TW202331322A - 用於提供增加像素密度的光導顯示系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種裝置，其包括：一光導；及一輸入耦合元件，其與該光導耦接且經配置以將一輸入影像光耦合至該光導中。該裝置亦包括：一輸出耦合元件，其與該光導耦接且經配置以將該輸入影像光耦合出該光導作為一輸出影像光；及一控制器，其經配置以在一第一時段及一第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者。該輸出耦合元件在該第一時段期間輸出具有一第一視野（「FOV」）之一第一輸出影像光及在該第二時段期間輸出具有一第二FOV之一第二輸出影像光。該第一FOV與該第二FOV實質上重疊，且該第一FOV之一對稱軸相對於該第二FOV之一對稱軸旋轉。

Description

用於提供增加像素密度的光導顯示系統

本揭示大體上係關於光學裝置，且更特定言之，係關於一種用於提供增加像素密度之光導顯示系統。 相關申請案

本申請案主張2021年11月24日申請之美國非臨時申請案第17/535502號之優先權，該申請案以全文引用之方式併入本文中。

人工實境系統，諸如頭戴式顯示器（HMD）或抬頭顯示器（HUD）系統通常包括呈頭戴裝置或一對眼鏡之形式之近眼顯示器（NED）系統，且經配置以經由例如在使用者之眼睛前方約10至20 mm內之電子或光學顯示器向使用者呈現內容。NED系統可顯示虛擬物件或組合真實物件與虛擬物件之影像，如在虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）或混合實境（MR）應用中。舉例而言，在AR系統中，使用者可藉由例如透視透明顯示眼鏡或透鏡（亦稱為光學透視AR系統）來觀看虛擬物件（例如，電腦產生之影像（CGI））及周圍環境兩者之影像。

光學透視AR系統之一個實例可包括光瞳擴展光導顯示系統，其中表示CGI之影像光可在不同位置處耦合至光導（例如，透明基板）中、在光導內傳播及耦合出光導以擴展有效光瞳。繞射光學元件可與光導耦接以經由繞射將影像光耦合至光導中或耦合出光導，繞射光學元件諸如表面凹凸光柵、全像光柵、元表面光柵等。

與本揭示之所揭示具體實例一致，提供一種裝置。該裝置包括一光導。該裝置亦包括一輸入耦合元件，該輸入耦合元件與該光導耦接且經配置以將一輸入影像光耦合至該光導中。該裝置亦包括一輸出耦合元件，該輸出耦合元件與該光導耦接且經配置以將該輸入影像光耦合出該光導作為一輸出影像光。該裝置亦包括一控制器，該控制器經配置以在一第一時段及一第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者。該輸出耦合元件經配置成在該第一時段期間輸出具有一第一視野（「FOV」）之一第一輸出影像光，且在該第二時段期間輸出具有一第二FOV之一第二輸出影像光。該第一FOV與該第二FOV實質上重疊，且該第一FOV之一對稱軸相對於該第二FOV之一對稱軸旋轉。

與本揭示之所揭示具體實例一致，提供一種方法。該方法包括藉由一控制器在一第一時段期間控制一輸入耦合元件或一輸出耦合元件中之至少一者將一輸入影像光耦合至一光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有一第一FOV之一第一輸出影像光。該方法亦包括藉由該控制器在一第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者將該輸入影像光耦合至該光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有一第二FOV之一第二輸出影像光。該第二FOV與該第一FOV實質上重疊。該第一FOV之一對稱軸自該第二FOV之一對稱軸旋轉。

本揭示之其他態樣可由所屬技術領域中具有通常知識者鑒於本揭示之描述、申請專利範圍及圖式而理解。前述一般描述及下文詳細描述僅係例示性及解釋性的，且並不限制申請專利範圍。

將參考隨附圖式描述與本揭示一致之具體實例，該等隨附圖式僅為用於說明性目的之實例且並不意欲限制本揭示之範疇。在任何可能之處，貫穿圖式使用相同附圖標號來指代相同或類似部分，且可省略其詳細描述。

另外，在本揭示中，可組合所揭示具體實例與所揭示具體實例之特徵。所描述具體實例為本揭示之一些但並非全部具體實例。基於所揭示具體實例，所屬技術領域中具有通常知識者可導出與本揭示一致之其他具體實例。舉例而言，可基於所揭示具體實例進行修改、調適、取代、添加或其他變化。所揭示具體實例之此類變化仍在本揭示之範疇內。因此，本揭示不限於所揭示之具體實例。實際上，由隨附申請專利範圍限定本揭示之範疇。

如本文中所使用，術語「耦合/耦接（couple/coupled/coupling）」或其類似者可涵蓋光學耦合、機械耦接、電耦接、電磁耦合或其任一組合。兩個光學元件之間的「光學耦合」係指兩個光學元件以光學系列方式配置，且自一個光學元件輸出之光可由另一光學元件直接地或間接地接收之組態。光學系列係指複數個光學元件在光路徑中之光學定位，使得自一個光學元件輸出之光可由其他光學元件中之一或多者透射、反射、繞射、轉換、修改或以其他方式處理或操控。在一些具體實例中，配置有複數個光學元件之序列可影響或可不影響複數個光學元件之整體輸出。耦接可為直接耦接或間接耦接（例如，經由中間元件進行耦接）。

片語「A或B中之至少一者」可涵蓋A及B之所有組合，諸如僅A、僅B或A及B。同樣地，片語「A、B或C中之至少一者」可涵蓋A、B及C之所有組合，諸如僅A、僅B、僅C、A及B、A及C、B及C，或A及B及C。片語「A及/或B」可與片語「A或B中之至少一者」類似之方式進行解譯。舉例而言，片語「A及/或B」可涵蓋A及B之所有組合，諸如僅A、僅B或A及B。同樣地，片語「A、B及/或C」具有與片語「A、B或C中之至少一者」之意義類似的意義。舉例而言，片語「A、B及/或C」可涵蓋A、B及C之所有組合，諸如僅A、僅B、僅C、A及B、A及C、B及C，或A及B及C。

當將第一元件描述為「附接」、「設置」、「形成」、「固接」、「安裝」、「固定」、「連接」、「接合」、「記錄」或「安置」至第二元件、在第二元件上、在第二元件處或至少部分地在第二元件中時，可使用諸如沈積、塗佈、蝕刻、接合、膠合、旋擰、壓配、搭配、夾持等任何適合機械或非機械方式使第一元件「附接」、「設置」、「形成」、「固接」、「安裝」、「固定」、「連接」、「接合」、「記錄」或「安置」至第二元件、在第二元件上、在第二元件處或至少部分地在第二元件中。另外，第一元件可與第二元件直接接觸，或第一元件與第二元件之間可存在中間元件。第一元件可安置於第二元件之任何適合側處，諸如左側、右側、前方、後方、頂部或底部。

當第一元件展示或描述為安置或配置於第二元件「上」時，術語「在…上」僅用於指示第一元件與第二元件之間的實例相對位向。本說明書可基於圖中所示之參考座標系，或可基於圖中所示之當前視圖或實例組態。舉例而言，當描述圖中所示之視圖時，第一元件可描述為安置「在第二元件上」。應理解，術語「在…上」可未必意味著第一元件在垂直重力方向上在第二元件上方。舉例而言，當將第一元件及第二元件之組件轉動180度時，第一元件可「在第二元件之下」（或第二元件可「在第一元件上」）。因此，應理解，當圖展示第一元件「在第二元件上」時，組態僅為說明性實例。第一元件可相對於第二元件以任何適合位向安置或配置（例如，在第二元件之上或上方、在第二元件下方或之下、在第二元件左側、在第二元件右側、在第二元件後方、在第二元件前方等）。

當第一元件描述為安置於第二元件「上」時，第一元件可直接地或間接地安置於第二元件上。第一元件直接安置於第二元件上指示無額外元件安置於第一元件與第二元件之間。第一元件間接地安置於第二元件上指示一或多個額外元件安置於第一元件與第二元件之間。

本文中所使用之術語「處理器」可涵蓋任何適合處理器，諸如中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）、特殊應用積體電路（ASIC）、可程式化邏輯裝置（PLD）或其任一組合。亦可使用上文未列出之其他處理器。處理器可實施為軟體、硬體、韌體或其任一組合。

術語「控制器」可涵蓋經配置以產生用於控制裝置、電路、光學元件等之控制信號的任何適合電路、軟體或處理器。「控制器」可實施為軟體、硬體、韌體或其任一組合。舉例而言，控制器可包括處理器，或可包括為處理器之一部分。

術語「非暫時性電腦可讀取媒體」可涵蓋用於儲存、傳送、傳達、廣播或傳輸資料、信號或資訊之任何適合媒體。舉例而言，非暫時性電腦可讀取媒體可包括記憶體、硬碟、磁碟、光碟、磁帶等。記憶體可包括唯讀記憶體（「ROM」）、隨機存取記憶體（RAM）、快閃記憶體等。

術語「膜」、「層」、「塗層」或「板」可包括可安置於支撐基板上或基板之間的剛性或可撓性、自撐式或自立式膜、層、塗層或板。術語「膜」、「層」、「塗層」及「板」可為可互換的。術語「膜平面」係指垂直於厚度方向之膜、層、塗層或板中的平面。膜平面可為膜、層、塗層或板之體積中的平面，或可為膜、層、塗層或板之表面平面。如在例如「平面內位向」、「平面內方向」、「平面內間距」等中之術語「平面內」意謂位向、方向或間距係在膜平面內。如在例如「平面外方向」、「平面外位向」或「平面外間距」等中之術語「平面外」意謂位向、方向或間距不在膜平面內（亦即，不平行於膜平面）。舉例而言，方向、位向或間距可沿著垂直於膜平面之線或相對於膜平面形成銳角或鈍角之線。舉例而言，「平面內」方向或位向可指表面平面內之方向或位向，「平面外」方向或位向可指不平行於（例如，垂直於）表面平面之厚度方向或位向。

本揭示中所提及之波長範圍、光譜或帶係出於說明性目的。所揭示之光學裝置、系統、元件、組件及方法可應用於可見波長帶，以及其他波長帶，諸如紫外線（UV）波長帶、紅外線（IR）波長帶或其組合。用於修飾描述光之處理之光學回應動作，諸如「透射」、「反射」、「繞射」、「阻擋」或其類似者的術語「實質上」或「主要」意謂光之包括所有經透射、反射、繞射或阻擋等之主要部分。主要部分可為可基於特定應用需要而判定之整個光之預定百分比（大於50%），諸如100%、98%、90%、85%、80%等。

圖1A及圖1B說明習知光導顯示系統或組件100之x-z截面視圖。如圖1A中所示，系統100可包括光源組件105、光導110及控制器115。系統100亦可包括耦接至光導110之輸入耦合光柵135及輸出耦合光柵145。光源組件105可包括顯示面板120及準直透鏡125。顯示面板120可包括配置於像素陣列中之複數個像素121，其中相鄰像素121可由例如黑矩陣122分離。黑矩陣122可為光吸收或阻斷材料之矩陣。出於說明性目的，圖1A展示包括三個像素121之顯示面板120。各別像素121可輸出發散光線129a、129b或129c之光束，且準直透鏡125可將發散光線129a、129b或129c之光束轉換成平行光線130a、130b或130c之光束。各別平行光線130a、130b及130c之光束可相對於光導110具有不同入射角。亦即，準直透鏡125可在光導110之輸入側處將顯示面板120中之像素121之線性分佈變換或轉換為像素121之角分佈。

與輸入耦合光柵135及輸出耦合光柵145耦接之光導110可在輸出側處複製各別平行光線130a、130b之光束及130c以擴展系統100的有效光瞳。舉例而言，輸入耦合光柵135可將平行光線130a、130b或130c之光束耦合為平行光線131a、131b或131c之光束,該平行光線131a、131b或131c之光束可經由全內反射（TIR）在光導110內部傳播。輸出耦合光柵145可將平行光線131a、131b或131c之光束耦合輸出光導110作為平行光線132a、132b或132c之複數個光束，該複數個光束可朝向定位於系統100之眼框區(eye-box region)159中之複數個出射瞳(exit pupil)157傳播。

為簡化說明，圖1B展示自顯示面板120輸出之各光束中之單一光線129a、129b或129c自顯示面板120至出射瞳157的光傳播。參考圖1A及圖1B，光線129a、129b及129c之光束可統稱為自顯示面板120輸出之影像光129。光線130a、130b及130c之光束可統稱為光導110之輸入影像光130。經由TIR在光導110內部傳播之光線131a、131b及131c之光束可統稱為輸入耦合影像光131。自輸出耦合光柵145朝向同一出射瞳157傳播之光線132a、132b及132c之光束可統稱為光導110之輸出影像光132。

如圖1B中所示，顯示面板120可產生表示虛擬影像150之影像光129，該虛擬影像150具有與顯示面板120之線性大小相關聯之預定影像大小。準直透鏡125可調節影像光129且朝向光導110輸出具有輸入FOV 133（例如，α）之輸入影像光130。輸入耦合光柵135可將影像光130耦合至光導110中作為輸入耦合影像光131。輸出耦合光柵145可將入射至輸出耦合光柵145之不同部分上的輸入耦合影像光131耦合出光導110作為複數個輸出影像光132，該複數個輸出影像光132中之各者可具有可與輸入FOV 133（例如，如由角α表示）實質上相同的輸出FOV 134。各輸出影像光132可表示或形成可與自顯示面板120輸出之虛擬影像150實質上相同（或可與虛擬影像150具有相同影像內容）之影像155。

複數個影像光132可朝向定位於系統100之眼框區159中之複數個出射瞳157傳播。輸出影像光132可一對一地對應於出射瞳157。單一出射瞳157之大小可大於眼瞳158之大小且與其相當。出射瞳157可充分間隔開，使得當出射瞳157中之一者與眼瞳158之位置實質上重合時，剩餘一或多個出射瞳157可位於眼瞳158之位置之外（例如，落在眼睛160之外）。因此，定位於出射瞳157中之一者處之眼睛160可接收單一影像光132。

光導顯示系統之輸出側處之像素密度（出於論述目的稱為輸出像素密度）經限定為光導顯示系統呈現至眼睛160的每度之像素數目。光導顯示系統之輸出像素密度可藉由將水平顯示行中之像素數目除以水平輸出FOV來計算。舉例而言，當圖1B中所示之顯示面板120及輸出FOV 134設計用於單隻眼睛160時，系統100之輸出像素密度（在水平光瞳擴展方向上）可等於3/α（單位：像素/度（PPD））。當系統100之輸出FOV 134固定時，系統100之輸出像素密度（PPD）可受顯示面板120之像素密度（例如，每吋之像素）限制。當顯示面板120之面板大小固定時，顯示面板120之像素密度（例如，每吋之像素）可受像素大小或像素間距限制。

另外，系統100之輸入側處之像素密度（出於論述目的稱為輸入像素密度）可藉由將水平顯示行中的像素數目除以水平輸入FOV來計算。舉例而言，當圖1B中所示之顯示面板120及輸入FOV 133經設計用於單隻眼睛160時，系統100之輸入像素密度可等於3/α（單位：PPD）。因此，在習知光導顯示系統100中，輸出像素密度可實質上等於輸入像素密度。

現如今，許多人工實境應用需要高輸出像素密度及較大輸出FOV，例如，視網膜解析度為約60像素/度。輸出像素密度及輸出FOV之間存在抵換。較大輸出FOV可導致較低輸出像素密度，且較小輸出FOV可導致較高輸出像素密度。當系統100之輸出FOV 134固定時，增加顯示面板120之像素密度（每吋之像素）且減小顯示面板120之像素大小（或像素間距）可增加系統100的輸出像素密度。然而，習知光導顯示系統100之外觀尺寸、功率消耗及成本亦可增加。另外，對顯示面板120中之最小像素大小存在限制。

本揭示提供一種經配置以提供增加輸出像素密度之光導顯示系統。圖2A說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統或組件200之示意圖。如圖2A中所示，光導顯示系統200可包括光源組件205、光導210及控制器215。光導210可與輸入耦合元件235及輸出耦合元件245耦接。光源組件205可包括顯示元件220及準直透鏡225。顯示元件220可包括顯示面板，該顯示面板包括配置於像素陣列中之複數個像素221，其中相鄰像素221可由例如黑矩陣222分離。出於說明性目的，圖2A展示顯示元件220包括三個像素221。

光源組件205可朝向光導210輸出具有輸入FOV 233（例如，α）之輸入影像光230。與輸入耦合元件235及輸出耦合元件245耦接之光導210可將輸入影像光230導向至光導顯示系統200之眼框區259作為複數個輸出影像光232。輸出影像光232中之各者可具有可與輸入FOV 233（例如，α）實質上相同之輸出FOV 234（例如，α）。舉例而言，輸出影像光232-1可具有第一FOV 234-1，且輸出影像光232-2可具有第二FOV 234-2。FOV 234-1及234-2可具有相同大小，實質上以略微偏移或旋轉彼此重疊。FOV 234-1及FOV 234-2之大小稱為FOV 234之大小。各輸出FOV 234（234-1及234-2）可包括在第一半（例如，α/2）及第二半（例如，α/2）中同等地劃分輸出FOV 234（234-1及234-2）之對稱軸236（236-1及236-2）。

複數個輸出影像光232可朝向定位於光導顯示系統200之眼框區259中之複數個出射瞳257傳播。出射瞳257可為其中使用者之眼睛260之眼瞳258定位於眼框區259中以接收自顯示元件220輸出的虛擬影像之位置。在一些具體實例中，出射瞳257可配置於眼框區259內之一維（1D）或二維（2D）陣列中。單一出射瞳257之大小可大於眼瞳258之大小且與其相當。出射瞳257可充分間隔開，使得當出射瞳257中之一者與眼瞳258之位置實質上重合時，剩餘一或多個出射瞳257可位於眼瞳258之位置之外（例如，落在眼睛260之外）。在一些具體實例中，所有出射瞳257可在眼框區259處同時可用。在一些具體實例中，出射瞳257中之一或多者（少於全部出射瞳257）可例如取決於眼瞳258之位置而在眼框區259處同時可用。

在圖2A中所示之具體實例中，複數個輸出影像光232在一對一基礎上可不對應於複數個出射瞳257。實情為，複數個輸出影像光232中之至少兩者（例如，232-1及232-2）可朝向同一出射瞳257傳播。輸入耦合元件235及/或輸出耦合元件245可經配置以使得對於朝向同一出射瞳257傳播之輸出影像光232-1及輸出影像光232-2，輸出影像光232-1之輸出FOV 234-1的對稱軸236-1與輸出影像光232-2之輸出FOV 234-2的對稱軸236-2可不平行。實情為，輸出FOV 234-1之對稱軸236-1可在順時針或逆時針方向上關於輸出FOV 234-2之對稱軸236-2旋轉。表示對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。

在一些具體實例中，表示對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的（或相同FOV大小之FOV 234-1與FOV 234-2之間的）相對旋轉之角可小於輸出FOV 234之第一預定百分比。舉例而言，輸出FOV 234之第一預定百分比可為1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%等。在一些具體實例中，對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的相對旋轉可為0.5°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°等。在一些具體實例中，相對旋轉可小於或等於3°、小於或等於5°或少於或等於10°等。在一些具體實例中，相對旋轉可在之1°至10°、1°至5°、3°至5°、0.5°至3°、5°至10°之範圍或0.5°與10°之間的任何其他範圍內。另外，輸出影像光232-1之輸出FOV 234-1及輸出影像光232-2之輸出FOV 234-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。重疊FOV部分可大於輸出FOV 234之預定重疊百分比，且小於完全輸出FOV 234。舉例而言，輸出FOV 234-1與234-2之間的預定重疊百分比可為FOV 234之80%、85%、90%、或95%等。舉例而言，在一些具體實例中，FOV 234-1與234-2可彼此重疊，其中重疊部分為FOV 234之80%至95%、FOV 234之80%至90%、FOV 234之80%至85%、FOV 234之85%至90%、FOV 234之85%至95%、FOV 234之90%至95%等。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統200可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移（例如，傾斜）輸出FOV 234的增加（例如，加倍）數目個影像光232。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統200之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統200之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

