為類光束分離器的，例如，可實施習知菲涅耳(Fresnel)反射(藉由沈積一光學堆疊而輔助調諧反射)，或可使用一繞射反射器(例如，一全像反射器)實施一反射元件。

本文中所揭示之實施方案可單獨地或組合地包含以下態樣之一或多者。例如，由一EMR發射之光可在於一觀看者之方向上被發射之前由一光學元件複製至少3次(或5次，或10次)。一顯示系統可經組態使得由一EMR發射之光被一內耦合元件內耦合，且遭受小於光之傳入功率之50% (或小於20%，或小於10%，或小於5%)之雙反彈損耗(例如，藉由內耦合元件之外耦合損耗)。

一EMR可包含定位於距一光導之一內耦合元件小於30 mm (或小於20 mm，或小於15 mm，或小於12 mm，或小於10 mm，或小於8 mm，或小於6 mm，或小於4 mm)之一距離處的一基本微型顯示器。

一EMR可包含一微型顯示器及單片地安置於該微型顯示器上或與該微型顯示器單片地整合的一對應透鏡。例如，透鏡可模製(例如，注射模製)於顯示器上；或其可單獨塑形並附接(例如，用聚矽氧或其他黏著劑膠合)至微型顯示器。在一些實施方案中，微型顯示器與透鏡之間不存在氣隙。一EMR可包含其他光學元件(例如，額外透鏡)。

可基於前文描述及圖式達成許多不同實施方案。將理解，描述及繪示此等例示性實施方案之每一組合及子組合將為過度重複的及模糊的。因而，本說明書(包含圖式)應被解釋為構成對本文中所描述之實施例之所有組合及子組合以及進行及使用該等實施例之方式及程序的一完整書面描述，及作為任何此組合或子組合之支援發明申請專利範圍。

前文關於其中展示本發明之實施例之隨附圖式描述若干例示性實施方案。然而，將瞭解，其他實施方案及組態係可能的，且前文不應被解釋為限制性的。實情係，所揭示實施方案係藉由實例提供。

將理解，儘管術語第一、第二、第三等可在本文中用於描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，但此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語僅用於區分一個元件、組件、區域、層或區段與另一區域、層或區段。因此，所論述之一第一元件、組件、區域、層或區段可被稱作一第二元件、組件、區域、層或區段。

為便於描述，可在本文中使用空間相關術語(諸如「在…下面」、「在…下方」、「下」、「在…下」、「在…上方」、「上」及類似者)來描述如圖中所繪示之一個元件或特徵與另一(些)元件或特徵之關係。將理解，除圖中所描繪之定向之外，空間相關術語亦旨在涵蓋在使用中或操作中之裝置之不同定向。例如，若將一給定圖中之一裝置翻轉(旋轉180度)，則被描述為在其他元件或特徵「下方」或「下面」或「下」之元件接著將在「上方」或「上面」。因此，例示性術語「在…下方」及「在…下」可涵蓋上方及下方之一定向兩者。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或成其他定向)且可相應地解釋本文中所使用之空間相關描述語。另外，亦將理解，當一層被稱為「在」兩個層「之間」時，其可為該兩個層之間的唯一層，或亦可存在一或多個中介層。

本文中所使用之術語係僅出於描述特定實施例之目的且並不意欲為限制性的。如本文中所使用，除非上下文另有清楚指示，否則單數形式「一(a/an)」及「該」亦旨在包含複數形式。進一步將理解，術語「包括(comprise及/或comprising)」在於本說明書中使用時指定存在所陳述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其等之群組。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯所列品項之一或多者之任何及全部組合，且可被縮寫為「/」。

將理解，當一元件或層被稱為在另一元件或層「上」、「連接至」、「耦合至」或「鄰近於」另一元件或層時，該元件或層可直接在該另一元件或層上，直接連接至、耦合至或鄰近於該另一元件或層，或可存在中介元件或層。相比之下，當一元件被稱為「直接」在另一元件或層「上」、「直接連接至」、「直接耦合至」或「緊鄰」另一元件或層時，不存在中介元件或層。同樣地，當光「自」一個元件接收或提供時，其可直接自該元件或自一中介元件接收或提供。另一方面，當光「直接自」一個元件接收或提供時，不存在中介元件。

本文中可參考橫截面繪示描述實施方案，該等橫截面繪示係一特定實施方案(及/或中間結構)之示意性繪示。因而，應預期由於例如製造技術及/或容限所致之自繪示之形狀的變動。因此，所描述實施方案不應被解釋為限於本文中所繪示之區域之特定形狀，而是旨在包含例如由製造所致之形狀之偏差。因此，圖中所繪示之區域本質上為示意性的且其等形狀並不旨在限制一裝置之一區域之實際形狀。

