TWI540339B - 用於雷射掃瞄虛擬圖像顯示之虛擬圖像投影機、方法及頭戴顯示設備 - Google Patents

Description

用於雷射掃瞄虛擬圖像顯示之虛擬圖像投影機、方法及頭戴顯示設備

本發明係關於雷射掃瞄虛擬圖像顯示。

緊密的顯示系統可耦接至護眼罩、頭罩或其他眼鏡中。該等配置使該佩戴者能夠自電腦、媒體播放機或其他電子設備秘密且移動地觀看圖像。當系統適合於同時顯示兩個不同圖像(亦即，每一個眼睛顯示一個圖像)時，該系統可用於立體顯示(例如，虛擬實境)應用。

由於人眼不能集中於距離小於幾公分之圖像，所以緊密的顯示系統可經配置以將該顯示圖像提供為虛擬圖像，例如，定位於距離眼睛大於幾公分形成於焦面板中之圖像。該領域中一個挑戰在於，使用緊密的、穩健的光學佈置形成此類圖像，該圖像亦提供合適的圖像解像度及保真度。

本案之一個實施例提供一種虛擬圖像投影機。該投影機包含：雷射器，該雷射器經配置以形成狹窄光束；第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件；第一改向光學器件及第二改向光學器件；以及控制器。該第一膨脹光學器件及該第二膨脹光學器件各自具有繞射光柵。該第一膨脹光學器件經佈置以接收該狹窄光束及將一維膨脹光束投影至該第二膨脹光學器件中。該第二膨脹光學器件經佈置以接收該一維膨脹光束及投影二維膨脹光束，從而提供該虛擬圖像。該第一改向光學器件及該第二改向光學器件各自可操作性地耦接至轉換器。該第一改向光學器件經佈置以將該狹窄光束依第一進入角導引至該第一膨脹光學器件中。該第二改向光學器件經配置以將該一維膨脹光束依第二進入角導引至該第二膨脹光學器件中。該控制器經配置以偏置轉換器，以改變該第一進入角及該第二進入角。

提供上述發明內容係為了以簡化形式介紹本案中之選定部分，該部分在下文將作進一步描述。此舉並非意謂著識別該請求標的之關鍵特徵或基本特徵。實情為，該請求標的僅由申請專利範圍定義，且該請求標的並不限於解決本文所述之任何缺陷之實施。

現藉由實例且結合上文列出的說明性實施例描述本案之標的。同等地識別且以最小重複性描述在一或更多實施例中可能實質相同之部件、程序步驟及其他元件。然而，應注意，同等識別之元件亦可在一定程度上不同。另外，應注意，本案所包括之圖式為示意性的且通常未按比例繪製。實情為，圖式中所示之各種繪圖比例尺、長寬比及部件數目可能被故意扭曲，以使某些特徵或關係更易於理解。

第1圖圖示一個實施例中之示例性頭戴顯示設備10。設備10為視訊顯示眼鏡之實例。設備10可能極類似於一副普通眼鏡或太陽眼鏡。然而，該設備包括投影機12A及投影機12B，投影機12A及投影機12B投影虛擬顯示圖像以供佩戴者觀看。更特定言之，在佩戴者之眼睛前方直接投影虛擬顯示圖像。為此，設備10包括可穿戴裝置14，可穿戴裝置14經配置以在佩戴者之眼睛前方較短距離處定位投影機，如下文所作進一步描述。在說明性實施例中，可穿戴裝置採取習知眼鏡框之形式。在一個實施例中，每一投影機可投影長寬比為16:9之圖像，該圖像將展現給佩戴者，好像該圖像之對角線長度為21吋且在伸臂可及之處觀看該圖像。設備10亦包括控制器16，控制器16控制投影機之內部部件部分以形成虛擬顯示圖像，如下文作進一步描述。

在一個實施例中，投影機12A及投影機12B可投影無限遠物件之虛擬顯示圖像，在該情況下人眼晶體調整為無限或接近無限之焦距，以聚焦於此種物件上。此外，投影機可至少部分地透明，以使佩戴者可看見外部物件以及虛擬顯示圖像。在第1圖所示實施例中，設備10包括透鏡18A及透鏡18B，透鏡18A及透鏡18B經佈置於投影機前方。透鏡可經配置以校正外部物件之焦點及/或亮度，來滿足佩戴者之舒適及視覺需要。該佈置可允許佩戴者在離開有限距離之外部物件與離開無限距離之虛擬顯示圖像之間移動他或她的焦點。