顯示元件220可包括顯示面板，諸如液晶顯示器（LCD）面板、矽上液晶（LCoS）顯示面板、有機發光二極體（OLED）顯示面板、微發光二極體（微型LED）顯示面板、雷射掃描顯示面板、數位光處理（DLP）顯示面板或其組合。在一些具體實例中，顯示元件220可包括自發射面板，諸如OLED顯示面板或微型LED顯示面板。在一些具體實例中，顯示元件220可包括由外部源照明之顯示面板，諸如LCD面板、LCoS顯示面板或DLP顯示面板。外部源之實例可包括雷射二極體、垂直腔面射型雷射、發光二極體或其組合。顯示元件220可朝向準直透鏡225輸出影像光229。影像光229可表示具有預定影像大小之虛擬影像。

準直透鏡225可經配置以調節來自顯示元件220之影像光229且朝向光導210輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。準直透鏡225可將具有預定影像大小之虛擬影像中之像素的線性分佈變換成具有輸入FOV 233之影像光230中之像素的角分佈。輸入FOV 233可對應於由影像光230之最左光線及最右光線界定之角度區。在一些具體實例中，光源組件205可包括經配置以調節自顯示元件220輸出之影像光229之一或多個附加光學組件。

在一些具體實例中，輸入耦合元件235可安置於光導210之第一部分（例如，輸入部分）處。輸入耦合元件235可將影像光230耦合至光導210內部之全內反射（TIR）路徑中作為一或多個輸入耦合影像光231（或TIR 傳播影像光231）。一或多個輸入耦合影像光231可在光導210內部具有不同TIR傳播角。當光經由TIR在光導內傳播時，藉由光/光線之TIR路徑及光導之內表面的法線形成之角（或入射至光導的內表面上之光/光線之入射角）可稱為TIR導引角或TIR傳播角。出於論述目的，圖2A展示輸入耦合元件235將影像光230耦合至光導210中作為單一輸入耦合影像光231。輸入耦合影像光231可經由TIR在光導210內部傳播至輸出耦合元件245。舉例而言，輸出耦合元件245可安置於光導210之第二部分（例如，輸出部分）處。第一部分及第二部分可位於光導210之不同位置處。輸出耦合元件245可經配置以朝向眼框區259將TIR傳播影像光231耦合出光導210作為複數個輸出影像光232。在一些具體實例中，輸出耦合元件245可在輸出耦合元件245之不同位置處將入射至輸出耦合元件245之不同位置上的TIR傳播影像光231連續地耦合出光導210。因此，輸出耦合元件245可在光導210之輸出側處複製影像光230以擴展光導顯示系統200的有效光瞳。在一些具體實例中，光導210亦可自真實世界環境接收光255，且可組合光255與輸出影像光232，且將組合光遞送至眼睛260。

在一些具體實例中，輸入耦合元件235及輸出耦合元件245中之各者可形成或安置於（例如，固接至）光導210之第一表面210-1或第二表面210-2處。在一些具體實例中，輸入耦合元件235及輸出耦合元件245中之各者可整體形成為光導210之一部分，或可為耦接至光導210之單獨元件。在一些具體實例中，輸入耦合元件235及/或輸出耦合元件245可包括一或多個繞射光柵、一或多個級聯反射器、一或多個稜柱形表面元件及/或全像反射器陣列或其任一組合。

光導210可包括經配置以促進TIR傳播影像光231之TIR的一或多種材料。光導210可包括例如塑膠、玻璃及/或聚合物。光導210可具有相對較小外觀尺寸。在一些具體實例中，光導顯示系統200可包括經配置以重導向、摺疊及/或擴展TIR傳播影像光231之額外元件。舉例而言，如圖2A中所示，一或多個重導向/摺疊元件240可耦接至光導210以將在預定方向上導向在光導210內部傳播之TIR傳播影像光231。在一些具體實例中，重導向元件240及輸出耦合元件245可安置於光導210之相同表面或不同表面處。在一些具體實例中，重導向元件240可單獨地形成且安置於（例如，固接至）第一表面210-1或第二表面210-2或可整體形成為光導210之一部分。在一些具體實例中，重導向元件240可經配置以在第一方向上（例如，在圖2A中之y軸方向上）擴展TIR傳播影像光231。重導向元件240可將擴展TIR傳播影像光231重導向至輸出耦合元件245。輸出耦合元件245可將TIR傳播影像光231耦合出光導210，其在第二方向上（例如，在圖2A中之x軸方向上）擴展TIR傳播影像光231。因此，影像光230之二維（2D）擴展可提供於光導210之輸出側處。在一些具體實例中，例如，輸出耦合、重導向、摺疊及/或擴展影像光230之多個功能可組合成單一元件，例如輸出耦合元件245，且因此可省略重導向元件240。舉例而言，輸出耦合元件245自身可在光導210之輸出側處提供影像光230之2D擴展。

儘管出於說明性目的，光導210、輸入耦合元件235及輸出耦合元件245展示為具有平坦表面，但本文所揭示之光導、輸入耦合元件、輸出耦合元件及重導向元件中之任一者可包括一或多個彎曲表面或可具有彎曲形狀。控制器215可以通信方式與光源組件205耦接，且可控制光源組件205之操作以產生輸入影像光。控制器215亦可控制輸入耦合元件235、輸出耦合元件245及/或重導向元件240之操作狀態（例如，繞射狀態或非繞射狀態）。控制器215可包括處理器或處理單元201。控制器215可包括儲存裝置202。儲存裝置202可為用於儲存資料、資訊及/或電腦可執行程式指令或碼之非暫時性電腦可讀取媒體，諸如記憶體、硬碟等。

在一些具體實例中，光導顯示系統200可包括以堆疊組態安置之複數個光導210（圖2A中未示）。與一或多個繞射元件（例如，輸入耦合元件、輸出耦合元件及/或重導向或摺疊元件）耦接之複數個光導210中之至少一者（例如，各者）可在輸出側處提供增加像素密度。在一些具體實例中，堆疊組態中之複數個光導210可經配置以輸出多色影像光（例如，包括多種色彩之分量的全色彩影像光）。

在一些具體實例中，光導顯示系統200可包括耦接至一或多個光導210之一或多個光源組件205。在一些具體實例中，光源組件205中之至少一者（例如，各者）可經配置以發射對應於原色（例如，紅色、綠色或藍色）及輸入FOV之特定波長帶的單色影像光。在一些具體實例中，光導顯示系統200可包括三個光導210以按任何適合次序或同時分別遞送例如紅色、綠色及藍色光之分量色彩影像（例如，原色影像）。三個光導210中之至少一者（例如，各者）可耦接或包括一或多個繞射元件（例如，輸入耦合元件、輸出耦合元件及/或重導向元件）。在一些具體實例中，光導顯示系統200可包括兩個光導，該等兩個光導經配置以任何適合次序或同時藉由輸入耦合及隨後輸出耦合分別遞送分量色彩影像（例如，原色影像），例如，紅色及綠色光之組合及綠色及藍色光之組合。

出於論述目的，在以下描述中，假定光導顯示系統200在無重導向元件240之情況下包括輸入耦合元件235及輸出耦合元件245。在一些具體實例中，輸入耦合元件235或輸出耦合元件245中之至少一者可為包括一或多個繞射光柵之繞射元件。出於論述目的，包括於輸入耦合元件235中之繞射光柵可稱為輸入耦合光柵235，且包括於輸出耦合元件245中之繞射光柵可稱為輸出耦合光柵245。

在一些具體實例中，輸入耦合光柵235或輸出耦合光柵245中之至少一者可為主動光柵。在一些具體實例中，主動光柵可例如藉由控制器215在繞射狀態下操作以繞射入射光與在非繞射狀態下操作以在實質上零或可忽略繞射之情況下透射入射光之間經控制或切換。在一些具體實例中，在繞射狀態下操作之主動光柵可針對具有固定入射角之入射光提供固定繞射角。在一些具體實例中，在繞射狀態下操作之主動光柵可針對具有固定入射角之入射光提供可調諧繞射角。舉例而言，主動光柵可在由不同驅動電壓驅動時在不同繞射狀態下操作，藉此使具有固定入射角之入射光以不同繞射角繞射。在一些具體實例中，當改變施加至主動光柵之驅動電壓時，可改變主動光柵之光柵週期，使得主動光柵可使具有固定入射角之入射光繞射至不同繞射角。在一些具體實例中，當改變施加至主動光柵之驅動電壓時，可改變主動光柵之折射率調變，使得主動光柵可使具有固定入射角之入射光繞射至不同繞射角。

主動光柵可為偏振敏感的（或偏振選擇性的）或偏振不敏感的（或偏振非選擇性的）。主動光柵可為反射光柵或透射光柵。可基於任何適合材料來製造主動光柵。在一些具體實例中，基於主動液晶（LC）製造之主動光柵可包括主動LC分子，該主動LC分子之位向可藉由外場（例如，外部電場）改變。主動光柵之實例可包括但不限於全像聚合物分散液晶（H-PDLC）光柵、具備（例如，填充有）主動LC之表面凹凸光柵、基於主動LC之盤查拉特納姆-貝里相位（Pancharatnam-Berry phase）（PBP）光柵、基於主動LC之偏振體積全像（PVH）等。

在下文中，將描述用於提供增加輸出像素密度之例示性光導顯示系統。出於說明性目的，將用於一維（1D）光瞳擴展及輸出像素密度增加（例如，在x軸方向上）之各種光導顯示系統用作實例以解釋增加輸出像素密度之原理，諸如圖2A至圖5C中所示之原理。在一些具體實例中，可藉由引入使輸入耦合影像光朝向輸出耦合元件摺疊90°之額外繞射光學元件（例如，摺疊或重導向元件）來達成二維（2D）光瞳擴展及輸出像素密度增加（例如，在x軸方向及y軸方向兩者上）。在一些具體實例中，展示於圖2A至圖5C中之輸出耦合元件可包括摺疊功能，且可省略重導向元件。因此，儘管1D光瞳擴展及輸出像素密度增加（例如，在x軸方向上）用於解釋圖2A至圖5C中所示之具體實例的原理，但包括於圖2A至圖5C中之光導顯示系統可提供2D光瞳擴展及輸出像素密度增加。

在一些具體實例中，當輸入耦合影像光231為偏振光時，輸入耦合影像光231之偏振可在一或多個光導210內部傳播時改變。延遲膜（例如，偏振校正膜）可鄰近各別光導安置或安置於各別光導上以補償偏振之改變，藉此當輸入耦合影像光231在一或多個光導210內部傳播時保持輸入耦合影像光231之偏振。出於論述目的，在圖2A至圖5C中，當輸入耦合影像光（或TIR傳播光）為偏振光時，假定輸入耦合影像光（或TIR傳播光）之偏振在一或多個光導內部傳播時不受影響。

在圖2A中所示之具體實例中，輸出耦合光柵245可為提供用於輸入耦合影像光231之可調諧繞射角之主動光柵。舉例而言，控制器215可改變輸出耦合光柵245之驅動電壓，使得輸出耦合光柵245在不同繞射狀態下操作以向輸入耦合影像光231提供不同繞射角。輸入耦合光柵235可為主動光柵或被動光柵。在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成複數個（例如，兩個）子框（子框為例示性兩個時段）。在第一子框（第一時段之實例）及第二子框（第二時段之實例）中之各者期間，控制器215可控制光源組件205以輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。輸入耦合光柵235可經配置以將影像光230耦合至光導210中作為輸入耦合影像光231。在第一子框及第二子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵245之驅動電壓，使得輸出耦合光柵245在不同繞射狀態下操作從而以不同繞射角繞射同一輸入耦合影像光231。出於論述目的，圖2A展示輸入耦合影像光231包括三個光線。三個光線之中的中心光線用作實例。在第一子框及第二子框期間，輸出耦合光柵245可使輸入耦合影像光231之同一中心光線以兩個不同繞射角繞射。

舉例而言，在第一子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵245之驅動電壓以在第一繞射狀態下操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光231耦合出光導210作為複數個第一輸出影像光232-1。第一輸出影像光232-1之光線由實線表示。複數個第一輸出影像光232-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光232-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 234-1。輸出耦合光柵245之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將輸入耦合影像光231繞射為第一輸出影像光232-1，其中輸出FOV 234-1之對稱軸236-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光232-1之輸出FOV 234-1之對稱軸236-1可與光導210的表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵245之驅動電壓控制為不同於第一驅動電壓之第二驅動電壓，使得輸出耦合光柵245在第二繞射狀態下操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光231耦合出光導210作為複數個第二輸出影像光232-2。第二輸出影像光232-2之光線由短劃線表示。複數個第二輸出影像光232-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光232-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 234-2。輸出耦合光柵245之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將輸入耦合影像光231繞射為第二輸出影像光232-2，其中輸出FOV 234-2之對稱軸236-2與光導210之表面法線不平行。

參考圖2A，輸出耦合光柵245之第一及第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光232-1及第二輸出影像光232-2，第二輸出影像光232-2之輸出FOV 234-2的對稱軸236-2可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光232-1之輸出FOV 234-1的對稱軸236-1旋轉。出於論述目的，圖2A展示輸出FOV 234-2之對稱軸236-2在逆時針方向上關於輸出FOV 234-1之對稱軸236-1旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光232-1及第二輸出影像光232-2，表示對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸236-1與對稱軸236-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 234之第一預定百分比。第一輸出影像光232-1之輸出FOV 234-1及第二輸出影像光232-2之輸出FOV 234-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 234之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 234。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統200可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移（例如，傾斜）輸出FOV 234的增加（例如，加倍）數目個影像光232。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統200之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統200之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

圖2B說明根據本揭示之一具體實例用於提供增加輸出像素密度之光導顯示系統或組件250的示意圖。光導顯示系統250可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200中之元件類似或相同的元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A所呈現之描述。

在圖2B中所示之具體實例中，輸入耦合光柵235可為經配置以為輸入影像光230提供可調諧繞射角之主動光柵。舉例而言，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為不同的，使得輸入耦合光柵235可在不同繞射狀態下操作以為同一輸入影像光230提供不同繞射角。輸出耦合光柵245可為主動光柵或被動光柵。在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成複數個（例如，兩個）子框（子框為例示性兩個時段）。在第一子框及第二子框中之各者期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。在第一子框及第二子框期間，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為不同，使得輸入耦合光柵235在不同繞射狀態下操作從而以不同繞射角繞射同一輸入影像光230。出於論述目的，圖2B展示輸入耦合影像光230包括三個光線。三個光線之中的中心光線用作實例。在第一子框及第二子框期間，輸入耦合光柵235可使輸入影像光230之同一中心光線以兩個不同繞射角繞射。

舉例而言，在第一子框期間，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為第一驅動電壓，使得輸入耦合光柵235在第一繞射狀態下操作。輸入耦合光柵235可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第一輸入耦合影像光231-1。第一輸入耦合影像光231-1之光線由實線表示。輸入耦合光柵235可以光導210內部之第一TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第一輸入耦合影像光231-1之中心光線。

輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第一輸入耦合影像光231-1耦合出光導210作為複數個第一輸出影像光252-1。複數個第一輸出影像光252-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光252-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 254-1。輸入耦合光柵235之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第一輸入耦合影像光231-1繞射為第一輸出影像光252-1，其中輸出FOV 254-1之對稱軸256-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光252-1之輸出FOV 254-1的對稱軸256-1可與光導210之表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為第二驅動電壓，使得輸入耦合光柵235在第二繞射狀態下操作。輸入耦合光柵235可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第二輸入耦合影像光231-2。第二輸入耦合影像光231-2之光線由短劃線表示。輸入耦合光柵235可以光導210內部之第二TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第二輸入耦合影像光231-2及中心光線。第二TIR傳播角可不同於第一TIR傳播角。輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第二輸入耦合影像光231-2耦合出光導210作為複數個第二輸出影像光252-2。複數個第二輸出影像光252-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光252-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 254-2。輸入耦合光柵235之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第二輸入耦合影像光231-2繞射為第二輸出影像光252-2，其中輸出FOV 254-2之對稱軸256-2與光導210之表面法線不平行。

參考圖2B，輸入耦合光柵235之第一及第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），使得對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光252-1及第二輸出影像光252-2，第二輸出影像光252-2之輸出FOV 254-2的對稱軸256-2可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光252-1之輸出FOV 254-1的對稱軸256-1旋轉。出於論述目的，圖2B展示輸出FOV 254-2之對稱軸256-2在逆時針方向上關於輸出FOV 254-1之對稱軸256-1旋轉。另外，輸出影像光252-1及252-2可在x軸方向上相對偏移。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光252-1及第二輸出影像光252-2，表示對稱軸256-1與對稱軸256-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸256-1與對稱軸256-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸256-1與對稱軸256-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 254-1或254-2之第一預定百分比。第一輸出影像光252-1之輸出FOV 254-1及第二輸出影像光252-2之輸出FOV 254-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 254-1或254-2之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 254-1或254-2。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統250可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移（例如，傾斜）輸出FOV 254-1及254-2的增加（例如，加倍）數目個影像光252-1及252-2。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統250之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統250之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

圖2C至圖2E說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統或組件270之x-z截面視圖。光導顯示系統或組件270可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200或圖2B中所示之光導顯示系統250中的元件類似或相同之元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A或圖2B所呈現之描述。

在圖2C至圖2E中所示之具體實例中，輸入耦合光柵235可係為輸入影像光230提供可調諧繞射角之主動光柵。舉例而言，控制器215可控制輸入耦合光柵235之驅動電壓，使得輸入耦合光柵235可在不同繞射狀態下操作以提供不同繞射角。輸出耦合光柵245可係為輸入耦合影像光231-1或231-2提供可調諧繞射角之主動光柵。舉例而言，控制器215可控制輸出耦合光柵245之驅動電壓，使得輸出耦合光柵245可在不同繞射狀態下操作以提供不同繞射角。在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成複數個（例如，四個）子框（子框為例示性四個時段）。在第一子框、第二子框、第三子框及第四子框中之各者期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。

圖2C說明在第一子框及第二子框期間之光導顯示系統270的x-z截面視圖。如圖2C中所示，在第一子框及第二子框期間，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為相同第一驅動電壓，使得輸入耦合光柵235可在相同第一繞射狀態下操作。在第一子框及第二子框期間，輸入耦合光柵235可將輸入影像光230繞射至同一繞射角。輸入耦合光柵235可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第一輸入耦合影像光231-1。舉例而言，在第一子框及第二子框期間，輸入耦合光柵235可以光導210內部之第一TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第一輸入耦合影像光231-1之中心光線。