100: 系統 102: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 104: 基本微型顯示器 105: 微型透鏡 106: 光導目鏡 110: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 112: 內耦合元件 114: 外耦合元件 120: 觀看者之眼睛 200a: 先前投影系統 200b: MLAP系統 306: 光導 308: 光 312: 第一內耦合元件 316: 再反彈部分 402: MLAP系統 406: 光導 410: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 410a: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 412: 內耦合元件 418: 傳播向量 420: 光 422: 再反彈光束 700: 系統 702: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 706: 光導 710: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 712: 內耦合元件(ICE) 714: 外耦合元件 800: 光線軌跡圖 806: 光導 812: 內耦合元件(ICE) 814: 外耦合元件 826: 觀看者光瞳 900: 光線軌跡圖 1000: 光線軌跡圖 1100: 光線軌跡圖 1200a: 系統 1200b: 系統 1402: MLAP投影機 1406: 目鏡 1502: MLAP投影機 1506: 目鏡 1600: MLAP系統 1702a: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 1702b: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 1702c: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 1802: 微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP) 1804: 微型LED (microLED)晶片 1806: 光導 1810a: 第一群組微型透鏡 1810b: 第二群組微型透鏡 1812a: 第一群組內耦合元件 1812b: 第二群組內耦合元件 1818a: 第一傳播向量 1818b: 第二傳播向量 1828: 背板 1904: 像素群組 1910: 微型透鏡 1930: 光瞳 2000: MLAP顯示系統 2006: 光導 2010: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 2010a: 光 2012: 繞射內耦合器 2014: 繞射外耦合器 2100: MLAP顯示系統 2106: 光導 2110: 基本微型透鏡中繼器(EMR) 2110a: 光 2110b: 光 2112: 反射內耦合器 2114: 反射外耦合器 2114a: 外耦合鏡

圖1係繪示根據一例示性實施方案之具有一微型透鏡陣列投影機(「MLAP」)之一可配戴顯示系統的一圖。

圖2係繪示一先前投影機系統及一例示性MLAP系統之一數學比較之一圖。

圖3係繪示一光導目鏡系統中之再反彈(re-bounce)之一圖。

圖4係繪示根據一例示性實施方案之具有可變再反彈之一直線MLAP系統之一前視圖及一俯視圖的一圖。

圖5及圖6係繪示根據例示性實施方案之各自非直線MLAP配置之前視圖之圖。

圖7係繪示根據一例示性實施方案之一MLAP系統之一俯視圖之一圖。

圖8至圖11係繪示根據例示性實施方案之各種MLAP投影機配置之光線軌跡圖之俯視圖的圖。

圖12A及圖12B係繪示比較一先前投影機系統之光學軌跡長度(圖12A)與一MLAP系統上之光學軌跡長度(圖12B)之光線軌跡圖之俯視圖的圖。

圖13係繪示根據一例示性實施方案之具有一包覆外觀尺寸之一可配戴顯示器之一俯視圖的一圖。

圖14及圖15係繪示根據例示性實施方案之分別以一共面組態及在一包覆組態在一世界側上包含MLAP之例示性可配戴顯示器之俯視圖的圖。

圖16及圖17係繪示根據例示性實施方案之MLAP相對於一可配戴眼鏡架之例示性尺寸及位置的圖。

圖18係繪示根據一例示性實施方案之經組態以對一觀看者之左眼及右眼兩者提供一影像之光且具有一單一共用背板的一MLAP系統之一前視圖及一俯視圖的一圖。

圖19係繪示根據例示性實施方案之例示性MLAP系統相對於背板佈局之前視圖的一圖。

圖20係繪示根據一例示性實施方案之在包含繞射耦合元件之一MLAP系統上之一俯視圖的一圖。

圖21A至圖21C係繪示根據一例示性實施方案之包含反射耦合元件之一MLAP系統的圖。

各個圖式中之相同元件符號指示相同元件。可能並未針對所有此等元件重複一些相同元件之元件符號。在特定例項中，不同元件符號可用於相同或相似元件。一給定實施方案之特定元件之一些元件符號可能未在與該實施方案對應之各圖式中重複。一給定實施方案之特定元件之一些元件符號可在與該實施方案對應之其他圖式中重複，但可能未關於各對應圖式具體論述。圖式係出於繪示例示性實施方案之目的且可能不一定按比例繪製。

100:系統

102:微型透鏡陣列投影機(MLAP)/微型微透鏡陣列投影機(MLAP)

104:基本微型顯示器

105:微型透鏡

106:光導目鏡

110:基本微型透鏡中繼器(EMR)