在一個實施例中，控制器16可使投影機12A及投影機12B同時投影相同的虛擬顯示圖像，以使佩戴者之右眼及左眼同時接收相同的圖像。在另一個實施例中，投影機可同時投影略不同的圖像，以使佩戴者感知立體(亦即，三維)圖像。

第2圖圖示一個實施例中之另一個示例性頭戴顯示設備20。設備20為頭罩，該頭罩具有顯示遮光板22，投影機12A及投影機12B經佈置於顯示遮光板22之後。自視訊遊戲至航空範圍的應用中均可使用設備20。

第3圖圖示一個實施例中之示例性投影機12之態樣。投影機包括照明器24，照明器24示意地圖示於第4圖中。紅色雷射器26、綠色雷射器28及藍色雷射器30均耦接於照明器中。紅色雷射器、綠色雷射器及藍色雷射器均可為半導體雷射器-例如，低功率二極體雷射器或任何其他合適的雷射器。在第4圖所示實施例中，控制器16獨立地偏置且調制紅色雷射器、綠色雷射器及藍色雷射器。照明器24包括合併光學器件32A及合併光學器件32B--例如，波導或部分鍍銀反射鏡。合併光學器件經佈置為合併來自雷射器中之每一雷射器之單色光發射，以形成狹窄光束34。在本案中，「光束」為任何形式之準直照射--在實際限制內既不會收斂又不發散。「狹窄光束」為具有點狀橫截面之光束，亦在實際限制內。在一個實施例中，照明器24可經配置以形成橫截面為1.0毫米(mm)或小於1.0毫米之狹窄光束。光束之散度可近似為一個波長除以光束直徑-例如，針對光束直徑為1.0 mm之綠色光，散度可為0.5/1000弧度或0.03度。

藉由在二維區域上拂掠雷射束，同時調制光束以照明區域中之選定點可形成顯示圖像。當該區域在適當的聚焦深度包括反射或散射表面時，可在表面上形成直接顯示圖像。或者，即使當無此種表面可用時，亦可形成虛擬顯示圖像。舉例而言，可建構虛擬顯示圖像，以使來自圖像之給定軌跡之光以平行光線之形式穿過觀察者之瞳孔。當圖像被調節焦距時，展現給觀察者之該圖像為遙遠物件之圖像。原則上，狹窄光束34可直接用於形成此類圖像。然而，此舉需要將相對強烈的雷射發射聚焦於觀察者之眼睛中之相對較少的受體上。相較之下，本文所述之系統及設備使用膨脹光學器件來使狹窄光束擴張，以使狹窄光束填充或過度填充觀察者之瞳孔，同時保持光束之準直定向。

在一個實施例中，參考第3圖，投影機12包括第一膨脹光學器件36及第二膨脹光學器件38。第一膨脹光學器件經佈置為接收狹窄光束34及將一維膨脹光束40投影至第二膨脹光學器件中。第二膨脹光學器件經佈置為接收一維膨脹光束及投影二維膨脹光束42，從而形成虛擬顯示圖像。在說明性實施例中，第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件為多面體波導，該等多面體波導藉由全內反射(total internal reflection;TIR)來透射光。在一個實施例中，第一膨脹光學器件之長度可為40 mm，高度可為1.4 mm且深度可為1.7 mm；第二膨脹光學器件之長度可為40 mm，高度可為40 mm且深度可為1.2 mm。自然地，本案除包含彼等明確敍述之尺寸及尺寸範圍之外，亦包含其他尺寸及尺寸範圍。儘管第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件可包含例如玻璃、壓克力或聚碳酸酯單石，但亦涵蓋其他適合的透明結構。在一個實施例中，第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件可機械地耦接至可穿戴裝置14。可穿戴裝置可經配置以在佩戴者之一個眼睛前方較短距離處定位第二膨脹光學器件。