在第一子框及第二子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵245在不同繞射狀態下操作從而以不同繞射角繞射第一輸入耦合影像光231-1。舉例而言，在第一子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵245之驅動電壓控制為第一驅動電壓，使得輸出耦合光柵245可在第一繞射狀態下操作。輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第一輸入耦合影像光231-1耦合出光導210作為複數個第一輸出影像光272-1。複數個第一輸出影像光272-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光272-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 274-1。輸入耦合光柵235之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），且輸出耦合光柵245之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第一輸入耦合影像光231-1繞射為第一輸出影像光272-1，其中輸出FOV 274-1之對稱軸276-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光272-1之輸出FOV 274-1的對稱軸276-1可與光導210之表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵245之驅動電壓控制為第二驅動電壓，使得輸出耦合光柵245可在第二繞射狀態下操作。輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第一輸入耦合影像光231-1耦合出光導210作為複數個第二輸出影像光272-2。複數個第二輸出影像光272-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光272-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 274-2。輸入耦合光柵235之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），且輸出耦合光柵245之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第一輸入耦合影像光231-1繞射為第二輸出影像光272-2，其中輸出FOV 274-2之對稱軸276-2與光導210之表面法線不平行。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1及第二輸出影像光272-2，第二輸出影像光272-2之輸出FOV 274-2的對稱軸276-2可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光272-1之輸出FOV 274-1的對稱軸276-1旋轉。出於論述目的，圖2C展示輸出FOV 274-2之對稱軸276-2在逆時針方向上關於輸出FOV 274-1之對稱軸276-1旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1及第二輸出影像光272-2，表示對稱軸276-1與對稱軸276-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸276-1與對稱軸276-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸276-1與對稱軸276-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 274-1或274-2之第一預定百分比。第一輸出影像光272-1之輸出FOV 274-1及第二輸出影像光272-2之輸出FOV 274-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 274-1或274-2之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 274-1或274-2。

圖2D說明在第三子框及第四子框期間之光導顯示系統270的x-z截面視圖。如圖2D中所示，在第三子框及第四子框期間，控制器215可控制輸入耦合光柵235在同一繞射狀態下操作。舉例而言，在第三子框及第四子框期間，控制器215可將輸入耦合光柵235之驅動電壓控制為不同於第一驅動電壓之相同第二驅動電壓，使得輸入耦合光柵235可在第二繞射狀態下操作以將輸入影像光230繞射至同一繞射角。輸入耦合光柵235可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第二輸入耦合影像光231-2。舉例而言，在第三子框及第四子框期間，輸入耦合光柵235可以光導210內部之第二TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第二輸入耦合影像光231-2之中心光線。第二TIR傳播角可不同於第一TIR傳播角。

在第三子框及第四子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵245在不同繞射狀態下操作從而以不同繞射角繞射第二輸入耦合影像光231-2。舉例而言，在第三子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵245之驅動電壓控制為第三驅動電壓，使得輸出耦合光柵245可在第三繞射狀態下操作。輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第二輸入耦合影像光231-2耦合出光導210作為複數個第三輸出影像光272-3。複數個第三輸出影像光272-3在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第三輸出影像光272-3中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 274-3。輸入耦合光柵235之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），且輸出耦合光柵245之第三繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第二輸入耦合影像光231-2繞射為第三輸出影像光272-3，其中輸出FOV 274-3之對稱軸276-3與光導210之表面法線不平行。

參考圖2C及圖2D，對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1、第二輸出影像光272-2及第三輸出影像光272-3，第三輸出影像光272-3之輸出FOV 274-3的對稱軸276-3可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光272-1之輸出FOV 274-1的對稱軸276-1及第二輸出影像光272-2之輸出FOV 274-2的對稱軸276-2中之各者旋轉。出於論述目的，圖2C及圖2D展示對稱軸276-3在逆時針方向上關於對稱軸276-1（或光導210之表面法線）及對稱軸276-2中之各者旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1、第二輸出影像光272-2及第三輸出影像光272-3，表示對稱軸276-3與對稱軸276-1及對稱軸276-2中之各者之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸276-3與對稱軸276-1及對稱軸276-2中之各者之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。

在一些具體實例中，表示對稱軸276-3與對稱軸276-1及對稱軸276-2中之各者之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 274-3之第一預定百分比（或274-1或274-2）。輸出FOV 274-3及輸出FOV 274-1（或274-2）可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 274-3（或274-1或274-2）之第二預定百分比，且小於完全輸出FOV 274-3（或274-1或274-2）。

返回參考圖2D，在第四子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵245之驅動電壓控制為第四驅動電壓，使得輸出耦合光柵245可在第四繞射狀態下操作。輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第二輸入耦合影像光231-2耦合出光導210作為複數個第四輸出影像光272-4。複數個第四輸出影像光272-4在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第四輸出影像光272-4中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 274-4。輸入耦合光柵235之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸入耦合光柵235之光柵週期或折射率調變），且輸出耦合光柵245之第四繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵245之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第二輸入耦合影像光231-2繞射為第四輸出影像光272-4，其中輸出FOV 274-4之對稱軸276-4與光導210之表面法線不平行。

參考圖2C及圖2D，對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1、第二輸出影像光272-2、第三輸出影像光272-3及第四輸出影像光272-4，第四輸出影像光272-4之輸出FOV 274-4的對稱軸276-4可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光272-1之輸出FOV 274-1的對稱軸276-1、第二輸出影像光272-2之輸出FOV 274-2的對稱軸276-2及第三輸出影像光272-3之輸出FOV 274-3的對稱軸276-3中之各者旋轉。出於論述目的，圖2C及圖2D展示對稱軸276-4在逆時針方向上關於對稱軸276-1（或光導210之表面法線）、對稱軸276-2及對稱軸276-3中之各者旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光272-1、第二輸出影像光272-2、第三輸出影像光272-3及第四輸出影像光272-4，表示對稱軸276-4與對稱軸276-1、對稱軸276-2及對稱軸276-3中之各者之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸276-4與對稱軸276-1、對稱軸276-2及對稱軸276-3中之各者之間的角分離可不可由出射瞳257處之眼睛260觀測到。

在一些具體實例中，表示對稱軸276-4與對稱軸276-1、對稱軸276-2及對稱軸276-3中之各者之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 274-4（或274-1、或274-2、或274-3）之第一預定百分比。輸出FOV 274-4及輸出FOV 274-1（或274-2、或274-3）可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 274-4（或274-1、或274-2、或274-3）之第二預定百分比，且小於完全輸出274-4（或274-1、或274-2或274-3）。

圖2E說明在第一至第四子框期間操作之光導顯示系統270之x-z截面視圖。如圖2E中所示，表示對稱軸276-4與對稱軸276-1、對稱軸276-2及對稱軸276-3中之各者之間的相對旋度之角可不同。舉例而言，表示對稱軸276-4與對稱軸276-1之間的相對旋轉之角可最大，且表示對稱軸276-2與對稱軸276-1之間的相對旋轉之角可最小。表示對稱軸276-3與對稱軸276-1之間的相對旋轉之角可大於表示對稱軸276-2與對稱軸276-1之間的相對旋轉之角，且小於表示對稱軸276-4與對稱軸276-1之間的相對旋轉之角。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，本揭示之光導顯示系統270可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移輸出FOV 274-1、274-2、274-3及274-4的增加（例如，四倍）數目之影像光272-1、272-2、272-3及272-4。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統270之輸出像素密度可增加（例如，變成四倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統270之輸出像素密度可增加（例如，變成四倍）。

在一些具體實例中，經配置以在複數個（例如，兩個）不同繞射狀態下（例如，在不同驅動電壓下）操作從而以複數個（例如，兩個）不同繞射角繞射同一入射光之主動光柵可由複數個（例如，兩個）主動光柵替換。複數個（例如，兩個）主動光柵中之各者可例如藉由該控制器215在繞射狀態下操作以繞射入射光與在非繞射狀態下操作以在實質上零或可忽略繞射之情況下透射入射光之間經控制或切換。在繞射狀態下操作之複數個（例如，兩個）主動光柵可以複數個（例如，兩個）不同繞射角繞射同一入射光。

圖3A說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統或組件300之示意圖。光導顯示系統300可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250或圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270中之元件類似或相同的元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A、圖2B或圖2C至圖2E所呈現之描述。

如圖3A中所示，光導顯示系統300可包括與光導210耦接之輸出耦合元件及輸入耦合元件。為簡單及方便起見，與圖2A至圖2E中所示之元件一樣，輸出耦合元件標記為245，且輸入耦合元件標記為235。應理解，儘管在圖3A及其他圖中對於輸入耦合元件及輸出耦合元件使用相同附圖標號，但輸入耦合元件及輸出耦合元件在各具體實例中可包括不同組態、功能、形狀、大小、其他物理性質及/或光學性質。

在圖3A中所示之具體實例中，輸出耦合元件245可包括複數個輸出耦合光柵245-1及245-2，該複數個輸出耦合光柵中之各者可為主動光柵，該主動光柵例如藉由該控制器215在繞射狀態下操作以繞射入射光與在繞射狀態下操作以在實質上零或可忽略繞射之情況下透射入射光之間經控制或切換。複數個輸出耦合光柵245-1及245-2可堆疊於光導210之相同表面處或光導210之不同表面處。出於論述目的，圖3A展示堆疊於光導210之第二表面210-2處之第一輸出耦合光柵245-1及第二輸出耦合光柵245-2。輸入耦合元件235可包括輸入耦合光柵（亦稱為235）。

在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像的顯示框可劃分成複數個（例如，兩個）子框（子框為實例時段）。在各別子框期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。輸入耦合光柵235可經配置以將影像光230耦合至光導210中作為輸入耦合影像光231。在各別子框期間，控制器125可控制複數個輸出耦合光柵245-1及245-2中之一者在繞射狀態下操作，且控制複數個輸出耦合光柵245-1及245-2中之剩餘一或多者在非繞射狀態下操作。第一輸出耦合光柵245-1及第二輸出耦合光柵245-2可經配置（例如，藉由組態光柵週期或折射率調變等），使得在不同子框期間在繞射狀態下操作之第一輸出耦合光柵245-1及第二輸出耦合光柵245-2可以不同繞射角繞射輸入耦合影像光231。

如圖3A中所示，在第一子框期間，控制器215可控制第一輸出耦合光柵245-1在繞射狀態下操作，且控制第二輸出耦合光柵245-2在非繞射狀態下操作。因此，在非繞射狀態下操作之第二輸出耦合光柵245-2可在實質上零或可忽略繞射之情況下朝向第一輸出耦合光柵245-1透射輸入耦合影像光231。第一輸出耦合光柵245-1可經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光231耦合出光導210作為複數個第一輸出影像光332-1。第一輸出影像光332-1之光線由實線表示。複數個第一輸出影像光332-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光332-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之第一輸出FOV 334-1。

第一輸出耦合光柵245-1之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態第一輸出耦合光柵245-1之光柵週期或折射率調變），使得第一輸出耦合光柵245-1可將輸入耦合影像光231繞射為第一輸出影像光332-1，其中輸出FOV 334-1之對稱軸336-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光332-1之輸出FOV 334-1的對稱軸336-1可與光導210之表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可控制第一輸出耦合光柵245-1在非繞射狀態下操作，且控制第二輸出耦合光柵245-2在繞射狀態下操作。因此，輸出耦合光柵245可經由繞射朝向第一輸出耦合光柵245-1將輸入耦合影像光231耦合出光導210作為複數個第二輸出影像光332-2。在非繞射狀態下操作之第一輸出耦合光柵245-1可在實質上零或可忽略繞射之情況下朝向複數個出射瞳257透射複數個第二輸出影像光332-2。第二輸出影像光332-2之光線由短劃線表示。複數個第二輸出影像光332-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光332-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之第二輸出FOV 334-2。

第二輸出耦合光柵245-2之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態第二輸出耦合光柵245-2之光柵週期或折射率調變），使得第二輸出耦合光柵245-2可將輸入耦合影像光231繞射為第二輸出影像光332-2，其中輸出FOV 334-2之對稱軸336-2與光導210之表面法線不平行。

參考圖3A，第一及第二輸出耦合光柵245-1及245-2之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態第一及第二輸出耦合光柵245-1及245-2之光柵週期或折射率調變），使得對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光332-1及第二輸出影像光332-2，第二輸出影像光332-2之輸出FOV 334-2的對稱軸336-2可在順時針或逆時針方向上對於第一輸出影像光332-1之輸出FOV 334-1的對稱軸336-1旋轉。出於論述目的，圖3A展示輸出FOV 334-2之對稱軸336-2在逆時針方向上對於輸出FOV 334-1之對稱軸336-1旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光332-1及第二輸出影像光332-2，表示對稱軸336-1與對稱軸336-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸336-1與對稱軸336-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸336-1與對稱軸336-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 334-1或334-2之第一預定百分比。第一輸出影像光332-1之輸出FOV 334-1及第二輸出影像光332-2之輸出FOV 334-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 334-1或334-2之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 334-1或334-2。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統300可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移（例如，傾斜）輸出FOV 334-1及334-2的增加（例如，加倍）數目個影像光332-1及332-2。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統300之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統300之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

圖3B說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統350或組件之示意圖。光導顯示系統350可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250、圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270或圖3A中所示之光導顯示系統300中的元件類似或相同之元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A、圖2B或圖2C至圖2E或圖3A所呈現之描述。

如圖3B中所示，光導顯示系統350可包括與光導210耦接之輸出耦合元件及輸入耦合元件。為簡單及方便起見，與圖2A至圖2E及圖3A中所示之元件一樣，輸出耦合元件標記為245，且輸入耦合元件標記為235。應理解，儘管在圖3B及其他圖中對於輸入耦合元件及輸出耦合元件使用相同附圖標號，但輸入耦合元件及輸出耦合元件在各具體實例中可包括不同組態、功能、形狀、大小、其他物理性質及/或光學性質。

在圖3B中所示之具體實例中，輸入耦合元件235可包括複數個輸入耦合光柵，諸如第一輸入耦合光柵235-1及第二輸入耦合光柵235-2。第一輸入耦合光柵235-1及第二輸入耦合光柵235-2中之各者可為主動光柵，該主動光柵藉由控制器215在繞射狀態下操作以繞射入射光與在非繞射狀態下操作以在實質上零或可忽略繞射之情況下透射入射光之間經控制或切換。輸入耦合光柵235-1及235-2可以堆疊組態安置於光導210之相同表面或光導210之不同表面處。出於論述目的，圖3B展示堆疊於光導210之第二表面210-2處之第一輸入耦合光柵235-1及第二輸入耦合光柵235-2。

在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成複數個（例如，兩個）子框。在各別子框期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。控制器125亦可控制輸入耦合光柵235-1及235-2中之一者在繞射狀態下操作，且控制輸入耦合光柵235-1及235-2中之剩餘者在非繞射狀態下操作。當在繞射狀態下操作時，第一輸入耦合光柵235-1及第二輸入耦合光柵235-2可經配置（例如，藉由組態光柵週期或折射率調變等），使得在繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵235-1及第二輸入耦合光柵235-2可在不同子框期間以不同繞射角繞射輸入影像光230。

如圖3B中所示，在第一子框期間，控制器215可控制第一輸入耦合光柵235-1在繞射狀態下操作，且控制第二輸入耦合光柵235-2在非繞射狀態下操作。因此，在非繞射狀態下操作之第二輸入耦合光柵235-2可在實質上零或可忽略繞射之情況下朝向第一輸出耦合光柵245-1透射輸入影像光230。在繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵235-1可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第一輸入耦合影像光331-1。第一輸入耦合影像光331-1之光線由實線表示。舉例而言，第一輸入耦合光柵235-1可以光導210內部之第一TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第一輸入耦合影像光331-1之中心光線。

輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第一輸入耦合影像光331-1耦合出光導210作為複數個第一輸出影像光352-1。第一輸出影像光352-1由實線表示。第一輸出影像光352-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光352-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之第一輸出FOV 354-1。

第一輸入耦合光柵235-1之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態第一輸入耦合光柵235-1之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第一輸入耦合影像光331-1繞射為第一輸出影像光352-1，其中輸出FOV 354-1之對稱軸356-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光352-1之輸出FOV 354-1的對稱軸356-1可與光導210之表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可控制第一輸入耦合光柵235-1在非繞射狀態下操作，且控制第二輸入耦合光柵235-2在繞射狀態下操作。因此，第二輸入耦合光柵235-2可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導210中作為第二輸入耦合影像光331-2。在非繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵235-1可在實質上零或可忽略繞射之情況下透射第二輸入耦合影像光331-2。第二輸入耦合影像光331-2之光線由短劃線表示。第二輸入耦合光柵235-2可以光導210內部之第二TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第二輸入耦合影像光331-2之中心光線。第二TIR傳播角可不同於第一TIR傳播角。

輸出耦合光柵245可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第二輸入耦合影像光331-2耦合出光導210作為複數個第二輸出影像光352-2。第二輸出影像光352-2由短劃線表示。複數個第二輸出影像光352-2可一對一地對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光352-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之第二輸出FOV 354-2。

第二輸入耦合光柵235-2之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態第二輸入耦合光柵235-2之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵245可將第二輸入耦合影像光331-2繞射為第二輸出影像光352-2，其中輸出FOV 354-2之對稱軸356-2與光導210之表面法線不平行。

參考圖3B，第一及第二輸入耦合光柵235-1及235-2之繞射狀態可經配置，使得對於第一輸出影像光352-1及第二輸出影像光352-2，表示對稱軸356-1與對稱軸356-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸356-1與對稱軸356-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸356-1與對稱軸356-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 354-1或354-2之第一預定百分比。第一輸出影像光352-1之輸出FOV 354-1及第二輸出影像光352-2之輸出FOV 354-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 354-1或354-2之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 354-1或354-2。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統350可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移輸出FOV 354-1及354-2的增加（例如，加倍）數目個影像光352-1及352-2。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統350之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統350之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

在一些具體實例中，儘管圖中未示，但光導顯示系統可包括複數個輸入耦合光柵及複數個輸出耦合光柵。舉例而言，在一具體實例中，圖3A中所示之光導顯示系統300中的輸出耦合光柵245-1及245-2及圖3B中所示之光導顯示系統350中的輸入耦合光柵235-1及235-2可包括於單一光導顯示系統中。自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成四個子框。在各別子框期間，控制器125可控制輸出耦合光柵245-1及245-2中之一者及輸入耦合光柵235-1及235-2中之一者以在繞射狀態下操作，且組態剩餘輸入耦合及輸出耦合光柵以在非繞射狀態下操作。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，本揭示之光導顯示系統可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移輸出FOV的增加（例如，四倍）數目個影像光。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，所揭示光導顯示系統之輸出像素密度可增加（例如，變成四倍）。相較於光導210之輸入側處之輸入像素密度，所揭示光導顯示系統之輸出像素密度可增加（例如，變成四倍）。

圖4A及圖4B說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統或組件400之示意圖。光導顯示系統400可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250、圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270、圖3A中所示之光導顯示系統300或圖3B中所示之光導顯示系統350中的元件類似或相同之元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A、圖2B或圖2C至圖2E、圖3A或圖3B所呈現之描述。

如圖4A中所示，光導顯示系統400可包括堆疊在一起之複數個光導410及412，該複數個光導中之各者可與輸入耦合元件及輸出耦合元件耦接。出於說明性目的，圖4A中展示兩個光導410及412。可包括其他適合數目個光導，諸如三個、四個、五個、六個等。在一些具體實例中，對於在光導中發生之波導引，光導410及412可由氣隙分離。在一些具體實例中，相鄰光導410與412之間的氣隙可至少部分地填充有具有低於光導410及412之折射率的折射率之材料（例如，液膠）。光導410或412可與輸入耦合元件435-1或435-2及輸出耦合元件445-1或445-2耦接。

