TW202346970A - 包括可選擇性啟動的小平面的光學系統 - Google Patents

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希蒙 格拉巴尼克
齊翁 艾森菲爾德
埃拉德 沙爾林
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以色列商魯姆斯有限公司
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Abstract

在實施方式中，公開了一種裝置，該裝置包括至少一個處理器，至少一個處理器被配置成：確定眼動框的目標部分並且識別光導光學元件的小平面，小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向眼動框的目標部分。至少一個處理器被配置成：識別圖像生成器的顯示區域，顯示區域被配置成將光束以某個角度注入到光導光學元件中，其與所識別的小平面相結合地被配置成將光束引導朝向眼動框的目標部分。至少一個處理器被配置成：選擇性地啟動所識別的小平面和所識別的顯示區域，以將光束引導朝向眼動框的目標部分。

Description

包括可選擇性啟動的小平面的光學系統
本發明內容涉及光學系統。更具體地，本發明內容涉及具有在一些實施方式中可以用於近眼顯示系統中的可選擇性啟動的小平面的光學系統。
諸如近眼顯示系統的光學系統通常利用圖像照射用戶的眼睛。在一些情況下，光學系統可以利用圖像的光束照射整個眼睛或整個瞳孔，而不管瞳孔所處的位置。在一些情況下，外部光可能由於光學系統的反射而產生重影圖像。然而，對整個眼睛或整個瞳孔的照射可能是低效的，並且重影圖像可能是不期望的。
在實施方式中，公開了一種裝置，該裝置包括至少一個處理器。至少一個處理器被配置成：確定眼動框的目標部分並且識別光導光學元件的多個小平面中的小平面。所識別的小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向眼動框的目標部分。至少一個處理器還被配置成識別圖像生成器的多個顯示區域中的顯示區域。所識別的顯示區域被配置成將光束以某個角度注入到光導光學元件中，其與所識別的小平面相結合地被配置成將光束引導朝向眼動框的目標部分。至少一個處理器還被配置成選擇性地啟動所識別的小平面和所識別的顯示區域以將光束引導朝向眼動框的目標部分。
在一些實施方式中，公開了一種方法，該方法包括：確定眼動框的目標部分並且識別光導光學元件的多個小平面中的小平面。所識別的小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向眼動框的目標部分。該 方法還包括識別圖像生成器的多個顯示區域中的顯示區域。所識別的顯示區域被配置成將光束以某個角度注入到光導光學元件中，其與所識別的小平面相結合地被配置成將光束引導朝向眼動框的目標部分。該方法還包括選擇性地啟動所識別的小平面和所識別的顯示區域以將光束引導朝向眼動框的目標部分。
在實施方式中，公開了一種光學系統。該光學系統包括光導光學元件，該光導光學元件包括多個小平面。每個小平面能夠在至少第一狀態與第二狀態之間選擇性地啟動，在第一狀態中，小平面構被配置成使得光束能夠透射通過小平面，在第二狀態中，小平面被配置成反射光束。小平面被配置成當處於第二狀態時將與圖像視場對應的光束引導朝向眼動框的目標部分。該光學系統還包括圖像生成器，該圖像生成器包括多個顯示區域。顯示區域能夠選擇性地啟動，以將與圖像視場對應的光束以不同的角度注入到光導光學元件中。該光學系統還包括控制器，該控制器被配置成識別多個小平面中的小平面。所識別的小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向眼動框的目標部分。控制器還被配置成識別多個顯示區域中的顯示區域。所識別的顯示區域被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束以某個角度注入到光導光學元件中，其與所識別的小平面相結合地被配置成將光束引導朝向眼動框的目標部分。控制器還被配置成選擇性地啟動所識別的小平面和所識別的顯示區域，以將光束引導朝向眼動框的目標部分。
前述概述僅是說明性的，並且不旨在以任何方式進行限制。除了上述說明性方面、實施方式和特徵之外，其他方面、實施方式和特徵將通過參照圖式和以下具體實施方式變得明顯。在圖式中，相似的圖式標記指示相同或功能類似的元件。
100,400:光學系統
110,410:圖像投影組件
1100,1102,1104,1106:步驟
112,412:投影光學器件(POD)
114,414,500,714,814,900:光導光學元件(LOE)
116,118,416,418:主LOE表面
120,420,502,902:耦出裝置
122,1221,1222,1223,1224,422,4221,4222,4223,4224,504,5041,5042,5043,5044,5045,5046,5047,7221,7222,7223,7224,822,8221,8222,8223,8224,904,9041,9042,9043,9044,9045,9046,9047:小平面
124,126,208,210,212,216,218,α,β:角度
130:共軛FOV
132,134,136:視場(FOV)
140,440:控制器
180:眼睛
182:瞳孔
184,912:部分
186:部分/EMB
200,1000:圖像生成器
202,2021,2022,2023,2024,220,1002:顯示區域
204,206,724,730,732,734,736,738,824,L,L1,L2,L3,L4,L5,L6:光束
214:投影儀光軸
300:準直光學器件
506:混合器
600:眼睛跟蹤系統
602:光源檢測系統
700,702:外部光源
726,826:第一部分
728,828:第二部分
906:出射孔徑
908,910:區段
T1,T2,T3,T4,T3,T6,T7,T8:時間
X,Y,Z:軸
X1,X2:座標
圖1A是根據實施方式的具有啟動的第一小平面的示例光學系統的示意圖。
圖1B是根據實施方式的具有啟動的第一顯示區域的圖1A的光學系統的示例圖像生成器的示意圖。
圖2A是根據實施方式的具有啟動的第二小平面的圖1A的光學系統的示意 圖。
圖2B是根據實施方式的具有啟動的第二顯示區域的圖1B的示例圖像生成器的示意圖。
圖3A是根據實施方式的具有啟動的第三小平面的圖1A的光學系統的示意圖。
圖3B是根據實施方式的具有啟動的第三顯示區域的圖1B的示例圖像生成器的示意圖。
圖4A是根據實施方式的具有啟動的第四小平面的圖1A的光學系統的示意圖。
圖4B是根據實施方式的具有啟動的第四顯示區域的圖1B的示例圖像生成器的示意圖。
圖5是示出根據實施方式的圖1A至圖4B的小平面和顯示區域隨時間的順序啟動的表格和圖表。
圖6A和圖6B是根據實施方式的圖1A和圖1B的光學系統的示意圖，示出了使用眼睛跟蹤系統的情況下到眼睛上的光束的方向。
圖7A和圖7B是根據實施方式的圖1A和圖1B的光學系統的示意圖，示出了在不使用眼睛跟蹤系統的情況下到眼睛上的光束的方向。
圖8是根據實施方式的圖1的光學系統的示例光導光學元件(Light-Guide Optical Element，LOE)的示意圖，並且示出了用於單個啟動小平面的可獲得視場(Field Of View，FOV)範圍。
圖9是根據實施方式的圖1的光學系統的示例LOE的示意圖，並且示出了由小平面分開的FOV與共軛FOV之間的差異。