第5圖更詳細地圖示第一膨脹光學器件36。在說明性實施例中，第一膨脹光學器件之端面44經定位以相鄰於照明器24，且第一膨脹光學器件之端面44經佈置以接收來自照明器之狹窄光束34。狹窄光束直接穿過第一膨脹光學器件以與端面46相對；在彼處該狹窄光束遭遇第一改向光學器件48。

因為第一改向光學器件48包含反射鏡或光束轉向折射結構，所以第一改向光學器件48將狹窄光束34以某一角度反射回至第一膨脹光學器件36中，該角度大於TIR之臨界角。因此，第一膨脹光學器件之端面46為光學器件之入射面(entry face)，第一膨脹光學器件之端面46經佈置為與第一改向光學器件相對；入射面為傾斜的，以相對於臨界角而增加反射狹窄光束之入射角。在一個實施例中，第一改向光學器件包含1.1 mm×1.0 mm之平面鏡。

在第一膨脹光學器件36內，反射狹窄光束34藉由TIR傳播離開入射面。然而，繞射光柵50部分地抑制了TIR條件。反射狹窄光束沿第一改向光學器件之長度在大量TIR點處與繞射光柵互動。在每一反射處，一些光自光學器件繞射出來且進入該光學器件上方之空隙，從而形成一維膨脹光束40-亦即，光束沿光學器件之長度方向膨脹。該面為光學器件之出射面(exit face)52，自該面一維膨脹光束第一次自第一膨脹光學器件出現。在此處所涵蓋之各種實施例中，繞射光柵可在出射面上凸出、傳送或者以其他方式形成。在其他實施例中，在光學器件之不同面上-例如，在與出射面相對之面上，可形成繞射光柵。在其他實施例中，在平面上之波導內可形成繞射光柵，乃至作為體積全像片，其中該平面平行於出射面。

繞射光柵50可相對較弱，以使得當狹窄光束34傳播穿過第一膨脹光學器件36時，狹窄光束34可保留大部分狹窄光束34之強度。因此，一維膨脹光束40沿光學器件之長度可具有幾乎恆定的強度。在需要更嚴格控制強度之實施例中，或在使繞射光柵更強以提高光學效率之實施例中，可配置繞射光柵50，以使繞射光相對於傳播光之良率隨沿著光學器件之距離而增加。以此方式，可補償傳播狹窄光束之強度損失。在一個實施例中，合適的光柵特性可隨沿著光學器件之距離而增加或降低，以保證該效應。

在任何虛擬圖像中，藉由光線自圖像軌跡進入眼睛之方向，決定圖像軌跡之明顯的X、Y位置。可根據任何兩個非共面角度來定義方向。因此，為了使用光束來照明虛擬圖像之特定軌跡，需要控制光束沿兩個非共面角度的定向。為此，第一改向光學器件48樞轉安裝且耦接至轉換器54，轉換器54經配置為樞轉光學器件。因此，第一改向光學器件經佈置以將狹窄光束34依第一進入角(亦即，垂直於光學器件之入射面而量測的入射角)導引至第一膨脹光學器件中。另外，投影機12包括第二改向光學器件56(從第3圖及第5圖來看光學器件56被遮蔽，但光學器件56圖示於第6圖中)。類似於第一改向光學器件，第二改向光學器件亦樞轉安裝且耦接至轉換器58。如下文作進一步描述，第二改向光學器件經配置以將一維膨脹光束40依第二進入角導引至第二膨脹光學器件中。

「轉換器」為術語，在本文中該術語可應用於回應於電子信號而產生實體變化之任何設備。在一個非限制性實例中，轉換器可向光學器件施加平移力或扭轉力，該平移力或扭轉力與施加至該轉換器之電壓或電流相當。在另一個實例中，轉換器可影響光學器件之光學性質之變化，該光學器件之光學性質之變化與施加至該轉換器之電壓或電流相當。因此，轉換器54及轉換器58各自可包含例如壓電元件、靜電元件或電磁電動元件。在一個實施例中，轉換器54之電動元件可與轉換器58之電動元件相同或類似。在其他實施例中，該等轉換器之電動元件可不同，因為針對第一改向光學器件48及第二改向光學器件56，該等涵蓋之運動範圍及運動頻率可不同(參見下文)。