輸入耦合元件435-1或435-2可包括一或多個輸入耦合光柵，且輸出耦合元件445-1或445-2可包括一或多個輸出耦合光柵。出於論述目的，圖4A展示輸入耦合元件435-1或435-2可包括輸入耦合光柵（出於論述目的，亦稱為435-1或435-2），且輸出耦合元件445-1或445-2可包括輸出耦合光柵（出於論述目的，亦稱為445-1或445-2）。輸入耦合光柵435-1、輸入耦合光柵435-2、輸出耦合光柵445-1及輸出耦合光柵445-2中之至少一者（例如，各者）可為主動光柵，該主動光柵可藉由控制器215在繞射狀態下操作以繞射入射光與在非繞射狀態下操作以在實質上零或可忽略繞射之情況下透射入射光之間經控制或切換。

在一些具體實例中，一對輸入耦合光柵435-1及435-2或一對輸出耦合光柵445-1及445-2中之至少一者可經配置以不同繞射角繞射具有固定入射角之入射光。舉例而言，輸入耦合光柵435-1及435-2可組態有不同光柵週期及/或不同折射率調變等，藉此將具有固定入射角之入射光繞射至不同繞射角。輸出耦合光柵445-1及445-2可組態有不同光柵週期及/或不同折射率調變等，藉此將具有固定入射角之入射光繞射至不同繞射角。

出於論述目的，在圖4A中所示之具體實例中，所有輸入耦合光柵435-1、435-2、輸出耦合光柵445-1、445-2可為主動光柵。出於論述目的，在繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-1及435-2可經配置以同一繞射角繞射具有固定入射角之入射光。舉例而言，輸入耦合光柵435-1及435-2可組態有相同光柵週期及/或相同折射率調變等。出於論述目的，在繞射狀態下操作之輸出耦合光柵445-1及445-2可經配置以不同繞射角繞射具有固定入射角之入射光。舉例而言，輸出耦合光柵445-1及445-2可組態有不同光柵週期及/或不同折射率調變等。

在一些具體實例中，自顯示元件220輸出之虛擬影像的顯示框可劃分成複數個（例如，兩個）子框（子框為實例時段）。圖4A說明在第一子框期間之光導顯示系統400之x-z截面視圖。如圖4A中所示，在第一子框期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。控制215可控制與光導410耦接之輸入耦合光柵435-1及輸出耦合光柵445-1在繞射狀態下操作，且控制與光導412耦接之輸入耦合光柵435-2及輸出耦合光柵445-2在非繞射狀態下操作。因此，輸入耦合光柵435-1可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導410中作為具有第一TIR傳播角之第一輸入耦合影像光431-1。第一輸入耦合影像光431-1之光線由實線表示。舉例而言，輸入耦合光柵435-1可以光導410內部之第一TIR傳播角將輸入影像光230之中心光線繞射為第一輸入耦合影像光431-1之中心光線。

輸出耦合光柵445-1可經由繞射朝向複數個出射瞳257將第一輸入耦合影像光431-1耦合出光導410作為複數個第一輸出影像光432-1。第一輸出影像光432-1之光線由實線表示。複數個第一輸出影像光432-1可一對一地對應於複數個出射瞳257。第一輸出影像光432-1中之各者可具有與輸入FOV 233實質上相同之第一輸出FOV 434-1。

輸出耦合光柵445-1之繞射狀態可經配置（例如，輸出耦合光柵445-1之光柵週期或折射率調變可經配置），使得輸出耦合光柵445-1可將第一輸入耦合影像光431-1繞射為第一輸出影像光432-1，其中輸出FOV 434-1之對稱軸436-1垂直於光導410之表面。亦即，第一輸出影像光432-1之輸出FOV 434-1的對稱軸436-1可與光導410之表面法線平行。

圖4B說明在第二子框期間之光導顯示系統400之x-z截面視圖。如圖4B中所示，在第二子框期間，控制器215可控制光源組件205輸出具有輸入FOV 233之輸入影像光230。控制器215可控制與光導410耦接之輸入耦合光柵435-1及輸出耦合光柵445-1在非繞射狀態下操作。控制器215可控制與光導412耦接之輸入耦合光柵435-2及輸出耦合光柵445-2在繞射狀態下操作。因此，在非繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-1可在實質上零或可忽略繞射之情況下朝向光導410及光導412透射輸入影像光230。在繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-2可經由繞射將輸入影像光230耦合至光導412中作為第二輸入耦合影像光431-2。第二輸入耦合影像光431-2之光線由短劃線表示。輸入耦合光柵435-2可以光導412內部之第二TIR傳播角將輸入影像光430之中心光線繞射為第二輸入耦合影像光431-2的中心光線。由於在繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-1及435-2經配置以相同繞射角繞射具有相同入射角之入射光，因此在第二子框期間在光導412中之第二輸入耦合影像光431-2之中心光線的第二TIR傳播角可與在第一子框期間在光導410中之第一輸入耦合影像光431-1之中心光線的第一TIR傳播角相同。

在繞射狀態下操作之輸出耦合光柵445-2可經由繞射朝向光導410及輸出耦合光柵445-1將第二輸入耦合影像光431-2耦合出光導412作為複數個第二輸出影像光432-2。第二輸出影像光432-2之光線由短劃線表示。在非繞射狀態下操作之輸出耦合光柵445-1可在實質上零或可忽略繞射之情況下朝向複數個出射瞳257透射第二輸出影像光432-2。第二輸出影像光432-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。第二輸出影像光432-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之第二輸出FOV 434-2。

輸出耦合光柵445-2之繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵445-2之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵445-2可將第二輸入耦合影像光431-2繞射為第二輸出影像光432-2，其中輸出FOV 434-2之對稱軸436-2與光導410之表面法線不平行。

參考圖4A及圖4B，輸出耦合光柵445-1及445-2可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵445-1及445-2之光柵週期或折射率調變），使得對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光432-1及第二輸出影像光432-2，第二輸出影像光432-2之輸出FOV 434-2的對稱軸436-2可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光432-1之輸出FOV 434-1的對稱軸436-1旋轉。出於論述目的，圖4A及圖4B展示輸出FOV 434-2之對稱軸436-2在逆時針方向上關於輸出FOV 434-1之對稱軸436-1旋轉。

對於朝向同一出射瞳257傳播之第一輸出影像光432-1及第二輸出影像光432-2，表示對稱軸436-1與對稱軸436-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，對稱軸436-1與對稱軸436-2之間的角分離可不可由眼睛260觀測到。在一些具體實例中，表示對稱軸436-1與對稱軸436-2之間的相對旋轉之角可小於輸出FOV 434-1或434-2之第一預定百分比。第一輸出影像光432-1之輸出FOV 434-1及第二輸出影像光432-2之輸出FOV 434-2可具有實質上較寬或較大重疊區域（或重疊FOV部分）。在一些具體實例中，表示重疊FOV部分之角可大於輸出FOV 434-1或434-2之第二預定百分比且小於完全輸出FOV 434-1或434-2。

與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，光導顯示系統400可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移輸出FOV 434-1及434-2的增加（例如，加倍）數目個影像光432-1及432-2。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，光導顯示系統400之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。相較於光導410或412之輸入側處之輸入像素密度，光導顯示系統400之輸出像素密度可增加（例如，加倍）。

在一些具體實例中，儘管圖中未示，但在繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-1及435-2可經配置以不同繞射角繞射具有相同入射角之入射光。在繞射狀態下操作之輸出耦合光柵445-1及445-2可經配置以相同繞射角繞射具有相同入射角之入射光。因此，在第一子框期間在光導410中之第一輸入耦合影像光432-1之中心光線的第一TIR傳播角可不同於在第二子框期間在光導412中之第二輸入耦合影像光432-2之中心光線的第二TIR傳播角。因此，對於朝向同一出射瞳傳播之第一輸出影像光432-1及第二輸出影像光432-2，第二輸出影像光432-2之第二輸出FOV 434-2的對稱軸436-2亦可在順時針或逆時針方向上關於第一輸出影像光432-1之第一輸出FOV 434-1的對稱軸436-1旋轉。表示對稱軸436-1與對稱軸436-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100，光導顯示系統可在輸出側處提供增加（例如，加倍）像素密度（每度之像素）。

在一些具體實例中，儘管圖中未示，但在繞射狀態下操作之輸入耦合光柵435-1及435-2可經配置以不同繞射角繞射具有相同入射角之入射光。在繞射狀態下操作之輸出耦合光柵445-1及445-2可經配置以不同繞射角繞射具有相同入射角之入射光。自顯示元件220輸出之虛擬影像之顯示框可劃分成四個子框。與圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100相比較，本揭示之光導顯示系統可提供經由同一出射瞳257傳播之具有略微偏移輸出FOV的增加（例如，四倍）數目個影像光。因此，相較於圖1A及圖1B中所示之習知光導顯示系統100之輸出像素密度，所揭示光導顯示系統之輸出像素密度可增加（例如，變成四倍）。

圖5A至圖5C說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度（每度之像素）的光導顯示系統或組件500之示意圖。光導顯示系統500可經配置以時間多工方式遞送不同色彩之單色彩影像。光導顯示系統500可經配置以將具有增加像素密度之多色影像（例如，全色彩影像）遞送至眼框區259。光導顯示系統500可包括與包括於圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250、圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270、圖3A中所示之光導顯示系統300、圖3B中所示之光導顯示系統350或圖4A及圖4B中所示之光導顯示系統400中的元件類似或相同之元件。相同或類似元件或特徵之描述可參考上方對應描述，包括結合圖2A、圖2B或圖2C至圖2E、圖3A、圖3B或圖4A及圖4B所呈現之描述。

如圖5A中所示，光導顯示系統500可包括與輸入耦合元件535及輸出耦合元件545耦接之光導210。輸入耦合元件535可包括三個輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3，該等三個輸入耦合光柵可以堆疊組態安置於光導210之相同表面或不同表面處。輸出耦合元件545可包括三個輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3，該等三個輸出耦合光柵可以堆疊組態安置於光導210之相同表面或不同表面處。出於論述目的，圖5A展示輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3堆疊於光導210之第二表面210-2處，且輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3堆疊於光導210之第二表面210-2處。

輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3可經配置以用於不同操作波長範圍。亦即，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3可繞射具有在不同波長範圍內之波長的光。在一些具體實例中，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3可為經配置以用於不同工作波長範圍之PVH光柵。舉例而言，輸入耦合光柵535-1及輸出耦合光柵545-1可經配置以用於對應於第一原色（例如，紅色）之波長範圍。輸入耦合光柵535-2及輸出耦合光柵545-2可經配置以用於對應於第二原色（例如，綠色）之波長範圍。輸入耦合光柵535-3及輸出耦合光柵545-3可經配置以用於對應於第三原色（例如，藍色）之波長範圍。輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3中之各者可繞射對應波長範圍之入射光，且在可忽略或零繞射之情況下透射對應波長範圍之外的入射光。

輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3之群組或輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3之群組中之至少一者可為具有所有（三個）主動光柵的群組。在一些具體實例中，主動光柵可由控制器215控制以藉由向主動光柵提供不同驅動電壓而在不同繞射狀態下操作。在不同繞射狀態下操作之主動光柵可以不同繞射角繞射與固定入射角相關聯之入射光。出於論述目的，假定輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3為主動光柵，假定輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3為被動光柵，儘管在一些具體實例中，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3亦可為主動光柵。輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3中之各者可提供對各別原色之入射光的可調諧繞射角。由輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3提供之繞射角可藉由改變所施加驅動電壓來調諧。

在一些具體實例中，由光源組件205產生之多色影像之顯示框可包括六個子框。多色影像可為虛擬影像。多色影像可分離成複數個單色彩影像。控制器215可控制顯示元件220以時間多工方式（例如，在連續子框中）顯示不同原色（例如，紅色（「R」）、綠色（「G」）及藍色（「B」））之單色彩影像。

圖5A說明在由光源組件205產生之多色影像之顯示框的第一子框及第二子框期間操作之光導顯示系統500之x-z截面視圖。如圖5A中所示，在第一子框及第二子框期間，控制器215可控制顯示元件220顯示紅色色彩之單色彩影像。舉例而言，顯示元件220可輸出表示紅色色彩之單色彩影像之影像光229R，且準直透鏡225可將影像光229R轉換成具有輸入FOV 233（例如，α）之輸入影像光230R。輸入耦合光柵535-1可經配置以將輸入影像光230R耦合至光導210中作為光導210內部之輸入耦合影像光531R。輸入耦合影像光531R之光線由實線表示。舉例而言，輸入耦合光柵535-1可以光導210內部之第一TIR傳播角將輸入影像光230R之中心光線繞射為輸入耦合影像光531R之中心光線。

在第一子框及第二子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-1在兩個繞射狀態下操作以不同繞射角繞射同一輸入耦合影像光531R。舉例而言，在第一子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-1在第一繞射狀態下（例如，在第一驅動電壓下）操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531R耦合出光導210作為複數個輸出影像光532R-1。輸出影像光532R-1之光線由實線表示。複數個輸出影像光532R-1在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。輸出影像光532R-1中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 534R-1。

輸出耦合光柵545-1之第一繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵545-1之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵545-1可將輸入耦合影像光531R繞射為第一輸出影像光532R-1，其中輸出FOV 534R-1之對稱軸536R-1垂直於光導210之表面。亦即，第一輸出影像光532R-1之輸出FOV 534R-1的對稱軸536R-1可與光導210之表面法線平行。

在第二子框期間，控制器215可藉由將施加至輸出耦合光柵545-1之驅動電壓控制為第二驅動電壓來控制輸出耦合光柵545-1在第二繞射狀態下操作。輸出耦合光柵545-1可經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531R耦合出光導210作為複數個輸出影像光532R-2。輸出影像光532R-2之光線由短劃線表示。複數個輸出影像光532R-2在一對一基礎上可對應於複數個出射瞳257。輸出影像光532R-2中之各者可具有可與輸入FOV 233實質上相同之輸出FOV 534R-2。輸出耦合光柵545-1之第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵545-1之光柵週期或折射率調變），使得輸出耦合光柵545-1可將輸入耦合影像光531R繞射為第二輸出影像光532R-2，其中輸出FOV 534R-2之對稱軸536R-2與光導210之表面法線不平行。

參考圖5A，輸出耦合光柵545-1之第一及第二繞射狀態可經配置（例如，藉由組態輸出耦合光柵545-1之光柵週期或折射率調變），使得對於朝向同一出射瞳257傳播之輸出影像光532R-2及輸出影像光532R-1，輸出影像光532R-2之輸出FOV 534R-2的對稱軸536R-2可在順時針或逆時針方向上關於輸出影像光532R-1之輸出FOV 534R-1的對稱軸536R-1旋轉。出於論述目的，圖5A展示對稱軸536R-2在逆時針方向上關於對稱軸536R-1旋轉。表示對稱軸536R-1與對稱軸536R-2之間的相對旋轉之角可小於出射瞳257處之眼睛260的角解析度。

圖5B說明在由光源組件205產生之多色影像之顯示框的第三子框及第四子框期間操作之光導顯示系統500之x-z截面視圖。如圖5B中所示，在第三子框及第四子框期間，控制器215可控制顯示元件220顯示綠色色彩之單色彩影像。顯示元件220可輸出表示綠色色彩之單色彩影像之影像光229G，且準直透鏡225可將影像光229G轉換成具有輸入FOV 233之輸入影像光230G。輸入耦合光柵535-2可經配置以將輸入影像光230G耦合至光導210中作為輸入耦合影像光531G。舉例而言，輸入耦合光柵535-2可以光導210內部之第二TIR傳播角將輸入影像光230G之中心光線繞射為輸入耦合影像光531G之中心光線。在所揭示具體實例中，輸入耦合光柵535-1及535-2可經配置，使得輸入耦合影像光531G之第二TIR傳播角可與圖5A中所示之輸入耦合影像光531R的第一TIR傳播角相同。

在第三子框及第四子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-2在兩個繞射狀態下操作以不同繞射角繞射同一輸入耦合影像光531G。舉例而言，在第三子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-2在第三繞射狀態下（例如，在第三驅動電壓下）操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531G耦合出光導210作為複數個輸出影像光532G-1。輸出影像光532G-1之光線由實線表示。在所揭示具體實例中，輸出耦合光柵545-1及545-2可經配置，使得各別輸出影像光532G-1可與圖5A中所示之各別輸出影像光532R-1實質上重疊。在第四子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-2在第四繞射狀態下（例如，在第四驅動電壓下）操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531G耦合出光導210作為複數個輸出影像光532G-2。輸出影像光532G-2之光線由短劃線表示。在所揭示具體實例中，輸出耦合光柵545-1及545-2可經控制，使得各別輸出影像光532G-2可與圖5A中所示之各別輸出影像光532R-2實質上重疊。

圖5C說明在由光源組件205產生之多色影像之顯示框的第五子框及第六子框期間操作之光導顯示系統500之x-z截面視圖。如圖5C中所示，在第五子框及第六子框期間，控制器215可控制顯示元件220顯示藍色色彩之單色彩影像。顯示元件220可輸出表示藍色色彩之單色彩影像之影像光229B，且準直透鏡225可將影像光229B轉換成具有輸入FOV 233之輸入影像光230B。輸入耦合光柵535-3可經配置以將輸入影像光230B耦合至光導210中作為光導210內部之輸入耦合影像光531B。舉例而言，輸入耦合光柵535-3可以光導210內部之第三TIR傳播角將輸入影像光230B之中心光線繞射為輸入耦合影像光531B之中心光線。在所揭示具體實例中，輸入耦合光柵535-1及535-3可經配置，使得輸入耦合影像光531B之第三TIR傳播角可與圖5A中所示之輸入耦合影像光531R的第一TIR傳播角相同。

在第五子框及第六子框期間，控制器215可控制輸出耦合光柵545-3在兩個繞射狀態下操作以向同一輸入耦合影像光531B提供不同繞射角。舉例而言，在第五子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵545-3之驅動電壓控制為第五驅動電壓，使得輸出耦合光柵545-3可在第五繞射狀態下操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531B耦合出光導210作為複數個輸出影像光532B-1。輸出影像光532B-1之光線由實線表示。在所揭示具體實例中，輸出耦合光柵545-1及545-3可經配置，使得各別輸出影像光532B-1可與圖5A中所示之各別輸出影像光532R-1實質上重疊。

在第六子框期間，控制器215可將輸出耦合光柵545-3之驅動電壓控制為第六驅動電壓，使得輸出耦合光柵545-3可在第六繞射狀態下操作以經由繞射朝向複數個出射瞳257將輸入耦合影像光531B耦合出光導210作為複數個輸出影像光532B-2。輸出影像光532B-2之光線由短劃線表示。在所揭示具體實例中，輸出耦合光柵545-1及545-3可經配置，使得各別輸出影像光532B-2可與圖5A中所示之各別輸出影像光532R-2實質上重疊。

參考圖5A至圖5C，在自第一子框至第六子框之整個顯示框期間，光導顯示系統500可提供不同色彩（例如，藍色、綠色、紅色）之影像光之順序透射及增加像素密度。最終影像可由眼睛260感知為具有增加（例如，加倍）像素密度之多色影像。在一些具體實例中，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3之操作波長頻譜可經配置以實質上彼此不重疊，且輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3之操作波長頻譜可經配置以實質上彼此不重疊。因此，可減少輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3之間的串擾及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3之間的串擾。亦即，在一些具體實例中，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3可各自具有預定波長選擇性，例如，各光柵可在預定波長帶或範圍內繞射入射光及在實質上零或可忽略繞射之情況下透射預定波長帶之外的輸入光。舉例而言，輸入耦合光柵535-1、535-2及535-3及輸出耦合光柵545-1、545-2及545-3中之各者可製造成在布拉格區間（Bragg regime）操作以具有預定波長選擇性。