圖10A是根據實施方式的具有用於二維(2-Dimensional，2D)擴展的附加LOE的示例光學系統的示意圖。
圖10B是根據實施方式的圖10A的光學系統的示例圖像投影組件的示意圖。
圖11A是根據實施方式的包括混合器的圖10A的光學系統的示意圖。
圖11B是根據實施方式的包括圖11A的混合器的圖10B的示例圖像投影組件的示意圖。
圖12是示出根據實施方式的示例LOE的示意圖，示出了在眼睛上產生重 影圖像的外部光源。
圖13是根據實施方式的抑制來自外部光源的光在眼睛上產生重影圖像的圖1的LOE的示意圖。
圖14是根據另一實施方式的抑制來自外部光源的光在眼睛上產生重影圖像的圖1的LOE的示意圖。
圖15是根據實施方式的示例LOE的示意圖，示出了在LOE中傳播的光束通過反射離開半反射小平面而產生重影圖像。
圖16A是根據實施方式的具有用於2D擴展的附加LOE的示例光學系統的示意圖。
圖16B是根據實施方式的具有帶有可選擇性啟動區段的小平面的圖16A的光學系統的示例圖像投影組件的示意圖。
圖16C是根據實施方式的具有可選擇性啟動的顯示區域的圖16A的光學系統的示例圖像生成器的示意圖。
圖17是根據實施方式的示例過程的流程圖。
在諸如近眼顯示系統的光學系統中，光束從顯示系統輸出至非常接近顯示系統的目標表面(例如用戶的眼睛)。當投影圖像時，這樣的光學系統通常照射整個眼睛或眼睛的整個瞳孔。在一些情況下，對眼睛或瞳孔的這樣的地毯式照射在近眼顯示系統的功率效率方面可能是昂貴的，從而導致電池壽命縮短或功耗增加。
在一些情況下，外部光源可能使得光學系統向眼睛呈現重影圖像。例如，來自外部光源的光束可以進入光學系統並且與由光學系統生成的靶心圖像同時被引導到眼睛上。這樣的重影圖像可能使用戶分心、引起眩光、或者負面地影響投影到眼睛上的靶心圖像的品質。
參照圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B和圖5，描述了示例光學系統100。光學系統100包括圖像投影組件110和控制器140。在一些實施方式中，光學系統100還可以包括眼睛跟蹤系統600和光源檢測系統602中的一個或更多個。
控制器140包括具有一個或更多個處理設備、記憶體或其他部件的計算設備。例如，控制器140可以包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、現場可程式邏輯閘陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、微控制器、專用電路或任何其他部件。控制器140被配置成控制投影光學器件(Projection Optics Device，POD)以生成圖像並將圖像輸出至光導光學元件(LOE)以投影到眼睛，如將在下面更詳細地描述的。
在一些實施方式中，控制器140可以集成到圖像投影組件110中或者集成到包括圖像投影組件110的設備中，例如眼鏡、頭戴式顯示器或另一設備。在一些實施方式中，控制器140可以位於遠離圖像投影組件110的位置。例如，圖像投影組件110可以包括被配置成與控制器140通信的有線或無線通訊設備。作為示例，控制器140可以被包括作為移動設備或者與圖像投影組件110或包括圖像投影組件110的設備分離的其他計算設備的一部分。
眼睛跟蹤系統600是可選的，並且被配置成跟蹤用戶的眼睛180的瞳孔的位置，並且向控制器140提供相應的位置資訊。在一些實施方式中，眼睛跟蹤系統600可以包括例如攝像裝置或其他設備，攝像裝置或其他設備可以被配置成跟蹤瞳孔的位置或者生成可以用於確定瞳孔的位置的資訊。
光源檢測系統602是可選的，並且被配置成檢測可能影響光學系統100的光源，例如太陽、街燈、前燈或其他光源，並且被配置成向控制器140提供相應的資訊，例如光源的方向、光源的強度或關於光源的任何其他資訊。作為示例，光源檢測系統602可以包括攝像裝置、紅外檢測器或任何其他設備，其被配置成檢測光學系統100外部的光源或者被配置成生成可以由控制器140用於識別和確定光源的特性(例如，方向、強度或關於光源的任何其他資訊)的資訊。
圖像投影組件110包括投影光學器件(POD)112和光導光學元件(LOE)114，並且圖像投影組件被配置成利用1維(1-Dimensional，1D)或2維(2-Dimensional，2D)瞳孔擴展將圖像投影到用戶的眼睛180上。
POD 112包括圖像生成器200、準直光學器件300或有時被包括 在圖像投影組件中的其他部件(例如空間光調變器(Spatial Light Modulator，SLM))。在一些實施方式中，可以將這些部件中的一些或全部佈置在一個或更多個偏振分束器(Polarizing Beam Splitter，PBS)立方體或其他棱鏡裝置的表面上。圖像生成器200包括提供照射(例如光束、雷射光束或其他形式的照射)的一個或更多個部件，該照射與要投影到用戶眼睛180上的圖像對應。例如，圖像生成器200包括發光二極體(Light Emitting Diodes，LED)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)顯示元件、背光液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)面板、微LED顯示器、數位光處理(Digital Light Processing，DLP)晶片、矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)晶片或其他部件。
在POD 112包括SLM(未示出)的情況下，SLM可以被實現為包括諸如OLED顯示元件、背光LCD面板、微LED顯示器、DLP晶片或另一發光部件之類的部件的發光SLM，或者可以被實現為包括諸如LCOS晶片之類的部件的反射SLM。可以在準直光學器件與SLM之間插入分束器立方體塊，以使得能夠將照射遞送至SLM的表面。SLM可以被配置成調變照射的每個像素的投影強度以生成圖像。例如，SLM可以從顯示器的每個像素提供在LOE 114的平面(例如下面描述的主LOE表面116和主LOE表面118的平面)中發散的光束。
替選地，POD 112可以包括諸如快速掃描鏡的掃描裝置，該掃描裝置跨POD 112的圖像平面掃描來自光源的照射，同時照射的強度與基於逐像素的運動同步變化，以針對每個像素投影期望的強度。
POD 112還包括用於將圖像的照射注入LOE 114中的耦入裝置，例如耦入反射器、成角度的耦合棱鏡或任何其他耦入裝置。在一些實施方式中，POD 112與LOE 114之間的耦合可以包括直接耦合，例如POD 112可以與LOE 114的一部分接觸；或者可以包括經由附加的孔徑擴展裝置的耦合，該附加的孔徑擴展裝置用於擴展在LOE 114的平面中通過該孔徑注入圖像的孔徑的尺寸。
LOE 114包括波導，該波導包括不具有光學活性的邊緣以及第一平行主LOE表面116和第二平行主LOE表面118，例如如圖1A至圖4B所示。LOE 114還包括耦出裝置120，該耦出裝置120被配置成將照射引導出LOE 114 以投影到用戶的眼睛180上。在一些實施方式中，耦出裝置120被示為多個平行表面(在本文中也被稱為小平面(facet)1221、1222、1223和1224)，多個平行表面相對於LOE 114的主LOE表面116和主LOE表面118以傾斜角度佈置在LOE 114內。在本文中也可以將小平面1221、1222、1223和1224統稱為小平面122或單獨稱為小平面122。雖然在說明性實施方式中，在圖1A至圖4B中示出了四個小平面1221、1222、1223和1224，但是在其他實施方式中LOE 114可以替選地包括更多數目的小平面122或者更少數目的小平面122。