現返回至第4圖，控制器16經配置以偏置第一改向光學器件48之轉換器54，來改變第一進入角。控制器亦經配置以偏置第二改向光學器件56之轉換器58，來改變第二進入角。此外，控制器經配置為與第一進入角及第二進入角同步調制雷射器26、28及30之強度，以形成虛擬顯示圖像，該虛擬顯示圖像係經由第二膨脹光學器件可見。

第5圖圖示耦接至轉換器54之第一改向光學器件48。轉換器經配置以環繞軸樞轉第一改向光學器件，該軸在圖式中標示為A。該動作控制第一進入角，其中狹窄光束34進入第一膨脹光學器件。在說明性實施例中，A軸經對準以平行於第一膨脹光學器件之入射面。在一個實施例中，轉換器54經配置以樞轉第一改向光學器件48超過26度之範圍-例如，相對於出射面52介於-3度與23度之間。根據幾何光學器件之已知原理，一維膨脹光束40之出射方向與繞射光柵50相對於狹窄光束之傳播面之第一進入角、波長及刻劃方向相關。在一個實施例中，第一膨脹光學器件之繞射光柵可經刻劃為垂直於狹窄光束之傳播面且平行於軸，該軸在圖式中標示為A。

第6圖圖示第一膨脹光學器件36之另一個視圖，其中安裝有第二改向光學器件56。類似於第一改向光學器件48，第二改向光學器件亦可包含反射鏡或光束轉向折射結構。在一個實施例中，第二改向光學器件包含1.1 mm×40 mm之平面鏡。第二改向光學器件經佈置為與第一膨脹光學器件之出射面52相對。在該配置中，在自第二改向光學器件反射之後，一維膨脹光束40穿過第一膨脹光學器件之出射面反射回來。隨後，一維膨脹光束在去第二膨脹光學器件38的途中穿過第一膨脹光學器件透射回來。

現返回至第3圖，轉換器58經耦接至第二改向光學器件且轉換器58經配置為環繞軸樞轉第二改向光學器件，該軸在圖式中標示為B。該動作控制第二進入角，其中一維膨脹光束40進入第二膨脹光學器件。第7圖圖示第二改向光學器件，為清晰起見隔離該第二改向光學器件，且根據第3圖中第二改向光學器件之方向旋轉該第二改向光學器件。在說明性實施例中，B軸經對準以平行於第一膨脹光學器件36之出射面52且平行於第二膨脹光學器件之入射面60。在一個實施例中，轉換器58經配置以樞轉第二改向光學器件56超過11度之範圍-例如，相對於照明平面1度至12度。

第二膨脹光學器件38之出射面62為二維膨脹光束42自光學器件出現之面。在說明性實施例中，該出射面支撐繞射光柵64。在一個實施例中，第二膨脹光學器件之繞射光柵可經刻劃為平行於B軸。

現返回至第6圖，第二改向光學器件可較大，且第二改向光學器件經配置以比第一改向光學器件樞轉得慢。在一個實施例中，第二改向光學器件可以五十赫至六十赫之速率樞轉，以掃瞄穿過虛擬顯示圖像之水平列；而第一改向光學器件樞轉得更快，以掃瞄穿過每一列之顯示圖像之垂直行。

上述配置使各種方法能夠用於投影虛擬顯示圖像。舉例而言，現繼續結合上述配置來描述一些此類方法。然而，應理解，此處所描述之方法及完全在本案之範疇內之其他方法亦可經由其他配置得以實現。

第8圖圖示用於投影虛擬顯示圖像之示例性方法66。在步驟68，合併來自複數個雷射器之單色光發射，以形成狹窄光束。在步驟70，樞轉第一改向光學器件，以便將狹窄光束依第一進入角導引至第一膨脹光學器件中。在步驟72，將來自第一膨脹光學器件之狹窄光束中之一些狹窄光束繞射至光學器件之外，以形成一維膨脹光束。在步驟74，樞轉第二改向光學器件，以便以第二進入角將來自第一膨脹光學器件之一維膨脹光束導引至第二膨脹光學器件中。在步驟76，將來自第二膨脹光學器件之一維膨脹光束中之一些一維膨脹光束繞射至光學器件之外，以形成二維膨脹光束。在步驟78，與第一進入角及第二進入角同步調制狹窄光束，以使二維膨脹光束形成虛擬顯示圖像，該虛擬顯示圖像係經由第二膨脹光學器件可見。自步驟78，方法返回。