112:內耦合元件

114:外耦合元件

120:觀看者之眼睛

Claims

一種可配戴顯示系統，其包括：一微型透鏡陣列投影機，其包括複數個基本微型透鏡中繼器(EMR)，該複數個EMR之各EMR包含：一微型LED微型顯示器，其包含複數個像素，該微型LED微型顯示器經組態以產生與一影像相關聯之光之一子集；及一微型透鏡，其經組態以接收來自該微型LED微型顯示器之光之該子集，一光導；一輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合；及一輸出耦合元件，其係與該光導光學耦合，該微型透鏡經組態以將光之該子集中繼至該輸入耦合元件，該輸入耦合元件經組態以將光之該子集內耦合至該光導中，及該輸出耦合元件經組態以在沿著該光導之複數個各自位置處外耦合光之該子集的部分，其中該複數個EMR之經外耦合光表示該影像。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中光之該子集在由該輸出耦合元件外耦合之前係由該光導複製至少三次。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中光之該子集之少於10%係由該輸出耦合元件外耦合。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該微型LED微型顯示器係定位於距該光導小於15毫米之一距離處。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該微型透鏡係與該微型LED微型顯示器單片整合。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該微型透鏡陣列投影機之一體積小於0.1立方釐米。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該微型LED微型顯示器經組態以發射具有至少0.50百萬尼特之一亮度的光。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該複數個EMR係配置成一非直線圖案。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該複數個EMR係彼此不等距地間隔。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中光之該子集包含該影像的5%至50%。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該輸入耦合元件包含複數個分離輸入耦合元件區域。
如請求項11之可配戴顯示系統，其中：該複數個分離輸入耦合元件區域之一第一輸入耦合區域具有一第一形狀；及該複數個分離輸入耦合元件區域之一第二輸入耦合區域具有不同於該第一形狀之一第二形狀。
如請求項11之可配戴顯示系統，其中該複數個分離輸入耦合元件區域係規則地間隔。
如請求項11之可配戴顯示系統，其中該複數個分離輸入耦合元件區域係不規則地間隔。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中：該光導具有與一使用者側表面相對之一世界側表面；及該微型透鏡陣列投影機係安置於該世界側表面上。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該光導係第一光導，該可配戴顯示系統進一步包括一第二光導。
如請求項16之可配戴顯示系統，其中該第二光導係相對於該第一光導安置在一共面位置中。
如請求項16之可配戴顯示系統，其中該第二光導係相對於該第一光導安置在一包覆位置中。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中光之該子集係以下之一者：該影像之在590奈米(nm)至680 nm之一波長範圍內的紅光；該影像之在510 nm至570 nm之一波長範圍內的綠光；或該影像之在430 nm至490 nm之一波長範圍內的藍光。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該輸入耦合元件係以下之一者：一繞射輸入耦合元件；或一反射輸入耦合元件。
如請求項1之可配戴顯示系統，其中該輸出耦合元件係以下之一者：一繞射輸出耦合元件；或一反射輸出耦合元件。
一種可配戴顯示系統，其包括：一第一基本微型透鏡中繼器(EMR)，其包含經組態以產生與一影像相關聯之光之一第一子集之一第一微型顯示器，及經組態以接收來自該第一微型顯示器之光之該第一子集之一第一微型透鏡；一第二EMR，其包含經組態以產生與該影像相關聯之光之一第二子集之一第二微型顯示器，及經組態以接收來自該第二微型顯示器之光之該第二子集之一第一微型透鏡；一第三EMR，其包含經組態以產生與該影像相關聯之光之一第三子集之一第三微型顯示器，及經組態以接收來自該第三微型顯示器之光之該第三光子集之一第一微型透鏡；一光導；一第一輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，該第一輸入耦合元件經組態以將光之該第一子集內耦合至該光導中；一第二輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，該第二輸入耦合元件經組態以將光之該第二子集內耦合至該光導中；一第三輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，該第三輸入耦合元件經組態以將光之該第三子集內耦合至該光導中；及一輸出耦合元件，其經組態以外耦合光之該第一子集、光之該第二子集及光之該第三子集以顯示該影像。
如請求項22之可配戴顯示系統，其中：光之該第一子集與該影像之一視野之一第一角度子集對應；光之該第二子集對應於該影像之該視野之不同於該第一角度子集之一第二角度子集；及光之該第三子集對應於該影像之該視野之不同於該第一角度子集及該第二角度子集之一第三角度子集。
如請求項22之可配戴顯示系統，其中：該第一輸入耦合元件經組態以內耦合該影像之一視野之一第一角度子集之光；該第二輸入耦合元件經組態以內耦合該影像之一視野之不同於該第一角度子集之一第二角度子集的光；及該第三輸入耦合元件經組態以內耦合該影像之一視野之不同於該第一角度子集及該第二角度子集之一第一角度子集的光。
如請求項22之可配戴顯示系統，其中：光之該第一子集包含該影像之紅光；光之該第二子集包含該影像之綠光；及光之該第三子集包含該影像之藍光。
如請求項22之可配戴顯示系統，其中該輸出耦合元件包含複數個外耦合元件區域。
一種可配戴顯示系統，其包括：一第一基本微型透鏡中繼器(EMR)，其經組態以發射一影像之紅光；一第二EMR，其經組態以發射該影像之綠光；一第三EMR，其經組態以發射該影像之藍光；一光導；一第一輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，且經組態以接收該紅光及將該紅光內耦合至該光導中；一第二輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，且經組態以接收該綠光及將該綠光內耦合至該光導中；一第三輸入耦合元件，其係與該光導光學耦合，且經組態以接收該藍光及將該藍光內耦合至該光導中；及一輸出耦合元件，其係與該光導光學耦合，該輸出耦合元件經組態以在沿著該光導之複數個各自位置處外耦合該紅光、該綠光及該藍光的部分。