每個小平面122在小平面122具有高的光透射率的狀態與小平面122具有高的光反射率的狀態之間可選擇性地啟動。作為示例，在一些實施方式中，小平面1221可以被啟動(activate)以具有100%反射率和0%透射率，並且可以被去啟動(deactivate)以具有0%反射率和100%透射率。在一些實施方式中，每個小平面122的反射率和透射率的量可以是可調整的，使得例如小平面1221可以被調整成具有部分反射率和部分透射率，例如具有25%反射率和75%透射率、50%反射率和50%透射率、75%反射率和25%透射率或任何其他量的反射率和透射率。例如，控制器140可以被配置成選擇性地啟動和調整每個小平面122的反射率和透射率。在一些實施方式中，控制器140可以被配置成針對光束的特定角度或角度範圍選擇性地啟動和調整每個小平面122的反射率和透射率，例如對於光束的一些角度或角度範圍的高透射率和對於光束的其他角度或角度範圍的高反射率。
圖像生成器200包括顯示區域2021、2022、2023和2024，這些顯示區域由控制器140可選擇性地啟動以生成以不同角度進入LOE 114並反射離開主LOE表面116和主LOE表面118的對應光束L1、L2、L3和L4。在本文中也可以將顯示區域2021、2022、2023和2024單獨稱為顯示區域202和統稱為顯示區域202。在本文中也可以將光束L1、L2、L3和L4單獨稱為光束L或統稱為光束L。雖然在圖1B、圖2B、圖3B和圖4B的示例圖像生成器200中示出了四個顯示區域202和對應的光束L，但是在其他實施方式中，圖像生成器200可以包括更多或更少數目的顯示區域202和對應的光束L。每個顯示區域202包括可以由控制器140可選擇性啟動的其他顯示元件或一個或更多個像素。在一 些實施方式中，例如，每個顯示區域202包括單個像素。在其他實施方式中，每個顯示區域202可以包括像素組、像素的水平線、像素的垂直線或任何其他像素組。
如圖1A至圖4B所示，例如，光束L通過反射離開主LOE表面116和主LOE表面118而通過LOE 114朝向小平面122行進。例如，主LOE表面116和主LOE表面118可以為行進通過LOE 114的任何光束L提供全內反射(Total Internal Reflection，TIR)。光束L例如由於非活性小平面122的高透射率而行進通過任何非活性小平面122。當光束L遇到活性小平面122時，光束L由於活性小平面122的高反射率而被活性小平面122重定向離開LOE 114，例如朝向眼睛180。
圖1A示出了其中顯示區域2021和小平面1221是活性的並且由顯示區域2021生成的光束L1行進通過LOE 114的第一示例場景。在該場景中，顯示區域2022、2023和2024以及小平面1222、1223和1224是非活性的。光束L1反射離開主LOE表面116和主LOE表面118，在反射離開活性小平面1221並被重定向朝向眼睛180之前按順序穿過非活性小平面1224、1223和1222。
圖2A示出了其中顯示區域2022和小平面1222是活性的並且由顯示區域2022生成的光束L2行進通過LOE 114的第二示例場景。在該場景中，顯示區域2021、2023和2024以及小平面1221、1223和1224是非活性的。光束L2反射離開主LOE表面116和主LOE表面118，在反射離開活性小平面1222並被重定向朝向眼睛180之前按順序穿過非活性小平面1224和1223。在該場景中，由於小平面1222是活性且完全反射的(例如100%反射)，因此光束L2不到達小平面1221。在一些實施方式中，小平面1222即使在是活性的情況下也可能不是完全反射的。在這種情況下，光束L2可以到達小平面1221但不被反射，因為小平面1221是非活性的。
圖3A示出了其中顯示區域2023和小平面1223是活性的並且由顯示區域2023生成的光束L3行進通過LOE 114的第三示例場景。在該場景中，顯示區域2021、2022和2024以及小平面1221、1222和1224是非活性的。光束L3反射離開主LOE表面116和主LOE表面118，在反射離開活性小平面1223並被重 定向朝向眼睛180之前穿過非活性小平面1224。在該場景中，由於小平面1223是活性且完全反射的(例如100%反射)，因此光束L3不到達小平面1221和1222。在一些實施方式中，小平面1223即使在是活性的情況下也可能不是完全反射的。在這種情況下，光束L3可以到達小平面1221和1222中的一個或更多個但不被反射，因為小平面1221和1222是非活性的。
圖4A示出了其中顯示區域2024和小平面1224是活性的並且由顯示區域2024生成的光束L4行進通過LOE 114的第四示例場景。在該場景中，顯示區域2021、2022和2023以及小平面1221、1222和1223是非活性的。光束L4在反射離開活性小平面1224並被重定向朝向眼睛180之前反射離開主LOE表面116和主LOE表面118。在該場景中，由於小平面1224是活性且完全反射的(例如100%反射)，因此光束L4不到達小平面1221、1222和1223。在一些實施方式中，小平面1224即使在活性的情況下也可能不是完全反射的。在這種情況下，光束L4可以到達小平面1221、1222和1223中的一個或更多個但不被反射，因為小平面1221、1222和1223是非活性的。
如圖1A至圖4B所示，雖然在每個圖中顯示區域202和小平面122的不同組合是活性的，但是所生成的光束L1、L2、L3和L4各自以不同的角度被引導朝向眼睛180。例如，眼睛180的瞳孔和每個小平面122的相對位置限定了每個顯示區域202可以通過該小平面122朝向眼睛180的瞳孔投影視場(FOV)的哪個部分。在一些實施方式中，為了優化光學系統100的能量效率，對應的顯示區域202僅生成可以通過每個小平面122投影的圖像FOV的部分。例如，對於圖像FOV的特定部分，控制器140可以僅啟動將圖像FOV的該部分引導至眼睛180的瞳孔的位置的顯示區域202和對應的小平面122。
參照圖5，在一些實施方式中，可以選擇性地和順序地啟動顯示區域202和小平面122的組合，以將同一圖像的每個幀的圖像FOV的不同部分投影到眼睛180上。
作為示例，可以在時間T1啟動小平面1221和顯示區域2021以將第一幀的圖像FOV的第一部分引導到眼睛180上，可以在時間T2啟動小平面1222和顯示區域2022以將第一幀的圖像FOV的第二部分引導到眼睛180上，可 以在時間T3啟動小平面1223和顯示區域2023以將第一幀的圖像FOV的第三部分引導到眼睛180上，可以在時間T4啟動小平面1224和顯示區域2024以將第一幀的圖像FOV的第四部分引導到眼睛180上，可以在時間T5啟動小平面1221和顯示區域2021以將第二幀的圖像FOV的第一部分引導到眼睛180上，可以在時間T6啟動小平面1222、顯示區域2022以將第二幀的圖像FOV的第二部分引導到眼睛180上，可以在時間T7啟動小平面1223和顯示區域2023以將第二幀的圖像FOV的第三部分引導到眼睛180上，可以在時間T8啟動小平面1224、顯示區域2024以將第二幀的圖像FOV的第四部分引導到眼睛180上等。
如上所述，圖像的第一幀的圖像FOV的部分可以在時間T1-T4期間被順序地生成並被引導到眼睛180上，而圖像的第二幀的圖像FOV的部分可以在時間T5-T8期間被生成並被引導到眼睛180上。時間T1-T8可以包括被配置成提供用於將圖像的幀投影到眼睛180上的目標畫面播放速率的任何時間單位。例如，時間T1-T8可以是毫秒(ms)或任何其他測量單位。