圖2A至圖5C說明用於提供增加輸出像素密度之原理。舉例而言，光導顯示系統之輸出側處的輸出像素密度可為光導顯示系統之輸入側處的輸入像素密度之至少兩倍。作為實例，使用加倍輸出像素密度來描述原理。相同原理可應用於光導顯示系統之輸出像素密度之三倍、四倍等。

圖6為說明根據本揭示之一具體實例之用於提供增加像素密度的方法600之流程圖。方法600可由控制器215以及包括於本文所揭示之光導顯示系統中之其他裝置及/或光學元件執行。方法600可包括藉由控制器在第一時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者以將輸入影像光耦合至光導中，且將輸入影像光耦合出光導作為具有第一FOV之第一輸出影像光（步驟610）。方法600亦可包括藉由控制器在第二時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者以將輸入影像光耦合至光導中，且將輸入影像光耦合出光導作為具有第二FOV之第二輸出影像光，第二FOV與第一FOV實質上重疊，且第一FOV之對稱軸自第二FOV之對稱軸旋轉（步驟620）。

方法600可包括圖6中未示之上文所描述的其他步驟或過程。舉例而言，方法600可包括藉由光源組件在第一時段及第二時段中之各者期間產生表示虛擬影像之輸入影像光。在一些具體實例中，第一時段及第二時段可為虛擬影像之顯示框之第一子框及第二子框。輸入影像光可具有輸入FOV，且第一FOV及第二FOV可具有與輸入FOV相同之大小。在一些具體實例中，在虛擬影像之顯示框之第一子框期間，控制器215可控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者以將第一輸入影像光耦合至光導中且將第一輸入影像光耦合出光導作為第一輸出影像光。在影像之框架之第二子框期間，控制器215可控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者以將第二輸入影像光耦合至光導中且將第二輸入影像光耦合出光導作為第二輸出影像光。第一輸入影像光及第二輸入影像光可具有相同輸入FOV。

第一輸出影像光及第二輸出影像光可朝向同一出射瞳傳播。第一輸出影像光可具有第一FOV，且第二影像光可具有第二FOV。第一FOV及第二FOV可具有相同FOV大小。第一FOV及第二FOV可實質上彼此重疊，其中其各別對稱軸略微偏移。換言之，第二輸出影像光可被視為第一輸出影像光之複製，且可相對於第一輸出影像光略微旋轉一角度。當子框足夠短，且第一輸出影像光與第二輸出影像光之間的相對旋轉小於出射瞳處之眼睛的角解析度時，使用者可將第一輸出影像光及第二輸出影像光感知為具有增加像素密度（或解析度）及增加亮度之單一影像光。

在一些具體實例中，輸入耦合元件可包括輸入耦合光柵。控制器可控制輸入耦合光柵在第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在第二時段期間在第二繞射狀態下操作。第一繞射狀態可不同於第二繞射狀態，使得輸入耦合光柵可向入射至其上之同一輸入影像光提供不同繞射角。

在一些具體實例中，輸出耦合元件可包括輸出耦合光柵。控制器可控制輸出耦合光柵在第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在第二時段期間在第二繞射狀態下操作。第一繞射狀態可不同於第二繞射狀態，使得輸出耦合光柵可向入射於其上之同一影像光提供不同繞射角。

在一些具體實例中，輸入耦合元件可包括輸入耦合光柵，且輸出耦合元件可包括輸出耦合光柵。在一些具體實例中，在第一時段期間，控制器可控制輸入耦合光柵及輸出耦合光柵兩者在其各別第一繞射狀態下操作，且在第二時段期間，控制器可控制輸入耦合光柵及輸出耦合光柵兩者在其各別第二繞射狀態下操作。

在一些具體實例中，輸入耦合元件可包括堆疊在一起之第一輸入耦合光柵及第二輸入耦合光柵。在第一時段期間，控制器可控制第一輸入耦合光柵在繞射狀態下操作且控制第二輸入耦合光柵在非繞射狀態下操作。在第二時段期間，控制器可控制第一輸入耦合光柵在非繞射狀態下操作且控制第二輸入耦合光柵在繞射狀態下操作。在繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸入耦合光柵可向具有相同入射角的影像光提供不同繞射角。

在一些具體實例中，輸出耦合元件可包括堆疊在一起之第一輸出耦合光柵及第二輸出耦合光柵。在第一時段期間，控制器可控制第一輸出耦合光柵在繞射狀態下操作且控制第二輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作。在第二時段期間，控制器可控制第一輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作，且控制第二輸出耦合光柵在繞射狀態下操作。在繞射狀態下操作之第一輸出耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸出耦合光柵可向具有相同入射角的影像光提供不同繞射角。

在一些具體實例中，輸入耦合元件可包括堆疊在一起之第一輸入耦合光柵及第二輸入耦合光柵，且輸出耦合元件可包括堆疊在一起之第一輸出耦合光柵及第二輸出耦合光柵。在第一時段、第二時段、第三時段及第四時段之各別時段期間，控制器可控制輸入耦合光柵及輸出耦合光柵之不同組合在繞射狀態下操作，且控制剩餘輸入耦合光柵及輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作。舉例而言，在各時段期間，控制器可控制第一及第二輸入耦合光柵中之一者及第一及第二輸出耦合光柵中之一者在繞射狀態下操作，且控制第一及第二輸入耦合光柵中之另一者及第一及第二輸出耦合光柵中之另一者在非繞射狀態下操作。在繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸入耦合光柵可向具有相同入射角的影像光提供不同繞射角。在繞射狀態下操作之第一輸出耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸出耦合光柵可向具有相同入射角的影像光提供不同繞射角。

所揭示用於提供增加輸出像素密度之光學系統（例如，光導顯示系統）及方法可實施於各種系統中，例如，近眼顯示器（NED）、抬頭顯示器（HMD）、智慧型手機、膝上型電腦或電視等。另外，諸圖中所示之光導顯示系統出於說明性目的解釋用於提供增加輸出像素密度（每度之像素）的機構，該增加輸出像素密度可為輸入像素密度（每度之像素）之兩倍、三次或四倍等。用於增加輸出像素密度之機構可適用於除所揭示光導顯示系統以外之任何適合顯示系統。光柵係出於說明性目的。遵循本文相對於光柵所描述之相同或類似設計原理，任何適合之光偏轉元件（例如，非可切換光偏轉元件、間接可切換光偏轉元件及/或直接可切換光偏轉元件）可經使用且經配置以提供增加輸出像素密度。

非可切換光偏轉元件可為被動光偏轉元件。在一些具體實例中，被動光偏轉元件可為偏振非選擇性的（或偏振無關的）。間接可切換光偏轉元件可為偏振選擇性的被動光偏轉元件。當輸入光之偏振由與被動光偏轉元件耦接之偏振開關切換時，間接可切換光偏轉元件可在不同操作狀態之間切換。當施加至直接可切換光偏轉元件之驅動電壓經控制為不同電壓時，直接可切換光偏轉元件可在不同操作狀態之間切換。

舉例而言，光偏轉元件可包括含有子波長結構、液晶、光折射全像材料或其組合之偏振選擇性光柵或全像元件。在一些具體實例中，偏振非選擇性光偏轉元件亦可經實施且經配置以提供增加輸出像素密度。在一些具體實例中，光偏轉元件可包括繞射光柵、級聯反射器、稜柱形表面元件、全像反射器陣列或其組合。控制器可經配置以組態光偏轉元件在光偏轉狀態下操作以使輸入光偏轉以改變輸入光之傳播方向，或在其中光偏轉元件可不改變輸入光之傳播方向的光非偏轉狀態下操作。

圖7A說明根據本揭示之一具體實例之近眼顯示器（NED）700的示意圖。圖7B為根據本揭示之一具體實例之圖7A中所示的NED 700之一半之橫截面視圖。出於說明的目的，圖7B展示與左眼顯示系統710L相關聯之橫截面視圖。NED 700可包括可類似於控制器215之控制器（圖中未示）。NED 700可包括經配置以安裝至使用者頭部之框架705。框架705僅為NED 700之各種組件可安裝至的實例結構。其他適合類型之夾具可代替框架705或與該框架組合而使用。NED 700可包括安裝至框架705之右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L。NED 700可充當VR裝置、AR裝置、MR裝置或其任一組合。在一些具體實例中，當NED 700充當AR或MR裝置時，自使用者之視角看，右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可為完全或部分透明的，此可向使用者提供周圍真實世界環境之視圖。在一些具體實例中，當NED 700充當VR裝置時，右眼顯示系統710R及左眼顯示系統710L可為不透明的以阻擋來自真實世界環境之光，以使得使用者可基於電腦產生之影像而沉浸於VR影像中。

左眼顯示系統710L及右眼顯示系統710R可包括經配置以在視野（FOV）中將電腦產生之虛擬影像投影至左顯示窗715L及右顯示窗715R中之影像顯示組件。左眼顯示系統710L及右眼顯示系統710R可為任何適合顯示系統。在一些具體實例中，左眼顯示系統710L及右眼顯示系統710R可包括本文所揭示之一或多個光學系統（例如，光導顯示系統），諸如圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250、圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270、圖3A中所示之光導顯示系統300、圖3B中所示之光導顯示系統350、圖4A及圖4B中所示之光導顯示系統400或圖5A至圖5C中所示之光導顯示系統500。出於說明之目的，圖7A展示左眼顯示系統710L可包括耦接至框架705且經配置以產生表示虛擬影像之影像光的光源組件（例如，投影機）735。

如圖7B中所示，左眼顯示系統710L亦可包括檢視光學系統780及物件追蹤系統790（例如，眼睛追蹤系統及/或人臉追蹤系統）。檢視光學系統780可經配置以將自左眼顯示系統710L輸出之影像光導引至出射瞳257。出射瞳257可為其中使用者之眼睛260之眼瞳258定位於左眼顯示系統710L的眼框區259中之位置。舉例而言，檢視光學系統780可包括一或多個光學元件，該一或多個光學元件經配置以例如校正自左眼顯示系統710L輸出之影像光中的像差，放大自左眼顯示系統710L輸出之影像光或執行自左眼顯示系統710L輸出之影像光之另一類型的光學調整。一或多個光學元件之實例可包括孔徑、菲涅爾透鏡（Fresnel lens）、凸透鏡、凹透鏡、濾光器、影響影像光之任何其他適合之光學元件或其組合。

物件追蹤系統790可包括經配置以照射眼睛260及/或面部之IR光源791、偏轉元件792（諸如，光柵）及光學感測器793（諸如，攝影機）。偏轉元件792可使由眼睛260反射之IR光朝向光學感測器793（例如，繞射）偏轉。光學感測器793可產生與眼睛260相關之追蹤信號。追蹤信號可為眼睛260之影像。控制器（圖中未示），例如控制器215可基於自對眼睛260之影像之分析獲得的眼睛追蹤資訊而控制各種光學元件，諸如主動輸入耦合元件、主動輸出耦合元件、主動調暗元件等。

在一些具體實例中，NED 700可包括經配置以動態地調整由真實世界物件反射之光之透射率的適應性或主動調暗元件，藉此在VR裝置與AR裝置之間或VR裝置與MR裝置之間切換NED 700。在一些具體實例中，隨著AR/MR裝置與VR裝置之間的切換，適應性調暗元件可用於AR及/MR裝置中以減輕由真實世界物件反射之光及虛擬影像光之亮度的差異。

圖8A至圖11H說明例示性主動繞射光學元件（例如，主動光柵），該例示性主動繞射光學元件可實施於本文所揭示之各種光導顯示系統中，例如，如上文所描述且其他圖式中所示之用於提供增加輸出像素密度之光柵。主動繞射光學元件（例如，主動光柵）可實施為輸入耦合元件、輸出耦合元件或重導向元件。

圖8A及圖8B分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的主動光柵801之示意圖。主動光柵801可實施至本文所揭示之光導顯示系統中作為輸入耦合光柵、輸出耦合光柵或重導向光柵。電源840可經由安置於主動光柵801處之電極（圖中未示）而與主動光柵801電耦接。電源840可經由電極向主動光柵801提供電場。控制器215可與電源840電耦接（例如，經由有線或無線連接），且可控制電源840之輸出電壓及/或電流。當控制器215控制電源840以在主動光柵801中產生適合電場時，主動光柵801可在繞射狀態與非繞射狀態之間切換。如上文所描述，主動光柵可為偏振選擇性的或偏振非選擇性的。出於說明性目的，主動光柵801展示為偏振選擇性光柵。

如圖8A及圖8B中所示，主動光柵801可包括彼此相對（例如，面向）配置之上部基板810及下部基板815。在一些具體實例中，當主動光柵801實施至本文所揭示之光導顯示系統中時，主動光柵801可安置於光導（例如，210、410等）之表面處。在一些具體實例中，上部基板810及下部基板815中之一者可光導或光導之一部分。在一些具體實例中，上部基板810或下部基板815中之至少一者（例如，各者）可在基板之表面（例如，內表面）處設置有透明電極以用於將電場供應至主動光柵801，諸如氧化銦錫（ITO）電極。電源840可與透明電極耦接以供應電壓以用於向主動光柵801提供電場。

在一些具體實例中，主動光柵801可包括安置於下部基板815之面向上部基板810之表面處（例如，接合至該表面或形成於該表面上）的表面凹凸光柵（「SRG」）805。SRG 805可包括具有微米級或奈米級大小之限定或形成複數個凹槽806的複數個微結構805a。微結構805a示意性地說明為實心黑色縱向結構，且凹槽806展示為實心黑色部分之間的白色部分。可藉由SRG 805之光柵週期及大小判定凹槽806之數目。凹槽806可至少部分地具備（例如，填充有）雙折射材料850。雙折射材料850之光學非等向性分子820可具有細長形狀（由圖8A及圖8B中之白色棒表示）。光學非等向性分子820可以任何適合的對準方式對準於凹槽806內，諸如垂面對準或沿面對準等。雙折射材料850可具有沿凹槽806之溝槽方向（例如，y軸方向、長度方向或縱向方向）之第一主折射率（例如，n ^e _AN）。雙折射材料850可具有沿垂直於SRG 805之溝槽方向之平面內方向（例如，x軸方向、寬度方向或橫向方向）的第二主折射率（例如，n ^o _AN）。

當凹槽806具有實質上矩形稜鏡形狀或縱向形狀時，溝槽方向可為溝槽長度方向。在一些具體實例中，凹槽806可具有其他形狀。因此，凹槽方向可為其他適合方向。雙折射材料850可為具有可由外場重定向之LC指向矢(directors)之主動、光學非等向性材料，諸如主動液晶（LC），例如，該電場由電源840提供。雙折射材料850之光學非等向性分子820亦可稱為LC分子820。主動LC可具有正或負介電非等向性。

SRG 805可基於諸如非晶或液晶聚合物或包括具有LC性質（反應性液晶原（RM））之交聯性單體之有機材料製成。在一些具體實例中，SRG 805可基於諸如用於製造超穎表面之金屬或氧化物之無機材料製成。SRG 805之材料可為等向性或非等向性的。在一些具體實例中，SRG 805可提供雙折射材料850之對準。亦即，SRG 805可充當對準層以對準雙折射材料850。在一些具體實例中，光學非等向性分子820可以適合對準方法對準於凹槽806內，諸如藉由機械力（例如，拉伸）、光（例如，經由光對準）、電場、磁場或其組合。

出於說明性目的，圖8A及圖8B展示SRG 805可為具有週期性矩形剖面之二元非傾斜光柵。亦即，SRG 805之凹槽806之橫截面剖面可具有週期性矩形形狀。在一些具體實例中，SRG 805可為二元傾斜光柵，其中微結構805a相對於基板815之安置微結構805a之表面以一傾斜角傾斜。在一些具體實例中，SRG 805之傾斜角可在預定方向上連續變化，諸如圖8A中之x軸方向。在一些具體實例中，SRG 805之凹槽806之橫截面剖面可為非矩形，例如正弦形、三角形、平行四邊形（例如，當微結構805a傾斜時）或鋸齒形。

在一些具體實例中，除由SRG 805以外，雙折射材料850之對準可由一或多個對準結構（例如，對準層）提供。對準結構可安置於基板810及/或815處（例如，兩個對準層可安置於基板810及815之各別相對表面處）。在一些具體實例中，設置於基板810及815兩者處之對準結構可提供平行平面對準或混合對準。舉例而言，安置於基片810及815中之一者處之對準結構可經配置以提供平面對準，且安置於基片810及815中之另一者處之對準結構可經配置以提供垂面對準。在一些具體實例中，雙折射材料850之對準可由SRG 805及安置於基板810及/或815處之一或多個對準結構（例如，對準層）兩者提供。

在一些具體實例中，如圖8A中所示，雙折射材料850可包括具有正非等向性之主動LC，諸如向列型液晶「NLC）。雙折射材料850之LC分子820可在凹槽方向（例如，y軸方向）上沿面對準於凹槽806內。第二主折射率（例如，n ^o _AN）可實質上與SRG 805之折射率n _g相匹配，且第一主折射率（例如，n ^e _AN）可不與SRG 805之折射率n _g相匹配。主動光柵801可為線性偏振相依的。

舉例而言，參考圖8A，當在凹槽方向（例如，y軸方向）上偏振之線性偏振輸入光830入射至主動光柵801上時，歸因於n ^e _AN與n _g之間的折射率差異，輸入光830可經歷主動光柵801中之週期性折射率調變。因此，主動光柵801可將輸入光830繞射為光835。歸因於折射率n ^o _AN與n _g之間的實質上匹配，主動光柵801可充當用於在垂直於凹槽方向（例如，y軸方向）之平面內方向（例如，x軸方向）上偏振之線性偏振輸入光的實質上光學均一板。亦即，主動光柵801可不繞射在垂直於凹槽方向之平面內方向上線性偏振之輸入光。實情為，主動光柵801可在實質上零或可忽略繞射之情況下透射在平面內方向上偏振之輸入光。

在一些具體實例中，主動光柵801可為主動光柵，該主動光柵可藉由例如由電源840提供之外部電場之外場在繞射狀態（或啟動狀態）與非繞射狀態（或停用狀態）之間可直接切換。舉例而言，主動光柵801可包括安置於上部及下部基板810及815處之電極（圖中未示），且電源840可與電極電耦接以向主動光柵801提供電場。控制器215可控制電源840之輸出（例如，電壓及/或電流）。出於論述目的，電壓用作電源840之實例輸出。藉由控制由電源840輸出之電壓，控制器215可控制主動光柵801在繞射狀態與非繞射狀態之間的切換。舉例而言，控制器215可控制由電源840供應之電壓以在繞射狀態與非繞射狀態之間切換主動光柵801。當主動光柵801在繞射狀態下操作時，控制器215可調整由電源840供應至電極之電壓以調整繞射效率。

在一些具體實例中，控制器215可將由電源840供應之電壓控制為低於或等於臨限電壓，藉此組態主動光柵801在繞射狀態（或啟動狀態）下操作。在一些具體實例中，臨限電壓可由主動光柵801之物理參數判定。當電壓低於或等於臨限電壓時，由所供應電壓產生之電場可不足以重定向LC分子820。當控制器215將所供應電壓控制為高於臨限電壓（且足夠高）以重定向LC分子820實質上跟隨（例如，平行於）電場之方向時，主動光柵801可在非繞射狀態（或停用狀態）下操作。

如圖8A中所示，當控制器215控制電源840供應低於或等於臨限電壓之電壓（例如，當電源840供應實質上零電壓時）時，對於在SRG 805之凹槽方向（例如，y軸方向）上偏振之線性偏振輸入光830，歸因於折射率n ^e _AN與n _g之間的差異，光830可在穿過主動光柵801傳播時經歷主動光柵801中之週期性折射率調變。因此，主動光柵801可將光830繞射為光835。亦即，控制器215可控制電源840供應低於或等於臨限電壓之電壓，藉此組態主動光柵801在繞射狀態下操作以繞射線性偏振輸入光830。在一些具體實例中，當主動光柵801在繞射狀態下操作時，光835之繞射角可為可調諧的（或可調整的）。舉例而言，控制器215可調諧（或調整）所供應電壓之量值以調諧主動光柵801中之折射率調變，藉此調諧光835之繞射角。