在一個實施例中，繞射狹窄光束及一維膨脹光束中之一些光束之步驟包含以下步驟：透射步驟，經由全內反射而將光束透射穿過第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件之波導部分；及抑制步驟，經由弱繞射光柵來抑制全內反射，該等弱繞射光柵經佈置於波導部分上。此外，調制狹窄光束之步驟可包含以下步驟：應用步驟，根據相位映射對複數個雷射器中之每一雷射器應用調制，該相位映射針對每一雷射器皆不同。此舉係因為光從第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件之波導部分繞射出來的角度很大程度上取決於波長。

第8圖之態樣並非意欲限制。例如，本發明可涵蓋其他實施例，在其他實施例中可經由轉換器來偏置第一改向光學器件及第二改向光學器件，以改變第一進入角及第二進入角，而不環繞軸進行實體樞轉。在一個實施例中，儘管改向光學器件本身可能為靜態，但該等改向光學器件可表現光學性質，該光學性質受轉換器控制。藉由控制光學性質，可有效控制狹窄光束及/或一維膨脹光束進入第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件之角度。

自上述描述顯然可見，藉由重新佈置且重新配置各種光學部件，某些其他配置可用以投影虛擬顯示圖像。在一些情況下，說明性實施例提供了優於一些替代性配置之優點。舉例而言，可能將來自第一改向光學器件之光直接導引至第二改向光學器件中，且隨後將該光導引至膨脹光學器件中。然而，該替代性配置比說明性實施例可能對膨脹光學器件之波導部分需要更嚴格的尺寸公差及平滑公差。此舉係因為雷射束之射線一離開第一改向光學器件，雷射束之射線就將開始散開。直至該等射線反射離開第二改向光學器件之時，初始狹窄光束之橫截面現才會極大地增加。該狀況可引起不便大之膨脹光學器件有效地擷取光。此外，由於當射線進入膨脹光學器件時該等射線持續散開，所以除非以完美的直角接受射線至光學器件之表面，否則解析度將受損。

相對地，本文所述之配置可引導光束相繼穿過：改向光學器件、膨脹光學器件、改向光學器件及膨脹光學器件。因此，在自第一改向光學器件反射回來之後，狹窄光束幾乎沒有機會散開，因為第一膨脹光學器件之波導部分迅速地限制了該狹窄光束。此外，因為狹窄光束未遭遇第一膨脹光學器件之側面，所以該光學器件之尺寸公差及平滑公差得到極大地放寬。儘管在上述配置中第二改向光學器件必須相對較長，但未嚴格限制，因為第二改向光學器件僅需要以大約一百赫進行振動，來提供足夠快速地沿垂直方向進行掃瞄。

應理解，在一些實施例中，在不脫離本案範疇之情況下，可能會省略本文所描述及/或說明之該等程序步驟中之一些程序步驟。同樣地，可以不總是需要將程序步驟之指示順序達成預定結果，但此舉使說明及描述容易進行。可取決於所使用的特定策略而重複執行說明性動作、功能或操作中之一或更多者。

最後，應理解，上述物品、系統及方法為本案之實施例-非限制性實例，藉此，本發明亦可涵蓋大量變化及擴充。因此，本案包括本文所揭示之物品、系統及方法以及上述任何均等物及所有均等物之所有新穎且不明顯的組合及次組合。