在活性小平面122是完全反射的並且所有其他小平面122是完全透射的情況下，由於每次僅利用一個活性小平面122和一個對應的顯示區域202來將圖像FOV的部分投影到眼睛180上，因此相比於具有靜態半反射小平面的光學系統，POD 112的能量效率得到提高，因為由圖像生成器200生成的光束的可能100%或接近100%被活性小平面122朝向眼睛180反射出LOE 114。
例如，一些LOE包括被配置成將在LOE內以不同角度傳播的光束引導出LOE的半反射小平面。在這些LOE中，僅特定角度的光束將被每個小平面反射，而其他角度將被允許穿過這些小平面。由於這種效應，由POD提供給LOE的部分光可能被多於一個小平面反射，即使這部分光不被引導朝向用戶的眼睛，這也可能導致POD中的功率浪費和效率低下。
另外，與具有靜態半反射小平面的LOE的光學系統相比，使用可選擇性啟動的小平面122和顯示區域202使得光學系統100能夠為每個小平面122提供更大的可獲得圖像FOV。例如，取決於光束反射的角度，每個靜態半反射小平面僅能夠向眼睛提供與特定圖像FOV對應的光束。由於小平面122在被啟動時可以是完全反射的，因此更大的可獲得圖像FOV是可能的，因為小平面 122可以從更大數目的角度重定向光。
在一些實施方式中，可以由控制器140將小平面122啟動成半反射狀態，其類似於上述靜態半反射小平面，其中僅特定角度的光束將被每個小平面122反射，而其他角度將被允許穿過每個小平面122，使得由POD 112提供給LOE 114的部分光可能被多於一個小平面反射，雖然這部分光不被引導朝向用戶的眼睛。例如，在一些實施方式中，可以由控制器140啟動小平面122以模仿如上所述的靜態半反射小平面的功能。
參照圖6A和圖6B，在一些實施方式中，控制器140可以利用從眼睛跟蹤系統600接收到的位置資訊來確定眼睛180的瞳孔182的位置，並且啟動顯示區域202和小平面122的對應組合，以將圖像FOV的各部分朝向眼動框(Eye Motion Box，EMB)的與眼睛180的瞳孔182的所確定位置對應的部分184進行投影。例如，在圖6A和圖6B中示出了通過活性小平面1222朝向眼睛180所投影的圖像FOV的部分與生成通過EMB的該部分184投影的圖像FOV的部分的圖像生成器200的對應顯示區域2022之間的關係。
光束204和光束206連接眼睛180的瞳孔182和小平面1222的邊緣。眼睛跟蹤系統600生成與瞳孔182相對於LOE 114的位置對應的位置資訊，並且將該位置資訊提供給控制器140。控制器140使用位置資訊確定光束204和光束206相對於LOE 114需要行進以被投影到EMB的與瞳孔182的位置對應的部分184上的角度和方向。例如，控制器140可以被配置成確定光束204和光束206相對於LOE 114的主LOE表面116需要反射離開小平面1222的角度208和角度210。光束204與光束206之間的角度212限定通過小平面1222投影到瞳孔182中的圖像FOV的擴展。可以例如使用幾何光學定律(例如光反射和折射的幾何定律)將光束204相對於主LOE表面116的角度208和光束206相對於主LOE表面116的角度210轉換成光束204和光束206與POD 112出口處的投影儀光軸214的對應角度。如圖6A所示，在POD 112的出口相對於投影儀光軸214處，角度208對應於角度216，並且角度210對應於的角度218。例如，在其中當朝向EMB或眼睛瞳孔射出時圖像FOV中心方向與主LOE表面116正交並且其中圖像FOV中心方向與POD 112的光軸重合的系統中，角度 216等於90度減去角度208並且角度218等於90度減去角度210。
然後，根據以下式(1)和式(2)，可以應用失真定律，以經由準直光學器件300的焦距、角度α(即角度218)和角度β(即角度216)來確定啟動的顯示區域2022的座標X1和X2：
X1=f×tan(α) (1)
X2=f×tan(β) (2)
以這種方式，可以優化圖像投影組件110的能量使用並且可以提高光學系統100的能量效率，因為能量用於僅照射瞳孔182的位置。
參照圖7A和圖7B，在一些實施方式中，例如，如果不存在眼睛跟蹤系統600或沒有有效的眼睛跟蹤系統600，控制器140可能無法獲得關於瞳孔182的位置資訊以進行使用。在這種實施方式中，瞳孔182的實際位置對於控制器140是未知的。在這樣的情況下，代替使用EMB的與瞳孔182的實際位置對應的部分184，而是使用EMB的較大部分186進行計算。在一些實施方式中，部分186對應於在光學系統100的操作期間瞳孔182可以位於其中的整個EMB，而部分184僅對應於EMB的一部分。使用部分186來代替部分184作為目標，控制器140可以以與以上針對圖6A和圖6B描述的方式類似的方式確定與所需要的光束對應的角度，並且相應地啟動對應的小平面122和顯示區域202。
在一些實施方式中，控制器140可以確定需要啟動多個顯示區域202以朝向EMB的部分186投影圖像FOV的一部分。在這樣的情況下，控制器140可以被配置成選擇性地啟動所確定的顯示區域202中的每一個，或者在一些實施方式中僅選擇性地啟動對EMB的部分186進行照射所需的顯示區域202中的每一個的選擇像素，例如被配置成啟動如圖7B所示的組合顯示區域220。例如，顯示區域220包括顯示區域2021的一部分和顯示區域2022的一部分。在一些實施方式中，即使在存在眼睛跟蹤系統600的情況下，對組合顯示區域220的啟動也可以與圖6A和圖6B的實施方式一起使用。例如，在一些實施方式中，所確定的瞳孔182的位置可能需要控制器140啟動多個顯示區域202的部分。
在一些實施方式中，控制器140可以確定需要針對每個顯示區域202順序地啟動多個小平面122，以將對應的圖像FOV提供給瞳孔182在EMB 186中的每個可能位置。例如，可以由控制器140啟動特定顯示區域202以將特定圖像FOV或特定圖像FOV的一部分提供給眼睛180。對於被啟動的特定顯示區域202，每個小平面122被配置成當被啟動時將圖像FOV引導到不同的位置上。在相對於瞳孔182的位置存在不確定性的情況下，可以順序地啟動小平面122中的至少一些，以確保對應的圖像FOV被引導至瞳孔182在EMB 186中的位置的子集。
在一些情況下，例如取決於LOE 114中的光的角度，僅小平面122中的一些可以被配置成將來自特定顯示區域202的光引導到EMB 186上，而其他小平面122可以被配置成將來自特定顯示區域202的光引導到EMB 186之外。在一些實施方式中，可以僅順序地啟動被配置成將來自特定顯示區域202的光引導到EMB 186上的一組小平面122，以將來自特定顯示區域202的圖像FOV引導到EMB 186的瞳孔182可能位於的每個部分上，而可以不啟動對於特定顯示區域202不將圖像FOV引導到EMB 186上的其他小平面122。在一些實施方式中，例如，由於每個顯示區域202以不同的角度向LOE 114和小平面122提供光，因此對於每個顯示區域202可能需要順序地啟動小平面122的不同分組，以將對應的圖像FOV引導到EMB 186的每個部分上。
參照圖8，在說明性實施方式中，由於活性小平面122是完全反射的，因此可以針對LOE 114的活性小平面122朝向眼睛180投影的可獲得圖像FOV可以顯著大於可以由諸如以上所描述的靜態半反射小平面投影的圖像FOV。這是因為由活性顯示區域202生成的所有光將被僅活性小平面122反射，並且將穿過任何非活性小平面122而不管光束的角度如何，因為非活性小平面是完全透射的。活性小平面122的可獲得圖像FOV僅受LOE 114的主LOE表面116和主LOE表面118的全內反射的限制，而不是在如上所述的半反射小平面的情況中那樣可以反射特定角度的光。