如圖8B中所示，當電壓供應至主動光柵801時，電場（其可在z軸方向上延伸）可產生於平行基板810與815之間。當電壓高於臨限電壓且逐漸增加時，（具有正介電非等向性之LC之）LC分子820可藉由電場逐漸變得重定向以與電場方向平行對準。隨著電壓改變，對於在凹槽方向（例如，y軸方向）上偏振之線性偏振輸入光830，由主動光柵801提供至光830之折射率n _m（亦即，n ^e _AN與n _g之間的差異）之調變可相應地改變，此進而可改變繞射效率。

當電壓足夠高時，如圖8B中所示，（具有正介電非等向性之LC之）LC分子820之指向矢可重定向以與電場方向（例如，z軸方向）平行。歸因於折射率n ^o _AN與n _g之間的實質上匹配，主動光柵801可充當用於在凹槽方向上偏振之輸入光830之實質上光學均一板。主動光柵801可在實質上零或可忽略繞射之情況下在非繞射狀態下操作以將穿過其之光830透射為光890。

在圖8A及圖8B中所示之具體實例中，主動光柵801經配置以在由電源840供應之電壓低於或等於臨限電壓時在繞射狀態下操作，且在電壓足夠高於臨限電壓時在非繞射狀態下操作。在其他具體實例中，藉由以不同方式組態LC分子820之初始位向，主動光柵801可經配置以在電壓足夠高於臨限電壓時在繞射狀態下操作，且在電壓低於或等於臨限電壓時在非繞射狀態下操作。

圖9A至圖9F說明根據本揭示之一具體實例之主動光柵901的示意圖。主動光柵901可實施至本文所揭示之光導顯示系統中作為輸入耦合光柵、輸出耦合光柵或重導向光柵。如圖9A中所示，電源840可與主動光柵901電耦接以向主動光柵901提供電場。控制器215可與電源840電耦接（例如，經由有線或無線連接），且可控制來自電源840之電壓及/或電流之輸出。當控制器215控制電源840以產生適合電場時，主動光柵901可在繞射狀態與非繞射狀態之間切換。出於說明性目的，主動光柵901展示為主動、偏振選擇性光柵。

圖9A及圖9D說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態下的主動光柵901之示意圖。圖9A說明在繞射狀態下之主動光柵901之x-z截面視圖，且圖9D說明在繞射狀態下之主動光柵901之x-y截面視圖。如圖9A及圖9D中所展示，主動光柵901可為H-PDLC光柵901，其可藉由在雷射干涉照射下聚合單體及LC之等向性感光性液體混合物而製成。H-PDLC光柵901可包括嵌入於安置於兩個基板906之間的聚合物基質904中之LC小滴902之層。兩個基板906中之一者可具備透明導電電極層908，諸如ITO電極層。在一些具體實例中，電極層908可包括指叉電極909。另外，基板906中之至少一者（例如，各者）可具備對準層（圖中未示），該對準層可經配置以在例如圖9A中之x軸方向之預定對準方向上沿面（或水平地）對準LC分子920。

具備電極層908之基板906亦可具備低折射率層910。在一些具體實例中，低折射率層910可經配置以具有小於聚合物基質904之材料之折射率n _p的折射率。舉例而言，聚合物基質904之材料之折射率n _p可為約1.3，且低折射率層910之折射率可小於1.3且接近空氣之折射率。出於論述目的，圖9A展示具備電極層908及低折射率層910之上部基片906。低折射率層910可安置於上部基片906之電極層908與對準層之間。下部基片906可不具備電極層908。

參考圖9A，LC小滴902內之LC之普通折射率n _o可足夠接近聚合物基質904的材料之折射率n _p，且LC小滴902內之LC的異常折射率n _e可實質上不同於聚合物基質904之材料的折射率n _p。歸因於LC之異常折射率n _e與聚合物基質904之材料的折射率n _p之間的折射率差異，LC之空間調變可產生平均折射率調變，從而產生光學相位光柵。當在預定對準方向（例如，x軸方向）上線性偏振之輸入光930自下部基片906入射至主動光柵901上時，歸因於n _e與n _p之間的折射率差異，輸入光930可經歷主動光柵901中之週期性折射率調變。因此，主動光柵901可將輸入光930繞射為光935。出於說明性目的，圖9A展示主動光柵901將輸入光930向前繞射為光935。在一些具體實例中，儘管圖中未示，但主動光柵901可將輸入光930向後繞射為光935。

LC小滴902通常較小（子波長範圍中之尺寸），使得歸因於LC與聚合物之折射率失配之散射可最小化，且相位調變可起主要作用。換言之，H-PDLC可屬於一類奈米PDLC。由LC小滴902之散射所引起之H-PDLC光柵901的混濁度可實質上較小。

對於在垂直於H-PDLC光柵901之預定對準方向（例如，x軸方向）之方向（例如，y軸方向）上線性偏振的輸入光，歸因於折射率n _o與n _g之間的實質上匹配，H-PDLC光柵901充當實質上光學均一板。亦即，H-PDLC光柵901可不繞射，但可透射在垂直於預定對準方向（例如，x軸方向）之方向（例如，y軸方向）上線性偏振之輸入光。

控制器215可控制電源840之輸出（例如，電壓及/或電流）。舉例而言，藉由控制由電源840輸出之電壓，控制器215可控制H-PDLC光柵901在繞射狀態與非繞射狀態之間的切換。當H-PDLC光柵901在繞射狀態下操作時，控制器215可調整由電源840供應之電壓以調整繞射角。在一些具體實例中，控制器215可藉由將由電源840供應之電壓控制為低於或等於臨限電壓來組態主動光柵901在繞射狀態下操作。當電壓低於或等於臨限電壓時，由所供應電壓產生之電場可不足以重定向LC小滴902中之LC分子920。在一些具體實例中，控制器215可藉由將所供應電壓控制為高於臨限電壓（且足夠高）以將LC分子920重定向為與電場之方向平行來組態H-PDLC光柵901在非繞射狀態下操作。

圖9B及圖9E說明根據本揭示之一具體實例之在非繞射狀態下的主動光柵901之示意圖。圖9B說明在非繞射狀態下之主動光柵901之x-z截面視圖，且圖9E說明在非繞射狀態下之主動光柵901之x-y截面視圖。如圖9B及圖9E中所示，當電壓供應至H-PDLC光柵901時，電場（例如，沿z軸方向）可產生於指叉電極909之間。當電壓高於臨限電壓且逐漸增加時，（具有正介電非等向性之LC之）LC分子920可藉由電場逐漸變得重定向以與電場方向平行對準。取決於兩個相鄰指叉電極之間的間隙 L與主動光柵901之厚度 D，所產生電場可為垂直於主動光柵901之厚度方向之平面（例如，x-y平面內）內的平面內電場或主動光柵901之厚度方向（例如，z軸方向）上之垂直電場。

在圖9B及圖9E中所示之具體實例中，兩個相鄰指叉電極之間的間隙 L 與主動光柵901之厚度 D可經配置，使得所產生電場可為主動光柵901之厚度方向（例如，z軸方向）上之垂直電場。當電壓足夠高時，如圖9B及圖9E中所示，（具有正介電非等向性之LC之）LC分子920之指向矢可重定向以與電場方向（例如，z軸方向）平行。歸因於折射率n ₀與n _g之間的實質上匹配，H-PDLC光柵901可充當輸入光930之實質上光學均一板。如圖9B中所示，H-PDLC光柵901可針對在預定對準方向（例如，x軸方向）上偏振之光930在非繞射狀態下操作，且可在實質上零或可忽略繞射之情況下將穿過其之光930透射為光937。

圖9C及圖9F說明根據本揭示之一具體實例之在非繞射狀態下的主動光柵901之示意圖。圖9C說明在非繞射狀態下之主動光柵901之x-z截面視圖，且圖9F說明在非繞射狀態下之主動光柵901之x-y截面視圖。在圖9C及圖9F中所示之具體實例中，兩個相鄰指叉電極之間的間隙 L及主動光柵901之厚度 D可經配置，使得所產生電場可為垂直於主動光柵901之厚度方向之平面（例如，x-y平面）內的平面內電場。當電壓足夠高時，如圖9C及圖9F中所示，（具有正介電非等向性之LC之）LC分子920之指向矢可重定向以與電場方向（例如，y軸方向）平行。歸因於折射率n ₀與n _g之間的實質上匹配，H-PDLC光柵901可充當輸入光930之實質上光學均一板。如圖9C中所示，H-PDLC光柵901可針對在預定對準方向（例如，x軸方向）上偏振之光930在非繞射狀態下操作，且可在實質上零或可忽略繞射之情況下將穿過其之光930透射為光939。

圖9A至圖9C展示包括嵌入於聚合物基質904中之LC小滴902之層（例如，三層）的H-PDLC光柵901，且同一層中之LC小滴902可彼此分離。在一些具體實例中，儘管圖中未示，但同一層中之LC小滴902可不彼此分離。實情為，LC小滴902可彼此接觸以形成連續LC層。兩個相鄰LC層可由聚合物基質904分離。換言之，主動光柵901可包括交替地配置之LC層及聚合物層。因此，LC小滴902之散射可減少，且相應地，H-PDLC光柵901之由LC小滴902之散射所引起的混濁度可減少。

在圖9A至圖9E中所示之具體實例中，H-PDLC光柵901經配置以在由電源840供應之電壓低於或等於臨限電壓時在繞射狀態下操作，且在電壓足夠高於臨限電壓時在非繞射狀態下操作。在其他具體實例中，藉由以不同方式組態LC分子920之初始位向（例如，垂面對準具有負介電非等向性之LC），H-PDLC光柵901可經配置以在由電源840供應之電壓足夠高於臨限電壓時在繞射狀態下操作，且在由電源840供應之電壓低於或等於臨限電壓時在非繞射狀態下操作。

在一些具體實例中，當主動光柵901在本文所揭示之光導顯示系統中實施為輸入耦合光柵、輸出耦合光柵或重導向光柵時，下部基板906可為本文所揭示之光導顯示系統中之光導或光導之一部分。亦即，嵌入有LC小滴902之聚合物基質904可安置於上部基板906（具備電極層908及低折射率層910）與光導顯示系統之光導之間。圖9G說明實施於本文所揭示之光導顯示系統中之主動光柵901的x-z截面視圖，諸如圖2A中所示之光導顯示系統200、圖2B中所示之光導顯示系統250、圖2C至圖2E中所示之光導顯示系統270、圖3A中所示之光導顯示系統300、圖3B中所示之光導顯示系統350、圖4A及圖4B中所示之光導顯示系統400或圖5A至圖5C中所示之光導顯示系統500。

出於論述目的，圖9G展示主動光柵901充當本文所揭示之光導顯示系統中之輸出耦合光柵。自光源組件輸出之輸入影像光可經由輸入耦合元件耦接至下部基板906（或光導906）中作為輸入耦合影像光（或TIR傳播影像光）931。輸入耦合影像光931可經由TIR朝向主動光柵901（或輸出耦合光柵901）傳播。當輸入耦合影像光931與嵌入有LC小滴902之聚合物基質904相互作用時，嵌入有LC小滴902之聚合物基質904可將輸入耦合影像光931之第一部分作為輸出影像光932繞射出主動光柵901。輸入耦合影像光931之第二部分可朝向具備低折射率層910及電極層908之上部基板906傳播。由於低折射率層910之折射率經配置成小於嵌入有LC小滴902之聚合物基質904的平均折射率，因此輸入耦合影像光931之第二部分可在嵌入有LC小滴902之聚合物基質904與低折射率層910之間的界面處朝向光導906經完全內反射。因此，輸入耦合影像光931之第二部分可不入射至電極層（例如，ITO電極層）908上，且可不由電極層908吸收。因此，當在光導906內部傳播之輸入耦合影像光931逐漸耦合出光導906作為輸出影像光932時，由電極層（例如，ITO電極層）908所引起之輸入耦合影像光931之吸收可減少。出於說明性目的，圖9G展示主動光柵901將輸入耦合影像光931向前繞射為輸出影像光932。在一些具體實例中，儘管圖中未示，但主動光柵901可將輸入耦合影像光931向後繞射為輸出影像光932。

圖10A至圖10D說明根據本揭示之各種具體實例之液晶偏振全像（LCPH）光柵的示意圖。液晶偏振全像（LCPH）係指液晶裝置與偏振全像之相交點。LCPH元件具有諸如以下特徵：平度、緊密性、高效率、高孔徑比、無軸上像差、可撓性設計、簡單製造及低成本等。因此，LCPH元件可實施於各種應用中，諸如攜帶型或可穿戴光學裝置或系統。在LCPH元件之中，已充分研究基於液晶（LC）之盤查拉特納姆-貝里相位（PBP）元件及偏振體積全像（PVH）元件。PBP元件可基於經由幾何相位提供之相位剖面而調變圓偏振光。PVH元件可基於布拉格繞射（Bragg diffraction）調變圓偏振光。

LCPH光柵（例如，PBP光柵、PVH光柵等）可由具有固有或誘導（例如，光誘導）光學非等向性之一或多種雙折射材料的薄層（稱為光學非等向性層或雙折射媒體層）形成。合乎需要之預定光柵相位剖面可直接經編碼成雙折射媒體層之光軸之局部位向。本文所描述之LCPH光柵可基於各種方法製造，諸如全像干涉、雷射直寫、噴墨印刷及各種其他形式之微影。因此，本文中所描述之「全像」不限於藉由全像干涉或「全像」來產生。

LCPH光柵可在繞射狀態與非繞射狀態之間的切換。在一些具體實例中，在繞射狀態下操作之LCPH光柵可向入射光提供可調諧繞射角。LCPH光柵可為透射或反射的。LCPH光柵可為偏振選擇性的或偏振非選擇性的。LCPH光柵可實施至本文所揭示之光導顯示系統中作為輸入耦合光柵、輸出耦合光柵或重導向光柵。

圖10A及圖10B分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的透射型LCPH光柵1005之示意圖。出於論述目的，LCPH光柵1005為偏振選擇性的。如圖10A及圖10B中所示，電源840可與LCPH光柵1005電耦接以向LCPH光柵1005提供電場。控制器215可與電源840電耦接（例如，經由有線或無線連接）以控制電源840之輸出（例如，電壓及/或電流）。舉例而言，藉由控制由電源840輸出之電壓，控制器215可控制LCPH光柵1005在繞射狀態與非繞射狀態之間的切換。

在一些具體實例中，控制器215可藉由將由電源840供應之電壓控制為低於或等於臨限電壓來控制LCPH光柵1005在繞射狀態下操作。當電壓低於或等於臨限電壓時，由所供應電壓產生之電場可不足以重定向LCPH光柵1005中之LC分子。如圖10A中所示，在繞射狀態下操作之LCPH光柵1005可將具有預定偏振的入射光1025（例如，具有預定偏手性之圓偏振光）實質上向前繞射為諸如+1階繞射光1040之預定階之光。在一些具體實例中，繞射光1040之偏振可與入射光1025之偏振相對或正交。舉例而言，繞射光1040可為具有與預定偏手性相對或正交之偏手性之圓偏振光。在一些具體實例中，當LCPH光柵1005在繞射狀態下操作時，控制器215可調整由電源840供應之電壓以調整繞射光1040之繞射角。舉例而言，隨著由電源840供應之電壓增加，LCPH光柵1005之光柵週期可增加，且繞射光1040之繞射角可減小。

在一些具體實例中，控制器215可藉由將所供應電壓控制為高於臨限電壓（且足夠高）以將LC分子LCPH光柵1005重定向為與電場之方向平行來控制LCPH光柵1005在非繞射狀態下操作。如圖10B中所示，在非繞射狀態下操作之LCPH光柵1005可在可忽略或零繞射之情況下將入射光1025實質上透射為光1045。在一些具體實例中，入射光1025透射為透射光1045可為偏振無關的。在一些具體實例中，LCPH光柵1005可在不影響其偏振之情況下透射入射光1025。舉例而言，入射光1025及透射光1045可具有相同偏振。舉例而言，入射光1025及透射光1045可為具有相同偏手性之圓形偏振光。在一些具體實例中，LCPH光柵1005可改變入射光1025之偏振，同時透射入射光1025。舉例而言，入射光1025及透射光1045可為具有相對偏手性之圓形偏振光。

圖10C及圖10D分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的反射型LCPH光柵1050之示意圖。出於論述目的，假定LCPH光柵1050為偏振選擇性的。如圖10C及圖10D中所示，電源840可與LCPH光柵1050電耦接以向LCPH光柵1050提供電場。控制器215可與電源840電耦接（例如，經由有線或無線連接）以控制電源840之輸出（例如，電壓及/或電流）。舉例而言，藉由控制由電源840輸出之電壓，控制器215可控制LCPH光柵1050在繞射狀態與非繞射狀態之間的切換。

在一些具體實例中，控制器215可藉由將由電源840供應之電壓控制為低於或等於臨限電壓來組態LCPH光柵1050在繞射狀態下操作。當電壓低於或等於臨限電壓時，由所供應電壓產生之電場可不足以重定向LCPH光柵1050中之LC分子。如圖10C中所示，在繞射狀態下操作之LCPH光柵1050可將具有預定偏振之入射光1035（例如，具有預定偏手性之圓偏振光）實質上向後繞射為諸如+1階繞射光1060之預定階之光。在一些具體實例中，繞射光1060及入射光1035可具有相同偏振。舉例而言，繞射光1060及入射光1035可為具有相同偏手性之圓形偏振光。在一些具體實例中，當LCPH光柵1050在繞射狀態下操作時，控制器215可調整由電源840供應之電壓以調整繞射光1060之繞射角。舉例而言，隨著由電源840供應之電壓增加，LCPH光柵1050之光柵週期可增加，且繞射光1060之繞射角可減小。

在一些具體實例中，控制器215可藉由將所供應電壓控制為高於臨限電壓（且足夠高）以將LC分子LCPH光柵1050重定向為與電場之方向平行而控制LCPH光柵1050在非繞射狀態下操作。如圖10D中所示，在非繞射狀態下操作之LCPH光柵1050可在可忽略或零繞射之情況下將入射光1035實質上透射為光1065。在一些具體實例中，在非繞射狀態下操作之LCPH光柵1050可將入射光1035實質上透射為透射光1065。入射光1035透射為光1065可與入射光1035之偏振無關。在一些具體實例中，LCPH光柵1050可在不影響其偏振之情況下透射入射光1035。舉例而言，入射光1035及透射光1065可為具有相同偏手性之圓形偏振光。在一些具體實例中，LCPH光柵1050可改變入射光1035之偏振，同時透射入射光1035。在一些具體實例中，入射光1035及透射光1065可具有相對或正交偏振。舉例而言，入射光1035及透射光1065可為具有相對偏手性之圓形偏振光。

圖11A說明根據本揭示之一具體實例之液晶偏振全像（LCPH）元件1100之x-z截面視圖，其中光1102沿z軸入射至LCPH元件1100上。圖11B至圖11D示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之圖11A中所示的LCPH元件1100之一部分的各種視圖，其展示LCPH元件1100中之光學非等向性分子之平面內位向。圖11E至圖11H示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之圖11A中所示的LCPH元件1100之一部分的各種視圖，其展示LCPH元件1100中之光學非等向性分子之平面外位向。LCPH元件1100可主動LCPH光柵，諸如圖10A及圖10B中所示之LCPH光柵1005或圖10C及圖10D中所示之LCPH光柵1050。