10．．．頭戴顯示設備

12．．．投影機

12A．．．投影機

12B．．．投影機

14．．．可穿戴裝置

16．．．控制器

18A．．．透鏡

18B．．．透鏡

20．．．頭戴顯示設備

22．．．顯示遮光板

24．．．照明器

26．．．紅色雷射器

28．．．綠色雷射器

30．．．藍色雷射器

32A．．．合併光學器件

32B．．．合併光學器件

34．．．狹窄光束

36．．．第一膨脹光學器件

38．．．第二膨脹光學器件

40．．．一維膨脹光束

42．．．二維膨脹光束

44．．．端面

46．．．端面

48．．．第一改向光學器件

50．．．繞射光柵

52．．．出射面

54．．．轉換器

56．．．第二改向光學器件

58．．．轉換器

60．．．入射面

62．．．出射面

64．．．繞射光柵

66．．．方法

68．．．步驟

70．．．步驟

72．．．步驟

74．．．步驟

76．．．步驟

78．．．步驟

第1圖及第2圖圖示根據本案之實施例的示例性頭戴顯示設備。

第3圖圖示根據本案之實施例的示例性投影機之態樣。

第4圖圖示根據本案之實施例的示例性照明器之態樣。

第5圖、第6圖及第7圖圖示根據本案之實施例的示例性投影機之態樣。

第8圖圖示根據本案之實施例之用於投影虛擬顯示圖像的示例性方法。

10．．．頭戴顯示設備

12A．．．投影機

12B．．．投影機

14．．．可穿戴裝置

16．．．控制器

18A．．．透鏡

18B．．．透鏡

Claims (19)