例如，如圖8所示，光束L5和L6由圖像生成器200(圖1A)的對應顯示區域生成，並且被LOE 114的主LOE表面116和主LOE表面118反 射，直到它們到達活性小平面122。在該示例中，光束L5以與主LOE表面116的法線所成的角度124反射離開主LOE表面116，而光束L6以與主LOE表面116的法線所成的角度126反射離開主LOE表面116。光束L5被示出為以淺的角度反射離開活性小平面122，而光束L6被示出為以陡的角度反射離開活性小平面122。在實施方式中，角度124是LOE 114的最大傳播角度，而角度126是LOE 114的全內反射臨界角。例如，角度124可以包括90度、85度或任何其他值。在一些實施方式中，最大可獲得角度124可以基於光束被注入到LOE 114中的方式。角度124和角度126一起限定了可以由單個小平面122提供的最大可獲得圖像FOV。
示例角度124和角度126示出了可獲得圖像FOV，可獲得圖像FOV充分利用了整個活性小平面122並且使得活性小平面122能夠被用於將圖像FOV投影到EMB內的任何位置處的眼睛180上。例如，對於眼睛180的任何位置，可以選擇性地啟動被配置成生成光束的對應顯示區域202以將圖像FOV呈現給眼睛180，所述光束在反射離開活性小平面122時將在LOE 114內以與眼睛180的位置對應的角度反射，並且所述光束在穿過主LOE表面116時被主LOE表面116折射。
由於對於每個可選擇性啟動的小平面122的可獲得圖像FOV大於靜態半反射小平面的可獲得圖像FOV，因此在一些實施方式中，可以利用較少數目的小平面122來提供相同的圖像FOV覆蓋範圍，這樣也提高了光學系統100的效率。
圖9示出了在LOE 114中傳播的示例FOV 136以及共軛FOV 130。FOV 136由於LOE 114的主LOE表面116和主LOE表面118的全內反射而被反射到共軛FOV 130中。如圖9所示，活性小平面122將共軛FOV 130分成兩部分，FOV 132和FOV 134。
在具有上述靜態半反射小平面的LOE中，半反射小平面不能在不影響所得到的圖像的情況下使在LOE中傳播的共軛FOV分開。例如，半反射塗層通常在大的入射角下具有非常高的反射率。由於這種非常高的反射率，以與半反射小平面的角度接近的角度傳播的共軛FOV 130的部分被半反射小平面反 射，並且對重影圖像有貢獻。為了減少這樣的重影圖像的存在，具有帶有半反射小平面的LOE的光學系統可以在FOV 134(例如以淺的角度)內或在FOV 132內(例如足夠大以不能被半反射塗層反射的角度)提供圖像，但不在直到與小平面的角度接近的角度並且包括與小平面的角度接近的角度的完全共軛FOV 130內提供圖像。
在說明性實施方式中，可以使小平面122去啟動，並且甚至在高的入射角度下使其是透明的，使得共軛FOV 130將在不生成重影圖像的情況下傳播通過小平面。與具有半反射小平面的LOE中的FOV相比，這使得能夠如圖8所示針對活性小平面122利用共軛FOV 130來生成更大的圖像FOV。在一個示例場景中，LOE 114可以包括1.8的折射率和33.7度的臨界角。在LOE 114內傳播的FOV可以包括約51.3度的FOV，並且在該示例場景中由LOE 114的活性小平面122輸出的FOV可以包括約93度的FOV。
參照圖10A和圖10B，描述了根據另一實施方式的示例光學系統400。如圖10A和圖10B所示，相似的元件具有與圖1A至圖4B的光學系統100類似的圖式標記。例如，光學系統400包括：圖像投影組件410，其包括POD 412和LOE 414；控制器440；以及與光學系統100的上述部件類似的其他部件。LOE 414包括主LOE表面416和主LOE表面418以及耦出裝置420，該耦出裝置420包括小平面4221、4222、4223和4224。在圖10A和圖10B的實施方式中，圖像投影組件410還包括設置在POD 412與LOE 414之間的LOE 500。
LOE 500包括耦出裝置502，該耦出裝置502包括小平面5041、5042、5043、5044、5045、5046和5047，在本文中也可以將小平面5041、5042、5043、5044、5045、5046和5047統稱為小平面504或單獨稱為小平面504。雖然在圖10A和圖10B的示例光學系統400中示出為包括七個小平面504，但是在其他實施方式中，LOE 500可以替選地包括更多或更少數目的小平面504。
LOE 500和小平面504用於LOE出射瞳孔的2D擴展。在一些實施方式中，小平面504可以包括靜態半反射小平面，靜態半反射小平面包括諸如上述半反射小平面的介電塗層。在其他實施方式中，小平面504可以替選地包括與圖1A至圖4B的小平面122類似的可選擇性啟動的小平面，並且可以由 控制器440以與以上參考小平面122(例如參考具有100%透射率和0%反射率的非活性狀態、具有0%透射率和100%反射率的活性狀態、或者具有部分透射率和部分反射率的另一狀態)所描述的方式類似的方式可選擇性地啟動。
參照圖11A和圖11B，描述了光學系統400的另一實施方式。在圖11A和圖11B的實施方式中，圖像投影組件410還包括混合器506，該混合器包括LOE 414內部的半反射表面，該半反射表面平行於主LOE表面416和主LOE表面418。混合器506使LOE 414中的光束分開，如圖11A中的實線箭頭和虛線箭頭所示。混合器506的分開使得圖像投影組件410能夠完全填充LOE 414的孔徑。
參照圖12，在示例比較場景中，一個或更多個外部光源700和702可以生成進入LOE 714中的光束。該場景中的LOE 714包括靜態半反射小平面7221、7222、7223和7224。如圖12所示，當來自外部光源700的光束724進入LOE 714時，其在小平面7224處分開，其中第一部分726穿過小平面7224並離開LOE 714，並且第二部分728反射離開小平面7224並傳播通過LOE 714。如圖12所示，雖然第一部分726不影響眼睛180，而第二部分728通過小平面7222朝向眼睛180被引導出LOE 714。通過該場景中的LOE 714使光束724的第二部分728到眼睛180上的傳播和引導可以致使重影圖像被投影到眼睛180上。重要的是要注意，在大多數情況下，重影圖像是由來自外部光源的光束被LOE的多個小平面反射而產生的，其中來自單個小平面的反射本身不會將光束朝向用戶的眼睛引導出LOE。
參照圖13，在另一示例場景中，示出了LOE 114。在該示例中，因為小平面1224是非活性的，光束724不被小平面1224分開，而是在不影響眼睛180的情況下穿過LOE 114。另外，由於活性小平面122(在該示例場景中為小平面1222)是完全反射的，因此由外部光源702生成的光束730在LOE 114內反射但不分開並且不被小平面1222引導朝向眼睛180。由於小平面1222是僅有的活性小平面，光束724和光束730不產生重影圖像。
參照圖14，在另一示例場景中，外部光源700生成準直光束730，其中每個光束732、734和738以相同的角度進入LOE 114的不同部分。光束 730例如由於它們在LOE 114內傳播的角度而在LOE 114的主LOE表面116上經歷菲涅耳(Fresnel)反射。例如，由於光束730進入LOE 114的角度，它們將不會以與光束724在圖13的示例場景中相同的方式穿過主LOE表面116。在這樣的情況下，即使僅具有單個活性小平面1222仍然可能致使重影圖像被引導朝向眼睛180的瞳孔182，例如，如由光束734所示。然而，如果小平面1221和1223中的任一個是活性的，則對應的光束732和光束736將不會被引導朝向眼睛180的瞳孔182，並且不會發生重影圖像。