如圖11A中所示，儘管出於說明性目的LCPH元件1100展示為矩形板形狀，但LCPH元件1100可具有任何適合形狀，諸如圓形形狀。在一些具體實例中，沿光1102之光傳播路徑的一或兩個表面可具有彎曲形狀。LCPH元件1100可包括兩個相對基片1106及安置於兩個基片1106之間的一或多種雙折射材料之薄層（或膜）1115。一或多種雙折射材料可具有固有或誘導（例如，光誘導）光學非等向性，諸如液晶、液晶聚合物、非晶聚合物。此薄層1115亦可稱為雙折射媒體層（或膜）1115或LCPH層（或膜）1115。在一些具體實例中，雙折射媒體層1115可包括主動LC，諸如向列型LC、扭轉彎曲LC、手性向列型LC、近晶LC或其任一組合。

在一些具體實例中，兩個基片1106中之至少一者（例如，各者）可具備對準結構1107。對準結構1107可向雙折射媒體層1115中之光學非等向性分子提供適合對準圖案。對準圖案可對應於預定平面內位向圖案，諸如具有週期性線性位向之平面內位向圖案。對準結構1107可包括適合對準結構，諸如光對準材料（「PAM」）層、機械摩擦對準層、具有非等向性奈米壓印之對準層、非等向性凹凸或鐵電或鐵磁材料層等。

在一些具體實例中，兩個基片1106中之至少一者（例如，各者）可具備透明導電電極層（例如，ITO電極層）1108。一或多個電源（圖中未示）可與LCPH元件1100電耦接。一或多個電源可經由電極層1108向LCPH元件1100提供一或多個電場。在一些具體實例中，LCPH元件1100可包括兩個電極層1108，且電源可經由兩個電極層1108向LCPH元件1100提供電場。在一些具體實例中，兩個電極層1108可分別安置於兩個基板1106處。在一些具體實例中，兩個電極層1108中之兩者可包括平面連續電極。在一些具體實例中，兩個電極層1108中之兩者可包括經圖案化電極，例如，狹縫電極。在一些具體實例中，兩個電極層1108中之一者可包括平面連續電極，且兩個電極層1108中之另一者可包括經圖案化電極，例如，狹縫電極。

在一些具體實例中，各電極層1108可包括兩個子電極層及安置於兩個子電極層之間的電絕緣層。各別電源可與各電極層1108中之兩個子電極層電耦接，藉此向LCPH元件1100提供各別電場。在一些具體實例中，兩個子電極層可包括平面連續電極及經圖案化電極。

雙折射媒體層1115可具有在一側上之第一表面1115-1及在相對側上之第二表面1115-2。第一表面1115-1及第二表面1115-2可為沿著入射光1102之光傳播路徑之表面。雙折射介質層1115可包括經配置有三維（3D）位向模式以提供偏振選擇性光學回應之光學非等向性分子（例如，LC分子）。在一些具體實例中，LC材料或雙折射媒體層1115之光軸可經配置成在至少一個平面內方向上有空間上變化之位向。平面內方向可為平面內線性方向（例如，x軸方向、y軸方向）、平面內徑向方向、平面內圓周（例如，方位）方向或其組合。LC分子可組態有平面內位向圖案，其中LC分子之指向矢可在至少一個平面內方向上週期性地或非週期性地變化。在一些具體實例中，LC材料之光軸亦可經配置成在平面外方向上具有空間上變化之位向。LC分子之指向矢亦可經配置成在平面外方向上具有空間上變化之位向。舉例而言，LC材料之光軸（或LC分子之指向矢）可以螺旋方式在平面外方向上扭轉。

圖11B至圖11D示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之圖11A中所示的LCPH元件1100之一部分之x-y截面視圖，其展示LCPH元件1100中之光學非等向性分子1112之平面內位向。圖11B至圖11D中所示之LCPH元件1100中之光學非等向性分子1112的平面內位向係出於說明性目的。在一些具體實例中，LCPH元件1100中之光學非等向性分子1112可具有其他平面內位向圖案。出於論述目的，棒狀LC分子1112用作光學非等向性分子1112之實例。棒狀LC分子1112可具有縱向軸（或在長度方向上之軸）及橫向軸（或在寬度方向上之軸）。LC分子1112之縱向軸可稱為LC分子1112之指向矢或LC指向矢。LC指向矢之位向可判定局部光軸位向或雙折射媒體層1115之局部點處的光軸之位向。術語「光軸」可指晶體中之方向。在光軸方向上傳播之光可不經歷雙折射（或二次折射）。光軸可為方向而非單線：平行於彼方向之光可不經歷雙折射。局部光軸可指在晶體之預定區內的光軸。出於說明性目的，假定圖11B至圖11D中所示之LC分子1112之LC指向矢位於雙折射媒體層1115的表面中或位於相對於表面具有實質上較小傾斜角之平行於該表面之平面中。

圖11B示意性地說明LCPH元件1100之一部分之x-y截面視圖，其展示定位於雙折射媒體層1115之膜平面中之LC分子1112的LC指向矢之位向（在圖11B中由箭頭1188指示）之週期性平面內位向圖案，該膜平面例如與第一表面1115-1或第二表面1115-2中之至少一者平行之平面。膜平面可垂直於雙折射媒體層1115之厚度方向。位於雙折射媒體層1115之膜平面中之LC指向矢的位向可展現在至少一個平面內方向上之週期性旋轉。至少一個平面內方向在圖11B中展示為x軸方向。LC指向矢之週期性變化之平面內位向形成圖案。圖11B中所示之LC指向矢之平面內位向圖案亦可稱為平面內光柵圖案。因此，LCPH元件1100可充當偏振選擇性光柵，例如PVH光柵或PBP光柵等。

如圖11B中所示，位於雙折射媒體層1115之膜平面中之LC分子1112可經配置有在膜平面中在第一預定平面內方向上連續改變（例如，旋轉）的LC指向矢之位向。第一預定平面內方向展示為x軸平面內方向。LC指向矢之位向上展現之連續旋轉可遵循具有均一（例如，相同）平面內間距P _in之週期性旋轉圖案。應注意，第一預定平面內方向可為在雙折射媒體層1115之膜平面中之任何其他適合方向，諸如x-y平面內之y軸方向、徑向方向或圓周方向。沿著第一預定（或x軸）平面內方向之間距P _in可稱為平面內間距或水平間距。在一些具體實例中，平面內間距或水平間距P _in可經由調整施加至LCPH元件1100之電壓而調諧。

為說明及論述簡單起見，假定圖11B中所示之LCPH元件1100為1D光柵。因此，在y軸方向上之位向相同。在一些具體實例中，LCPH元件1100可為2D光柵，且在y軸方向上之位向亦可變化。具有均一（或相同）平面內間距P _in之圖案可稱為週期性LC指向矢平面內位向圖案。平面內間距P _in可定義為沿第一預定（或x軸）平面內方向之距離，LC指向矢在該距離內之位向展現預定值（例如，180°）之旋轉。換言之，在雙折射媒體層1115之膜平面中，雙折射媒體層1115之局部光軸位向可在具有均一（或相同）平面內間距P _in之圖案之情況下在第一預定（或x軸）平面內方向上週期性地變化。

另外，在雙折射媒體層1115之膜平面中，LC分子1112之指向矢之位向可展現在預定旋轉方向上的旋轉，例如，在順時針方向或逆時針方向上的旋轉。因此，在雙折射媒體層1115之膜平面中之LC分子1112的指向矢之位向上所展現之旋轉可展現偏手性，例如，右偏手性或左偏手性。在圖11B中所示之具體實例中，在雙折射媒體層1115之膜平面中，LC分子1112之指向矢之位向可展現在順時針方向上的旋轉。因此，在雙折射媒體層1115之膜平面中之LC分子1112的指向矢之位向之旋轉可展現左偏手性。在一些具體實例中，具有圖11B中所示之平面內位向圖案之LCPH元件1100可為偏振選擇性的。

在圖11C中所示之具體實例中，在雙折射媒體層1115之膜平面中，LC分子1112之指向矢之位向可展現在逆時針方向上的旋轉。因此，在雙折射媒體層1115之膜平面中之LC分子1112的指向矢之位向上展現之旋轉可展現右偏手性。在一些具體實例中，具有圖11C中所示之平面內位向圖案之LCPH元件1100可為偏振選擇性的。

在圖11D中所示之具體實例中，在雙折射媒體層1115之膜平面中，其中LC分子1112之指向矢之位向展現在順時針方向上的旋轉之域（稱為域D _L）及其中LC分子1112之指向矢之位向展現在逆時針方向上的旋轉之域（稱為域D _R）可在例如，第一（或x軸）平面內方向及/或第二（或y軸）平面內方向之至少一個平面內方向上交替地配置。在一些具體實例中，具有圖11D中所示之平面內位向圖案之LCPH元件1100可為偏振非選擇性的。

圖11E至圖11H示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之LCPH元件1100的一部分之y-z截面視圖，其展示LCPH元件1100中之LC分子1112之LC指向矢的平面外位向。術語「平面外」意謂方向或位向不與膜平面平行或不在膜平面內。實情為，方向或位向於膜平面形成一角。在一些具體實例中，當角為90°時，平面外方向或位向可位於LCPH元件1100之厚度方向上。出於論述目的，圖11E至圖11H示意性地說明當平面內位向圖案為圖11B中所示之週期性平面內位向圖案時，LC分子1112之LC指向矢之平面外（例如，沿z軸方向）位向。如圖11E中所示，在雙折射媒體層1115之體積內，LC分子1112可配置於具有複數個螺旋軸1118及沿螺旋軸之螺旋間距P _h之複數個螺旋結構1117中。沿單一螺旋結構1117配置之LC分子1112之方位角可圍繞螺旋軸1118在例如順時針方向或逆時針方向之預定旋轉方向上連續地變化。換言之，沿單一螺旋結構1117配置之LC分子1112之LC指向矢的位向可展現出在預定旋轉方向上圍繞螺旋軸1118之連續旋轉。亦即，與LC指向矢相關聯之方位角可展現出在預定旋轉方向上圍繞螺旋軸之連續變化。因此，螺旋結構1117可展現偏手性，例如右偏手性或左偏手性。螺旋間距P _h可定義為沿螺旋軸1118之距離，LC指向矢之位向在該距離內展現出圍繞螺旋軸1118旋轉360°，或LC分子之方位角變化360°。

在圖11E中所示之具體實例中，螺旋軸1118可實質上垂直於雙折射媒體層1115之第一表面1115-1及/或第二表面1115-2。換言之，螺旋結構1117之螺旋軸1118可在雙折射媒體層1115之厚度方向（例如，z軸方向）上延伸。亦即，LC分子1112可具有實質上較小傾斜角（包括零度傾斜角），且LC分子1112之LC指向矢可實質上正交於螺旋軸1118。雙折射介質層1115可具有垂直間距P _v，其可定義為沿雙折射媒體層1115之厚度方向的距離，LC分子1112之LC指向矢之位向在該距離內展現出圍繞螺旋軸1118旋轉180°（或LC指向矢之方位角變化180°）。在圖11E中所示之具體實例中，垂直間距P _v可為螺旋間距P _h之一半。

如圖11E中所示，來自複數個螺旋結構1117之具有第一相同位向（例如，相同傾斜角及方位角）的LC分子1112可形成週期性地分佈於雙折射媒體層1115之體積內的第一系列平行折射率平面1114。儘管未標記，但具有不同於第一相同位向之第二相同位向（例如，相同傾斜角及方位角）的LC分子1112可形成週期性地分佈於雙折射媒體層1115之體積內的第二系列平行折射率平面。不同系列之平行折射率平面可由具有不同位向之LC分子1112形成。在同一系列之平行且週期性分佈之折射率平面1114中，LC分子1112可具有相同位向且折射率可相同。不同系列之折射率平面1114可對應於不同折射率。當折射率平面1114之數目（或雙折射媒體層之厚度）增加至足夠值時，可根據體積光柵之原理來建立布拉格繞射。因此，週期性分佈之折射率平面1114亦可稱為布拉格平面1114。在一些具體實例中，如圖11E中所示，折射率平面1114可相對於第一表面1115-1或第二表面1115-2傾斜。在一些具體實例中，折射率平面1114可垂直於或平行於第一表面1115-1或第二表面1115-2。在雙折射媒體層1115內，可存在不同系列之布拉格平面。相同系列之鄰近布拉格平面1114之間的距離（或週期）可稱為布拉格週期P _B。形成於雙折射媒體層1115之體積內的不同系列之布拉格平面可產生週期性地分佈於雙折射媒體層1115之體積中的不同折射率分佈圖。雙折射媒體層1115可經由布拉格繞射而繞射滿足布拉格條件之輸入光。

如圖11E中所示，雙折射媒體層1115亦可包括在雙折射媒體層1115之體積內彼此平行配置之複數個LC分子指向矢平面(molecule director planes)（或分子指向矢平面）1116。LC分子指向矢平面（或LC指向矢平面）1116可為由LC分子1112之LC指向矢形成的平面或包括該等LC指向矢之平面。在圖11E中所示之實例中，LC指向矢平面1116中之LC指向矢具有不同位向，亦即，LC指向矢之位向在x軸方向上變化。布拉格平面1114可相對於LC分子指向矢平面1116形成角θ。在圖11E中所示之具體實例中，角θ可為銳角，例如0°＜θ＜90°。包括圖11B中所示之雙折射媒體層1115之LCPH元件1100可充當透射PVH元件，例如透射PVH光柵。

在圖11F中所示之具體實例中，螺旋結構1117之螺旋軸1118可相對於雙折射媒體層1115之第一表面1115-1及/或第二表面1115-2（或相對於雙折射媒體層1115之厚度方向）傾斜。舉例而言，螺旋結構1117之螺旋軸1118可相對於雙折射媒體層1115之第一表面1115-1及/或第二表面1115-2具有銳角或鈍角。在一些具體實例中，LC分子1112之LC指向矢可實質上正交於螺旋軸1118（亦即，傾斜角可為實質上零度）。在一些具體實例中，LC分子1112之LC指向矢可相對於螺旋軸1118以銳角傾斜。雙折射媒體層1115可具有垂直週期性（或間距）P _v。在圖11F中所示之具體實例中，LC指向矢平面1116與布拉格平面1114之間的角θ（圖中未示）可實質上為0°或180°。亦即，LC指向矢平面1116可實質上平行於布拉格平面1114。在圖11F中所示之實例中，分子指向矢平面1116中之指向矢的位向可實質上相同。包括圖11F中所示之雙折射媒體層1115之LCPH元件1100可充當反射PVH元件，例如反射PVH光柵。

在圖11G中所示之具體實例中，雙折射媒體層1115亦可包括平行配置於雙折射媒體層1115之體積內之複數個LC指向矢平面1116。在圖11F中所示之具體實例中，LC指向矢平面1116與布拉格平面1114之間的角θ可實質上為直角，例如θ=90°。亦即，LC指向矢平面1116可實質上正交於布拉格平面1114。在圖11F中所示之實例中，LC指向矢平面1116中之LC指向矢可具有不同位向。在一些具體實例中，包括圖11F中所示之雙折射媒體層1115之LCPH元件1100可充當透射PVH元件，例如透射PVH光柵。

在圖11H中所示之具體實例中，在雙折射媒體層1115之體積中，沿著雙折射媒體層1115之厚度方向（例如，z軸方向），LC分子1112之指向矢（或方位角）可自雙折射媒體層1115之第一表面1115-1至第二表面1115-2保持在相同位向（或相同角值）。在一些具體實例中，雙折射媒體層1115之厚度可組態為d=λ/(2*Δn)，其中λ為設計波長，Δn為雙折射媒體層1115之LC材料的雙折射率，且Δn =n _e-n _o，其中n _e及n _o分別為LC材料之異常及正常折射率。在一些具體實例中，包括圖11F中所示之雙折射媒體層1115之LCPH元件1100可充當PBP元件，例如，PBP光柵。

在一些具體實例中，本揭示提供一種裝置。該裝置包括一光導。裝置包括輸入耦合元件，該輸入耦合元件與光導耦接且經配置以將輸入影像光耦合至光導中。裝置包括輸出耦合元件，該輸出耦合元件與光導耦接且經配置以將輸入影像光耦合出光導作為朝向出射瞳傳播之輸出影像光。裝置包括控制器，該控制器經配置以在第一時段及第二時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者。輸出耦合元件經配置以在第一時段期間將第一輸出影像光輸出至出射瞳，且在第二時段期間將第二輸出影像光輸出至出射瞳。第一輸出影像光自第二輸出影像光偏移一角。

在一些具體實例中，本揭示提供一種方法。方法包括產生輸入影像光。方法包括藉由控制器在第一時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者將輸入影像光耦合至光導中，且將輸入影像光耦合出光導作為第一輸出影像光。方法包括藉由控制器在第二時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者將輸入影像光耦合至光導中，且將輸入影像光耦合出光導作為第二輸出影像光。第一輸出影像光及第二輸出影像光自光導朝向同一出射瞳傳播。第二輸出影像光自第一輸出影像光旋轉。

在一些具體實例中，本揭示提供一種裝置，諸如光學裝置。該裝置包括一光導。該裝置亦包括一輸入耦合元件，該輸入耦合元件與該光導耦接且經配置以將一輸入影像光耦合至該光導中。該裝置亦包括一輸出耦合元件，該輸出耦合元件與該光導耦接且經配置以將該輸入影像光耦合出該光導作為一輸出影像光。該裝置亦包括一控制器，該控制器經配置以在一第一時段及一第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者。該輸出耦合元件經配置成在該第一時段期間輸出具有一第一視野（「FOV」）之一第一輸出影像光，且在該第二時段期間輸出具有一第二FOV之一第二輸出影像光。該第一FOV與該第二FOV實質上重疊，且該第一FOV之一對稱軸相對於該第二FOV之一對稱軸旋轉。

在一些具體實例中，輸入影像光具有輸入FOV，且第一FOV及第二FOV具有與輸入FOV相同之大小。在一些具體實例中，第一FOV與第二FOV之重疊部分在第一FOV之80%至95%的範圍內。在一些具體實例中，第一FOV之對稱軸與第二FOV之對稱軸之間的相對旋轉在第一FOV之5%至20%的範圍內。在一些具體實例中，輸入耦合元件包括輸入耦合光柵，且控制器經配置以控制輸入耦合光柵在第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在第二時段期間在第二繞射狀態下操作。在一些具體實例中，在第一繞射狀態下及第二繞射狀態下操作之輸入耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。在一些具體實例中，輸出耦合元件包括輸出耦合光柵，且控制器經配置以控制輸出耦合光柵在第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在第二時段期間在第二繞射狀態下操作。在一些具體實例中，在第一繞射狀態下及第二繞射狀態下操作之輸出耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。在一些具體實例中，輸入耦合元件包括第一輸入耦合光柵及第二輸入耦合光柵。控制器經配置以：在第一時段期間控制第一輸入耦合光柵在繞射狀態下操作且控制第二輸入耦合光柵在非繞射狀態下操作，且在第二時段期間控制第一輸入耦合光柵在非繞射狀態下操作且控制第二輸入耦合光柵在繞射狀態下操作。在一些具體實例中，在繞射狀態下操作之第一輸入耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸入耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。