1. 一種虛擬圖像投影機，該虛擬圖像投影機包含：一雷射器，該雷射器經配置以形成一狹窄光束；第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件，每一膨脹光學器件具有一繞射光柵，該第一膨脹光學器件經佈置以接收該狹窄光束及將一個一維膨脹光束投影至該第二膨脹光學器件中，該第二膨脹光學器件經佈置以接收該一維膨脹光束及投影一個二維膨脹光束；第一改向光學器件及第二改向光學器件，每一改向光學器件可操作性地耦接至一轉換器，該轉換器經配置為樞轉耦接至該轉換器之該改向光學器件，該第一改向光學器件經佈置以將該狹窄光束依一第一進入角導引至該第一膨脹光學器件中，該第二改向光學器件經配置以將該一維膨脹光束依一第二進入角導引至該第二膨脹光學器件中；以及一控制器，該控制器經配置以藉由樞轉該第一改向光學器件及該第二改向光學器件以偏置該等轉換器來改變該第一進入角及該第二進入角，及進一步經配置為與該第一進入角及該第二進入角同步調制該雷射器之一強度，使得形成一虛擬顯示圖像，及該虛擬顯示圖像係經由該第二膨脹光學器件可見。
2. 如請求項1所述之投影機，其中該雷射器係位於複數個雷射器之中，且其中該投影機進一步包含一或更多合併光 學器件，該一或更多合併光學器件經佈置以合併來自該等雷射器之單色光發射，來形成該狹窄光束。
3. 如請求項1所述之投影機，其中該第一膨脹光學器件及該第二膨脹光學器件為多面體波導，該等多面體波導藉由全內反射來透射光。
4. 如請求項3所述之投影機，其中該第一膨脹光學器件或該第二膨脹光學器件之該等繞射光柵經配置以使繞射光相對於反射光之良率隨透射穿過該光學器件之距離而增加。
5. 如請求項1所述之投影機，其中該第一膨脹光學器件包括一入射面及一出射面，該狹窄光束穿過該入射面經導引至該第一膨脹光學器件中，該一維膨脹光束自該出射面離開該第一膨脹光學器件。
6. 如請求項5所述之投影機，其中該第一改向光學器件及該第二改向光學器件各自樞轉安裝且耦接至一轉換器，其中該第一改向光學器件經佈置為與該入射面相對且在一軸上樞轉，該軸平行於該入射面，且其中該第二改向光學器件經佈置為與該出射面相對且在一軸上樞轉，該軸平行於該出射面。
7. 如請求項5所述之投影機，其中在自該第一改向光學器件反射回至該入射面中之前，該狹窄光束透射穿過該第一膨脹光學器件且離開該入射面。
8. 如請求項5所述之投影機，其中在自該第二改向光學器件反射之後該一維膨脹光束穿過該出射面反射回來，且該一維膨脹光束在去該第二膨脹光學器件的途中穿過該第一膨脹光學器件透射回來。
9. 如請求項5所述之投影機，其中該出射面支撐該第一膨脹光學器件之該繞射光柵。
10. 如請求項1所述之投影機，其中該第二膨脹光學器件包括一入射面及一出射面，該一維膨脹光束穿過該入射面經導引至該第二膨脹光學器件中，該二維膨脹光束自該出射面離開該第二膨脹光學器件，且其中該出射面支撐該第二膨脹光學器件之該繞射光柵。
11. 如請求項1所述之投影機，其中該第一改向光學器件或該第二改向光學器件包含一反射鏡。
12. 如請求項1所述之投影機，其中該第一改向光學器件較小，且該第一改向光學器件經配置為比該第二改向光學器件樞轉得快。
13. 如請求項1所述之投影機，其中該第一改向光學器件及該第二改向光學器件分別在第一軸及第二軸上樞轉，其中該第一膨脹光學器件之該繞射光柵經刻劃為平行於該第一軸，且其中該第二膨脹光學器件之該繞射光柵經刻劃為平行於該第二軸。
14. 一種用於投影一虛擬顯示圖像之方法，該方法包含以下步驟：偏置步驟，偏置一第一改向光學器件，以便將一狹窄光束依一第一進入角導引至一第一膨脹光學器件中；繞射步驟，繞射來自該第一膨脹光學器件之該狹窄光束中之一些狹窄光束，以形成一個一維膨脹光束；樞轉步驟，樞轉一第二改向光學器件，以便將來自該第一膨脹光學器件之該一維膨脹光束依一第二進入角導引至一第二膨脹光學器件中；繞射步驟，繞射來自該第二膨脹光學器件之該一維膨脹光束中之一些一維膨脹光束，以形成一個二維膨脹光束；以及調制步驟，與該第一進入角及該第二進入角同步調制該狹窄光束，以使該二維膨脹光束形成一虛擬顯示圖像，該虛擬顯示圖像係經由該第二膨脹光學器件可見。
15. 如請求項14所述之方法，其中繞射該等狹窄光束及該等一維膨脹光束中之一些光束之步驟包含以下步驟： 透射步驟，經由全內反射而將該等光束透射穿過該第一膨脹光學器件及該第二膨脹光學器件之波導部分；以及抑制步驟，經由弱繞射光柵來抑制該全內反射，該等弱繞射光柵經佈置於該等波導部分上。
16. 如請求項14所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：合併步驟，合併來自複數個雷射器之單色光發射，以形成該狹窄光束。
17. 如請求項16所述之方法，其中調制該狹窄光束之步驟包含以下步驟：應用步驟，根據一相位映射對複數個雷射器中之每一雷射器應用一調制，該相位映射針對每一雷射器皆不同。
18. 一種頭戴顯示設備，該頭戴顯示設備用於顯示一虛擬顯示圖像以供一佩戴者觀看，該設備包含：一雷射器，該雷射器經配置以形成一狹窄光束；第一膨脹光學器件及第二膨脹光學器件，每一膨脹光學器件具有一繞射光柵，該第一膨脹光學器件經佈置以接收該狹窄光束及將一個一維膨脹光束投影至該第二膨脹光學器件中，該第二膨脹光學器件經佈置以接收該一維膨脹光束及投影一個二維膨脹光束；第一改向光學器件及第二改向光學器件，每一改向光學器件樞轉安裝且耦接至一轉換器，該轉換器經配置以樞轉該光學器件，該第一改向光學器件經佈置以將該狹窄光束 依一第一進入角導引至該第一膨脹光學器件中，該第二改向光學器件經配置以將該一維膨脹光束依一第二進入角導引至該第二膨脹光學器件中；一控制器，該控制器經配置以藉由樞轉該第一改向光學器件及該第二改向光學器件以偏置該等轉換器來改變該第一進入角及該第二進入角，及進一步經配置為與該第一進入角及該第二進入角同步調制該雷射器之一強度，使得形成該虛擬顯示圖像，及該虛擬顯示圖像係經由該第二膨脹光學器件可見；以及一可穿戴裝置，該可穿戴裝置經配置為在該佩戴者之一個眼睛前方一較短距離處定位該第二膨脹光學器件。
19. 如請求項18所述之設備，其中該雷射器、該等膨脹光學器件及該等改向光學器件耦接於一第一投影機中，該第一投影機經配置為向該佩戴者之一第一眼睛提供該虛擬顯示圖像；其中該設備包含一第二投影機，該第二投影機經配置為向該佩戴者之一第二眼睛提供一虛擬顯示圖像。