外部光源700的位置可以由控制器140使用光源檢測系統602(圖1A)來確定，而瞳孔182的位置可以由控制器140使用眼睛跟蹤系統600(圖1A)來確定。基於外部光源700和瞳孔182的已知位置，控制器140被配置成確定哪些小平面122可以將重影圖像投影到瞳孔182上。在一些實施方式中，控制器140可以被配置成在生成圖像時跳過由於外部光源700而對重影圖像有貢獻的這些小平面122的啟動。在一些實施方式中，控制器140可以被配置成調整由於外部光源700而對重影圖像有貢獻的這些小平面122的反射率，其中例如可以將小平面122設置成具有小於100%的反射率，從而以具有用於將所生成的圖像投影到瞳孔182上的減小的可獲得FOV為代價來減弱重影圖像。
參照圖15，在示例比較場景中，LOE 814接收來自POD(未示出)的光束824。在該示例比較場景中，LOE 814包括靜態半反射小平面8221、8222、8223和8224。當光束824傳播通過LOE 814時，光束824可以被小平面822中的一個或更多個分成具有不同傳播角度的多個部分。例如，如圖15所示，光束824被半反射小平面8224分成沿著與光束824相同的傳播路徑延續的第一部分826(例如投影圖像)以及具有改變的傳播路徑和角度的第二部分828(例如重影光束)。在一些情況下，光束824的第一部分826和第二部分828可以使得重影圖像通過小平面822中的一個或更多個被投影到眼睛180上。例如，如圖15所示，第二部分828被小平面8223部分地反射到眼睛180上，而第一部分826被小平面8222部分地反射到眼睛180上，致使第一部分826的圖像和第二部分828的重影圖像二者同時投影到眼睛180上。
在說明性實施方式中，所公開的具有可選擇性啟動的小平面122 的LOE 114克服了該問題，因為只有將光束引導到眼睛180上的小平面需要是活性的，才使得光束沒有機會被分開。另外，由於可以將活性小平面設置成100%反射率，同時可以將非活性小平面設置成100%透射率，因此從POD 112接收的光束將被活性小平面122完全反射出LOE 114，並且不以將導致重影圖像的任何有意義方式被非活性小平面122影響。
參照圖16A至圖16C，描述了光學系統400的示例實施方式。在圖16A至圖16C的實施方式中，圖像投影組件410還包括設置在POD 412與LOE 414之間的LOE 900。
LOE 900包括耦出裝置902，耦出裝置902包括小平面9041、9042、9043、9044、9045、9046和9047，在本文中也可以將小平面9041、9042、9043、9044、9045、9046和9047統稱為小平面904或單獨稱為小平面904。雖然在圖16A至圖16C的示例光學系統400中示出為包括七個小平面904，但是在其他實施方式中，LOE 900可以替選地包括更多或更少數目的小平面904。
LOE 900和小平面904用於LOE出射瞳孔的2D擴展。在圖16A至圖16C的實施方式中，小平面904包括與圖1A至圖4B的小平面122類似的可選擇性啟動的小平面，並且可以由控制器440以與以上參考小平面122(例如參考具有100%透射率和0%反射率的非活性狀態、具有0%透射率和100%反射率的活性狀態、或者具有部分透射率和部分反射率的另一狀態)所描述的方式類似的方式可選擇性地啟動。另外，在圖16A至圖16C的實施方式中，小平面904還包括可選擇性啟動的區段908(例如由實線指示的小平面9043的活性區段)，控制器440可以單獨啟動或去啟動該區段908而不啟動整個小平面904。在一些實施方式中，LOE 414的小平面422還可以包括可選擇性啟動的區段910(例如由實線指示的小平面4223的活性區段)，控制器440可以單獨啟動或去啟動該區段910而不啟動整個小平面422。
如圖16C所示，POD 412包括圖像生成器1000，該圖像生成器1000包括佈置成網格的顯示區域1002。在一些實施方式中，每個顯示區域1002可以對應於圖像生成器1000的像素。在其他實施方式中，每個顯示區域1002可以對應於圖像生成器1000的像素組。控制器440可選擇性地啟動每個顯示區域 1002，以經由出射孔徑906將圖像投影到LOE 900中。例如，在一些實施方式中，可以啟動一個或更多個顯示區域1002以投影特定FOV的圖像。
如圖16B所示，對於LOE 900中的單個啟動小平面904和區段908以及LOE 414中的單個啟動小平面422和區段910，由具有眼睛跟蹤系統600(圖1A)的光學系統中的POD 412的出射孔徑906和瞳孔182的位置來限定朝向眼睛180的、沿X軸的投影FOV。
通過知道瞳孔182的位置，控制器440可以以與以上針對圖6A和圖6B所描述的方式類似的方式來計算將光束引導朝向瞳孔182的位置所需的角度。所計算的角度限定需要被啟動以將光束從出射孔徑906引導朝向EMB的與瞳孔182的所確定位置對應的部分912的顯示區域1002、小平面904、區段908、小平面422和區段910。在該實施方式中，與由圖6A和圖6B的實施方式的控制器440執行的計算相比，由於添加了LOE 900，可能需要附加的計算。例如，可以利用或擴展上述式(1)和式(2)的失真定律來計算每個光束從顯示區域1002到出射孔徑906、從出射孔徑906到區段908、從區段908到區段910以及從區段910到EMB的部分912的角度。
在不具有眼睛跟蹤系統600的光學系統中，可以使用EMB的較大部分186(圖7A)以與以上參照圖7A和圖7B所描述的方式類似的方式來計算光束角度和方向。
參照圖17，現在將描述用於操作光學系統100的示例過程，該示例過程包括對可選擇性啟動的小平面122和可選擇性啟動的顯示區域202的控制。該過程可以至少部分地由控制器140、眼睛跟蹤系統600、POD 112和LOE 114來執行，或者可以至少部分地由光學系統100的任何其他部分來執行。
圖17的過程包括步驟1100至步驟1106。雖然在本文中將圖17的過程描述為具有特定步驟或步驟的特定順序，但是其他實施方式中，所述過程可以替選地以任何循序執行步驟、可以包括附加步驟、可以包括更少的步驟或者可以僅執行下面描述的步驟的一部分。
在步驟1100處，控制器140確定EMB的目標部分。例如，在一 些實施方式中，如以上參照圖6A和圖6B所描述的，控制器140可以使用從眼睛跟蹤系統600獲得的位置資訊將目標部分確定為EMB的部分184。在一些實施方式中，例如，在不包括眼睛跟蹤系統600或眼睛跟蹤系統600不可用的情況下，如以上參照圖7A和圖7B所描述的，控制器140可以將目標部分確定為EMB的部分186。
在步驟1102和步驟1104處，控制器140識別圖像生成器200的顯示區域202和LOE 114的小平面122，顯示區域202和小平面122被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向EMB的目標部分。例如，如以上實施方式中所描述的，可以由控制器140識別小平面122和對應的顯示區域202。雖然步驟1102和步驟1104被示為以特定循序執行，但是可以使用任何其他順序。另外，在一些實施方式中，步驟1102和步驟1104可以包括單個步驟。
在步驟1106處，控制器140選擇性地啟動所識別的小平面122和所識別的顯示區域202以將光束引導朝向眼動框的目標部分，例如如圖1A至圖4B或如上所述的其他實施方式所示。
本文中使用的術語僅用於描述特定實施方式的目的，並且不旨在限制本發明。如本文中所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數形式“一(a)”、“一個(an)”和“該(the)”也旨在包括複數形式。還應當理解，當在本說明書中使用術語“包括”和/或“包含”時，其指定了所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但並不排除一個或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組的存在或添加。