在一些具體實例中，輸出耦合元件包括第一輸出耦合光柵及第二輸出耦合光柵。控制器經配置以：在第一時段期間控制第一輸出耦合光柵在繞射狀態下操作且控制第二輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作，且在第二時段期間控制第一輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作且控制第二輸出耦合光柵在繞射狀態下操作。在一些具體實例中，在繞射狀態下操作之第一輸出耦合光柵及在繞射狀態下操作之第二輸出耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。

在一些具體實例中，輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者包括一或多個主動光柵。在一些具體實例中，一或多個主動光柵包括一或多個全像聚合物分散液晶光柵、包括主動液晶（LC）之一或多個表面凹凸光柵、基於主動LC之一或多個盤查拉特納姆-貝里相位光柵或基於主動LC之一或多個偏振體積全像光柵。

在一些具體實例中，本揭示提供一種方法。該方法包括藉由一控制器在一第一時段期間控制一輸入耦合元件或一輸出耦合元件中之至少一者將一輸入影像光耦合至一光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有一第一FOV之一第一輸出影像光。該方法亦包括藉由該控制器在一第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者將該輸入影像光耦合至該光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有一第二FOV之一第二輸出影像光。該第二FOV與該第一FOV實質上重疊。該第一FOV之一對稱軸自該第二FOV之一對稱軸旋轉。在一些具體實例中，輸入影像光具有輸入FOV，且第一FOV及第二FOV具有與輸入FOV相同之大小。在一些具體實例中，第一FOV與第二FOV之重疊部分在第一FOV之80%至95%的範圍內。在一些具體實例中，第一FOV之對稱軸與第二FOV之對稱軸之間的相對旋轉在第一FOV之5%至20%的範圍內。在一些具體實例中，第一FOV之對稱軸與第二FOV之對稱軸之間的相對旋轉在0.5°至10°之間。在一些具體實例中，具有第一FOV之第一輸出影像光及具有第二FOV之第二輸出影像光朝向同一眼瞳傳播。

已出於說明目的呈現本揭示之具體實例的前述描述。其並不意欲為詳盡的或將本揭示限制於所揭示之精確形式。所屬技術領域中具有通常知識者可瞭解，可鑒於上述揭示內容進行修改及變化。

本說明書之一些部分可按關於資訊之操作之演算法及符號表示來描述本揭示之具體實例。儘管在功能上、運算上或邏輯上描述此等操作，但該等操作可由電腦程式或等效電路、微碼或類似物實施。此外，亦已證明，在不失一般性的情況下，將操作之此等配置稱為模組係方便的。所描述操作及其相關聯模組可以軟體、韌體、硬體或其任何組合體現。

本文中所描述之步驟、操作或過程中之任一者可藉由一或多個硬體及/或軟體模組單獨地執行或實施或與其他裝置組合地執行或實施。在一個具體實例中，軟體模組藉由電腦程式產品實施，其包括含有電腦程式碼之電腦可讀取媒體，其可藉由電腦處理器執行以執行所描述之任何或所有步驟、操作或過程。在一些具體實例中，硬體模組可包括硬體組件，諸如裝置、系統、光學元件、控制器、電路、邏輯閘極等。

本揭示之具體實例亦可關於用於執行本文中之操作的設備。此設備可經專門建構以用於特定目的，及/或其可包括由儲存在電腦中之電腦程式選擇性地啟動或重新組態之通用運算裝置。此電腦程式可儲存於非暫時性、有形電腦可讀取儲存媒體或適合於儲存電子指令之任何類型之媒體中，該或該等媒體可耦接至電腦系統匯流排。非暫時性電腦可讀取儲存媒體可為可儲存程式碼之任何媒體，例如，磁碟、光碟、唯讀記憶體（ROM）或隨機存取記憶體（RAM）、電子可程式唯讀記憶體（EPROM）、電可抹除可程式化唯讀記憶體（EEPROM）、暫存器、硬碟、固態磁碟機、智慧型媒體卡（SMC）、安全數位卡（SD）、快閃記憶卡等。此外，在本說明書中描述之任何運算系統可包括單一處理器，或可為使用多個處理器以用於增加運算能力之架構。處理器可為中央處理單元（CPU）、圖形處理單元（GPU）或經配置以處理資料及/或基於資料而執行運算之任何處理裝置。處理器可包括軟體及硬體組件兩者。舉例而言，處理器可包括硬體組件，諸如特殊應用積體電路（ASIC）、可程式化邏輯裝置（PLD）或其組合。PLD可為複合可程式化邏輯裝置（CPLD）、場可程式化閘陣列（FPGA）等。

本揭示之具體實例亦可關於由本文所描述之運算過程產生的產品。此類產品可包括由運算過程產生之資訊，其中資訊儲存於非暫時性、有形電腦可讀取儲存媒體上，且可包括本文中所描述之電腦程式產品或其他資料組合之任何具體實例。

此外，當圖式中所說明之具體實例展示單一元件時，應理解，具體實例或在圖式中未展示但在本揭示之範疇內的具體實例可包括複數個此類元件。同樣地，當圖式中所說明之具體實例展示複數個此類元件時，應理解，具體實例或圖中未展示但在本揭示之範疇內的具體實例可包括僅一個此元件。圖式中所說明之元件之數目僅出於說明之目的，且不應解釋為限制具體實例之範疇。此外，除非另外指出，否則圖式中所示之具體實例並不相互排斥，且其可以任何適合方式組合。舉例而言，在一個圖/具體實例中展示但在另一圖/具體實例中未示之元件可仍然包括於另一圖/具體實例中。在本文中所揭示之包括一或多個光學層、膜、板或元件之任何光學裝置中，圖中所示之層、膜、板或元件之數目僅出於說明之目的。在仍在本揭示之範疇內的圖式中未示之其他具體實例中，相同或不同的圖/具體實例中所示之相同或不同的層、膜、板或元件可以各種方式組合或重複以形成堆疊。

已描述各種具體實例以說明例示性實施。基於所揭示具體實例，在不脫離本揭示之範疇的情況下，所屬技術領域中具有通常知識者可進行各種其他改變、修改、重新配置及取代。因此，雖然已參考以上具體實例詳細描述本揭示，但本揭示不限於上文所描述之具體實例。在不脫離本揭示之範疇的情況下，可以其他等效形式體現本揭示。本揭示之範疇限定於隨附申請專利範圍中。

100:光導顯示系統/組件 105:光源組件 110:光導 115:控制器 120:顯示面板 121:像素 122:黑矩陣 125:準直透鏡 129:影像光 129a:發散光線 129b:發散光線 129c:發散光線 130:輸入影像光 130a:平行光線 130b:平行光線 130c:平行光線 131:輸入耦合影像光 131a:平行光線 131b:平行光線 131c:平行光線 132:輸出影像光 132a:平行光線 132b:平行光線 132c:平行光線 133:輸入視野 134:輸出視野 135:輸入耦合光柵 145:輸出耦合光柵 150:虛擬影像 155:影像 157:出射瞳 158:眼瞳 159:眼框區 160:眼睛 200:光導顯示系統/組件 201:處理器/處理單元 202:儲存裝置 205:光源組件 210:光導 210-1:第一表面 210-2:第二表面 215:控制器 220:顯示元件 221:像素 222:黑矩陣 225:準直透鏡 229:影像光 229B:影像光 229G:影像光 229R:影像光 230:輸入影像光 230B:輸入影像光 230G:輸入影像光 230R:輸入影像光 231:輸入耦合影像光/全內反射傳播影像光 231-1:第一輸入耦合影像光 231-2:第二輸入耦合影像光 232:輸出影像光 232-1:輸出影像光 232-2:輸出影像光 233:輸入視野 234:輸出視野 234-1:第一視野 234-2:第二視野 235:輸入耦合元件/輸入耦合光柵 235-1:第一輸入耦合光柵 235-2:第二輸入耦合光柵 236:對稱軸 236-1:對稱軸 236-2:對稱軸 240:重導向元件/摺疊元件 245:輸出耦合元件/輸出耦合光柵 245-1:輸出耦合光柵 245-2:輸出耦合光柵 250:光導顯示系統/組件 252-1:第一輸出影像光 252-2:第二輸出影像光 254-1:輸出視野 254-2:輸出視野 255:光 256-1:對稱軸 256-2:對稱軸 257:出射瞳 258:眼瞳 259:眼框區 260:眼睛 270:光導顯示系統/組件 272-1:第一輸出影像光 272-2:第二輸出影像光 272-3:第三輸出影像光 272-4:第四輸出影像光 274-1:輸出視野 274-2:輸出視野 274-3:輸出視野 274-4:輸出視野 276-1:對稱軸 276-2:對稱軸 276-3:對稱軸 276-4:對稱軸 300:光導顯示系統/組件 331-1:第一輸入耦合影像光 331-2:第二輸入耦合影像光 332-1:第一輸出影像光 332-2:第二輸出影像光 334-1:第一輸出視野 334-2:第二輸出視野 336-1:對稱軸 336-2:對稱軸 350:光導顯示系統/組件 352-1:第一輸出影像光 352-2:第二輸出影像光 354-1:輸出視野 354-2:輸出視野 356-1:對稱軸 356-2:對稱軸 400:光導顯示系統/組件 410:光導 412:光導 431-1:第一輸入耦合影像光 431-2:第二輸入耦合影像光 432-1:第一輸出影像光 432-2:第二輸出影像光 434-1:第一輸出視野 434-2:第二輸出視野 435-1:輸入耦合元件 435-2:輸入耦合元件/輸入耦合光柵 436-1:對稱軸 436-2:對稱軸 445-1:輸出耦合元件 445-2:輸出耦合元件/輸出耦合光柵 452-1:第一輸出影像光 452-2:第二輸出影像光 454-1:輸出視野 454-2:輸出視野 456-1:對稱軸 456-2:對稱軸 500:光導顯示系統/組件 531B:輸入耦合影像光 531G:輸入耦合影像光 531R:輸入耦合影像光 532B-1:輸出影像光 532B-2:輸出影像光 532G-1:輸出影像光 532G-2:輸出影像光 532R-1:輸出影像光 532R-2:輸出影像光 534R-1:輸出視野 534R-2:輸出視野 535:輸入耦合元件 535-1:輸入耦合光柵 535-2:輸入耦合光柵 535-3:輸入耦合光柵 536R-1:對稱軸 536R-2:對稱軸 545:輸出耦合元件 545-1:輸出耦合光柵 545-2:輸出耦合光柵 545-3:輸出耦合光柵 600:方法 610:步驟 620:步驟 700:近眼顯示器 705:框架 710L:左眼顯示系統 710R:右眼顯示系統 715L:左顯示窗 715R:右顯示窗 727:出射瞳 735:光源組件 780:檢視光學系統 790:物件追蹤系統 791:紅外線光源 792:偏轉元件 793:光學感測器 801:主動光柵 805:表面凹凸光柵 805a:微結構 806:凹槽 810:上部基板/基片 815:下部基板/基片 820:光學非等向性分子/液晶分子 830:線性偏振輸入光 835:光 840:電源 850:雙折射材料 890:光 901:主動光柵/聚合物分散液晶光柵 902:液晶小滴 904:聚合物基質 906:基板/下部基片/下部基板/光導 908:透明導電電極層 909:指叉電極 910:低折射率層 920:液晶分子 930:輸入光 931:輸入耦合影像光/TIR傳播影像光 932:輸出影像光 935:光 937:光 939:光 1005:液晶偏振全像光柵 1035:入射光 1040:繞射光 1045:光/透射光 1050:液晶偏振全像光柵 1060:繞射光 1065:光/透射光 1100:液晶偏振全像元件 1102:光 1106:基片/基板 1107:對準結構 1108:透明導電電極層 1112:光學非等向性分子 1114:折射率平面/布拉格平面 1115:薄層/液晶偏振全像層/雙折射媒體層 1115-1:第一表面 1115-2:第二表面 1116:分子指向矢平面 1117:螺旋結構 1118:螺旋軸 1188:箭頭 D:厚度 D _L:域 D _R:域 L:間隙 P _B:布拉格週期 P _h:螺旋間距 P _in:間距 P _v:垂直間距/垂直週期性 x:軸 y:軸 z:軸 α:角 θ:角

以下圖式係根據各種所揭示具體實例出於說明性目的而提供且並不意欲限制本揭示之範圍。在圖式中: [圖1A]及[圖1B]示意性地說明實施於近眼顯示器（NED）中之習知光導顯示系統之圖； [圖2A]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖2B]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖2C]至[圖2E]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖3A]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖3B]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖4A]及[圖4B]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖5A]至[圖5C]示意性地說明根據本揭示之具體實例之經配置以提供增加像素密度的光導顯示組件之圖； [圖6]為說明根據本揭示之具體實例之用於提供增加輸出像素密度的方法之流程圖； [圖7A]示意性地說明根據本揭示之一具體實例之近眼顯示器（NED）的圖； [圖7B]示意性地說明根據本揭示之一具體實例之圖7A中所示的NED之一半之橫截面視圖； [圖8A]及[圖8B]分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的光柵之示意圖； [圖9A]及[圖9D]說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態下的光柵之示意圖； [圖9B]及[圖9E]說明根據本揭示之一具體實例之在非繞射狀態下的圖9A中所示之光柵之示意圖； [圖9C]及[圖9F]說明根據本揭示之一具體實例之在非繞射狀態下的圖9A中所示之光柵之示意圖； [圖9G]說明根據本揭示之一具體實例之實施於光導顯示組件中的圖9A中所示之光柵之示意圖； [圖10A]及[圖10B]分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的光柵之示意圖； [圖10C]及[圖10D]分別說明根據本揭示之一具體實例之在繞射狀態及非繞射狀態下的光柵之示意圖； [圖11A]示意性地說明根據本揭示之一具體實例之液晶偏振全像（LCPH）元件的三維（3D）視圖； [圖11B]至[圖11D]示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之圖11A中所示的LCPH元件之一部分的各種視圖，其展示LCPH元件中之光學非等向性分子之平面內位向；及 [圖11E]至[圖11H]示意性地說明根據本揭示之各種具體實例之圖11A中所示的LCPH元件之一部分的各種視圖，其展示LCPH元件中之光學非等向性分子之平面外位向。

200:光導顯示系統/組件

201:處理器/處理單元

202:儲存裝置

205:光源組件

210:光導

210-1:第一表面

210-2:第二表面

215:控制器

220:顯示元件

221:像素

222:黑矩陣

225:準直透鏡

229:影像光

230:輸入影像光

231:輸入耦合影像光/全內反射傳播影像光

232:輸出影像光

232-1:輸出影像光

232-2:輸出影像光

233:輸入視野

234:輸出視野

234-1:第一視野

234-2:第二視野

235:輸入耦合元件/輸入耦合光柵

236:對稱軸

236-1:對稱軸

236-2:對稱軸

240:重導向元件/摺疊元件

245:輸出耦合元件/輸出耦合光柵

255:光

257:出射瞳

258:眼瞳

259:眼框區

260:眼睛

x:軸

y:軸

z:軸

α:角

Claims (20)

1. 一種裝置，其包含： 光導； 輸入耦合元件，其與該光導耦接且經配置以將輸入影像光耦合至該光導中； 輸出耦合元件，其與該光導耦接且經配置以該輸入影像光耦合出該光導作為輸出影像光；及 控制器，其經配置以在第一時段及第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者， 其中該輸出耦合元件經配置以在該第一時段期間輸出具有第一視野（FOV）之第一輸出影像光及在該第二時段期間輸出具有第二FOV之第二輸出影像光，且 其中該第一FOV與該第二FOV實質上重疊，且該第一FOV之對稱軸相對於該第二FOV之對稱軸旋轉。
2. 如請求項1之裝置，其中該輸入影像光具有輸入FOV，且該第一FOV及該第二FOV具有與該輸入FOV相同之大小。
3. 如請求項2之裝置，其中該第一FOV與該第二FOV之重疊部分在該第一FOV之80%至95%的範圍內。
4. 如請求項2之裝置，其中該第一FOV之該對稱軸與該第二FOV之該對稱軸之間的相對旋轉在該第一FOV之5%至20%的範圍內。
5. 如請求項1之裝置，其中該輸入耦合元件包括輸入耦合光柵，且該控制器經配置以控制該輸入耦合光柵在該第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在該第二時段期間在第二繞射狀態下操作。
6. 如請求項5之裝置，其中在該第一繞射狀態及該第二繞射狀態下操作之該輸入耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。
7. 如請求項1之裝置，其中該輸出耦合元件包括輸出耦合光柵，且該控制器經配置以控制該輸出耦合光柵在該第一時段期間在第一繞射狀態下操作且在該第二時段期間在第二繞射狀態下操作。
8. 如請求項7之裝置，其中在該第一繞射狀態及該第二繞射狀態下操作之該輸出耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。
9. 如請求項1之裝置， 其中該輸入耦合元件包括第一輸入耦合光柵及第二輸入耦合光柵，且 其中該控制器經配置以： 在該第一時段期間控制該第一輸入耦合光柵在繞射狀態下操作且控制該第二輸入耦合光柵在非繞射狀態下操作，及 在該第二時段期間控制該第一輸入耦合光柵在該非繞射狀態下操作且控制該第二輸入耦合光柵在該繞射狀態下操作。
10. 如請求項9之裝置，其中在該繞射狀態下操作之該第一輸入耦合光柵及在該繞射狀態下操作之該第二輸入耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。
11. 如請求項1之裝置， 其中該輸出耦合元件包一第一輸出耦合光柵及第二輸出耦合光柵，且 其中該控制器經配置以： 在該第一時段期間控制該第一輸出耦合光柵在繞射狀態下操作且控制該第二輸出耦合光柵在非繞射狀態下操作，且 在該第二時段期間控制該第一輸出耦合光柵在該非繞射狀態下操作且控制該第二輸出耦合光柵在該繞射狀態下操作。
12. 如請求項11之裝置，其中在該繞射狀態下操作之該第一輸出耦合光柵及在該繞射狀態下操作之該第二輸出耦合光柵具有不同光柵週期或不同折射率調變。
13. 如請求項1之裝置，其中該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者包括一或多個主動光柵。
14. 如請求項9之裝置，其中該一或多個主動光柵包括一或多個全像聚合物分散液晶光柵、包括主動液晶（LC）之一或多個表面凹凸光柵、基於主動LC之一或多個盤查拉特納姆-貝里相位（Pancharatnam-Berry phase）光柵或基於主動LC之一或多個偏振體積全像光柵。
15. 一種方法，其包含： 藉由控制器在第一時段期間控制輸入耦合元件或輸出耦合元件中之至少一者將輸入影像光耦合至光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有第一FOV之第一輸出影像光；及 藉由該控制器在第二時段期間控制該輸入耦合元件或該輸出耦合元件中之至少一者將該輸入影像光耦合至該光導中，且將該輸入影像光耦合出該光導作為具有第二FOV之第二輸出影像光， 其中該第二FOV與該第一FOV實質上重疊，且 其中該第一FOV之對稱軸自該第二FOV之對稱軸旋轉。
16. 如請求項15之方法，其中該輸入影像光具有輸入FOV，且該第一FOV及該第二FOV具有與該輸入FOV相同之大小。
17. 如請求項16之方法，其中該第一FOV與該第二FOV之重疊部分在該第一FOV之80%至95%的範圍內。
18. 如請求項16之方法，其中該第一FOV之該對稱軸與該第二FOV之該對稱軸之間的相對旋轉在該第一FOV之5%至20%的範圍內。
19. 如請求項15之方法，其中該第一FOV之該對稱軸與該第二FOV之該對稱軸之間的相對旋轉在0.5°至10°之間。
20. 如請求項15之方法，其中具有該第一FOV之該第一輸出影像光及具有該第二FOV之該第二輸出影像光朝向同一出射瞳傳播。

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