所附請求項中的所有裝置或步驟加功能元件(如果有的話)的對應結構、材料、動作和等同物旨在包括用於與具體要求保護的其他要求保護的元件結合執行功能的任何結構、材料或動作。已經出於說明和描述的目的呈現了本發明的所公開的實施方式，但是這並不旨在是窮盡的或者限於所公開的形式的發明。在不脫離本發明的範圍和主旨的情況下，許多修改和變型對於本領域的普通技術人員將是明顯的。選擇和描述這些實施方式是為了最好地說明本發明的原理和實際應用，並且使得本領域的其他普通技術人員能夠理解本發明的具有適合於所考慮的特定用途的各種修改的各種實施方式。
180:眼睛
400:光學系統
410:圖像投影組件
412:投影光學器件(POD)
414,500:光導光學元件(LOE)
416,418:主LOE表面
420:耦出裝置
4221,4222,4223,4224:小平面
440:控制器
X,Y,Z:軸

Claims (19)

  1. 一種裝置，包括至少一個處理器，所述至少一個處理器被配置成：
    確定眼動框的目標部分；
    對相對於光導光學元件的主表面以傾斜角度佈置在所述光導光學元件內的多個小平面中的小平面進行識別，識別的小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向所述眼動框的目標部分，其中，所述識別的小平面能夠在至少第一狀態與第二狀態之間選擇性地啟動，在所述第一狀態中，所述識別的小平面被配置成使得所述光束的至少一部分能夠透射通過所述識別的小平面，在所述第二狀態中，所述光束的至少一部分被所述識別的小平面反射；
    識別圖像生成器的多個顯示區域中的顯示區域，識別的顯示區域被配置成將所述光束以某個角度注入到所述光導光學元件中，其與所述識別的小平面相結合地被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分；以及
    選擇性地將所述識別的小平面從所述第一狀態啟動到所述第二狀態，並且選擇性地啟動所述識別的顯示區域，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  2. 如請求項1所述的裝置，其中，所述多個顯示區域中的每個顯示區域被配置成將光束以不同的角度注入到所述光導光學元件中。
  3. 如請求項2所述的裝置，其中：
    所述光束包括第一光束；
    所述小平面包括所述多個小平面中的第一小平面；
    所述顯示區域包括所述多個顯示區域中的第一顯示區域，所述第一小平面和所述第一顯示區域一起限定第一組合，所述第一顯示區域被配置成將所述第一光束以第一角度注入到所述光導光學元件中；
    所述至少一個處理器被還被配置成：
    識別所述多個小平面中的第二小平面和所述多個顯示區域中的第二顯示區域，所述第二小平面和所述第二顯示區域一起限定第二組合，所述第二顯示區域被配置成將包括所述圖像視場的至少第二部分的第二光束以第二角度注入到所述光導光學元件中，其與所述第二小平面相結合地被配置成將所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分；並且
    順序地對所述第一組合和所述第二組合進行啟動和去啟動以順序地將所述第一光束和所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  4. 如請求項3所述的裝置，其中，順序地對所述第一組合和所述第二組合進行啟動和去啟動以順序地將所述第一光束和所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分包括：
    將所述第一小平面設置成所述第二狀態；
    將所述第二小平面設置成所述第一狀態；
    啟動所述第一顯示區域，以將所述第一光束以所述第一角度注入到所述光導光學元件中；
    將所述第一小平面設置成所述第一狀態；
    將所述第二小平面設置成所述第二狀態；以及
    啟動所述第二顯示區域，以將所述第二光束以所述第二角度注入到所述光導光學元件中。
  5. 如請求項1所述的裝置，其中，確定所述眼動框的目標部分包括：
    從眼睛跟蹤系統獲得位置資訊，所述眼睛跟蹤系統被配置成監測眼睛的瞳孔的位置；以及
    至少部分地基於所獲得的位置資訊來確定所述眼動框的目標部分。
  6. 如請求項1所述的裝置，其中：
    所述小平面包括第一小平面；
    所述多個小平面包括第一多個小平面；
    所述光導光學元件包括第一光導光學元件；
    所述至少一個處理器還被配置成識別第二光導光學元件的第二多個小平面中的第二小平面，所述第二光導光學元件設置在所述圖像生成器與所述第一光導光學元件之間；
    所述識別的顯示區域被配置成：將所述光束經由所述第二光導光學元件注入到所述第一光導光學元件中，以結合所述第一小平面和所述第二小平面將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分；以及
    選擇性地啟動所述識別的小平面和所述識別的顯示區域以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分包括：選擇性地啟動所述第一小平面、所述第二小平面和所述識別的顯示區域，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  7. 如請求項1所述的裝置，其中：
    所述小平面包括第一小平面；
    所述至少一個處理器還被配置成：
    確定外部光源正在將外部光束注入到所述光導光學元件中；以及
    至少部分地基於所述外部光源正在將所述外部光束注入到所述光導光學元件中的確定來選擇性地對所述多個小平面中的第二小平面進行去啟動。
  8. 如請求項7所述的裝置，其中，選擇性地對所述第二小平面進行去啟動包括將所述第二小平面設置成完全透射狀態和將所述第二小平面設置成部分透射狀態中的一者。
  9. 如請求項7所述的裝置，其中：
    確定所述外部光源正在將所述外部光束注入到所述光導光學元件中包括從光源檢測系統獲得與所述外部光源對應的位置資訊；以及
    至少部分地基於所述外部光源正在將所述外部光束注入到所述光導光學元件中的確定來選擇性地對所述多個小平面中的第二小平面進行去啟動包括：
    至少部分地基於所述位置資訊來確定所述外部光束被引導朝向所述第二小平面；以及
    至少部分地基於所述外部光束被引導朝向所述第二小平面的確定來選擇性地對所述第二小平面進行去啟動。
  10. 如請求項1所述的裝置，其中：
    所述小平面包括多個區段，所述多個區段中的每個區段是能夠單獨啟動的以引導來自所述圖像生成器的光束；
    識別所述小平面包括：識別所述多個區段中的被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分的區段；並且
    選擇性地啟動所述識別的小平面包括：選擇性地啟動識別的區段，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分，當所述識別的小平面被選擇性地啟動時，所述小平面中的至少一個其他區段是非活性的。
  11. 一種方法，包括：
    確定眼動框的目標部分；
    對相對於光導光學元件的主表面以傾斜角度佈置在所述光導光學元件內的多個小平面中的小平面進行識別，識別的小平面被配置成將包括圖像視場的至少一部分的光束引導朝向所述眼動框的目標部分，其中，所述識別的小平面能夠在至少第一狀態與第二狀態之間選擇性地啟動，在所述第一狀態中，所述識別的小平面被配置成使得所述光束的至少一部分能夠透射通過所述識別的小平面，在所述第二狀態中，所述光束的至少一部分被所述識別的小平面反射；
    識別圖像生成器的多個顯示區域中的顯示區域，識別的顯示區域被配置成將所述光束以某個角度注入到所述光導光學元件中，其與所述識別的小平面相結合地被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分；以及
    選擇性地將所述識別的小平面從所述第一狀態啟動到所述第二狀態，並且選擇性地啟動所述識別的顯示區域，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  12. 如請求項11所述的方法，其中：
    所述光束包括第一光束；
    所述小平面包括所述多個小平面中的第一小平面；
    所述顯示區域包括所述多個顯示區域中的第一顯示區域，所述第一小平面和所述第一顯示區域一起限定第一組合，所述第一顯示區域被配置成將所述第一光束以第一角度注入到所述光導光學元件中；
    所述方法還包括：
    識別所述多個小平面中的第二小平面和所述多個顯示區域中的第二顯示區域，所述第二小平面和所述第二顯示區域一起限定第二組合，所述第二顯示區域被配置成將包括所述圖像視場的至少第二部分的第二光束以第二角度注入到所述光導光學元件中，其與所述第二小平面相結合地被配置成將所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分；並且
    順序地對所述第一組合和所述第二組合進行啟動和去啟動以順序地將所述第一光束和所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  13. 如請求項12所述的方法，其中，順序地對所述第一組合和所述第二組合進行啟動和去啟動以順序地將所述第一光束和所述第二光束引導朝向所述眼動框的目標部分包括：
    將所述第一小平面設置成所述第二狀態；
    將所述第二小平面設置成所述第一狀態；
    啟動所述第一顯示區域，以將所述第一光束以所述第一角度注入到所述光導光學元件中；
    將所述第一小平面設置成所述第一狀態；
    將所述第二小平面設置成所述第二狀態；以及
    啟動所述第二顯示區域，以將所述第二光束以所述第二角度注入到所述光導光學元件中。
  14. 如請求項13所述的方法，其中：
    所述小平面包括第一小平面；
    所述多個小平面包括第一多個小平面；
    所述光導光學元件包括第一光導光學元件；
    所述方法還包括：識別第二光導光學元件的第二多個小平面中的第二小平面，所述第二光導光學元件設置在所述圖像生成器與所述第一光導光學元件之間；
    所述識別的顯示區域被配置成：將所述光束經由所述第二光導光學元件注入到所述第一光導光學元件中，以結合所述第一小平面和所述第二小平面將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分；並且
    所述方法還包括：選擇性地啟動所述識別的小平面和所述識別的顯示區域以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分包括：選擇性地啟動所述第一小平面、所述第二小平面和所述識別的顯示區域以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  15. 如請求項13所述的方法，其中：
    所述小平面包括第一小平面；並且
    所述方法還包括：
    確定外部光源正在將外部光束注入到所述光導光學元件中；以及
    至少部分地基於所述外部光源正在將所述外部光束注入到所述光導光學元件中的確定來選擇性地對所述多個小平面中的第二小平面進行去啟動，對所述第二小平面的選擇性去啟動包括將所述第二小平面設置成完全透射狀態和將所述第二小平面設置成部分透射狀態中的一者。
  16. 如請求項11所述的方法，其中：
    所述小平面包括多個區段，所述多個區段中的每個區段是能夠單獨啟動的以引導來自所述圖像生成器的光束；
    識別所述小平面包括：識別所述多個區段中的被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分的區段；並且
    選擇性地啟動所述識別的小平面包括：選擇性地啟動識別的區段，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分，當所述識別的小平面被選擇性地啟動時，所述小平面中的至少一個其他區段是非活性的。
  17. 一種光學系統，包括：
    光導光學元件，其包括多個小平面，每個小平面能夠在至少第一狀態與第二狀態之間選擇性地啟動，在所述第一狀態中，所述小平面被配置成使得光束能夠透射通過所述小平面，在所述第二狀態中，所述小平面被配置成反射所述光束，所述多個小平面被配置成當處於所述第二狀態時將與圖像視場對應的光束引導朝向眼動框的目標部分；
    圖像生成器，其包括多個顯示區域，所述顯示區域能夠選擇性地啟動，以將與所述圖像視場對應的光束以不同的角度注入到所述光導光學元件中；以及
    控制器，其被配置成：
    識別所述多個小平面中的小平面，識別的小平面被配置成將包括所述圖像視場的至少一部分的光束引導朝向所述眼動框的目標部分；
    識別所述多個顯示區域中的顯示區域，識別的顯示區域被配置成將包括所述圖像視場的至少一部分的光束以某個角度注入到所述光導光學元件中，其與所述識別的小平面相結合地被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分；以及
    選擇性地將所述識別的小平面從所述第一狀態啟動到所述第二狀態，並且選擇性地啟動所述識別的顯示區域，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分。
  18. 如請求項17所述的光學系統，其中：
    所述光學系統還包括光源檢測系統，所述光源檢測系統被配置成向所述控制器提供關於外部光源的資訊；並且
    所述控制器還被配置成：
    至少部分地基於由所述光源檢測系統提供的資訊來確定所述外部光源正在將外部光束注入到所述光導光學元件中；以及
    至少部分地基於所述外部光源正在將所述外部光束注入到所述光導光學元件中的確定來選擇性地對所述多個小平面中的第二小平面進行去啟動，對所述第二小平面的選擇性去啟動被配置成：在所述外部光束穿過所述光導光學元件時抑制所述外部光束從所述第二小平面反射出去。
  19. 如請求項17所述的光學系統，其中：
    所述小平面包括多個區段，所述多個區段中的每個區段是能夠單獨啟動的以引導來自所述圖像生成器的光束；
    識別所述小平面包括：識別所述識別的小平面的多個區段中的被配置成將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分的區段；並且
    選擇性地啟動所述識別的小平面包括：選擇性地啟動所述識別的小平面中的所述識別的區段，以將所述光束引導朝向所述眼動框的目標部分，當所述識別的小平面被選擇性地啟動時，所述小平面中的至少一個其他區段是非活性的。
TW112103359A 2022-02-08 2023-01-31 包括可選擇性啟動的小平面的光學系統 TW202346970A (zh)

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