TWI760392B - 用於高解析度數位化顯示的方法與系統 - Google Patents

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Abstract

用於提升動態數位化波前解析度（亦即輸出小束密度）的方法與系統，可包含接收單一準直源光束，並在從波導耦合輸出時產生空間性偏移的多個輸出小束。可藉由偏移並複製準直源光束來獲得多個輸出小束。或者，可藉由使用具有多個輸入束的準直入射源光束來獲得多個輸出小束，多個輸入束具有在特定顏色的標稱波長附近的不同波長。準直入射源光束可被耦合輸入進對標稱波長設計的目鏡。具有多個波長的輸入光束在經受波導內的全內反射時，會行進不同的路徑，而產生多個輸出小束。

Description

用於高解析度數位化顯示的方法與系統
本申請案主張對於申請在2016年11月30日的美國臨時專利申請案第62/428,510號的優先權，在此併入這些申請案全文以作為參考。本揭示內容相關於用於高解析度數位化顯示的方法與系統。
現代的計算與顯示科技，協助了被稱為「虛擬實境(virtual reality)」或「擴增實境(augmented reality)」的系統的開發，其中在可穿戴式裝置中以看起來(或感知為)像是真實的方式，對使用者呈現數位地產生的影像(或此種影像的部分)。虛擬實境(或「VR」)方案，通常涉及呈現數位或虛擬的影像資訊，此種影像資訊對其他實際真實世界視覺輸入為不透明的；擴增實境(或「AR」)方案，通常涉及將數位或虛擬的影像資訊，呈現為對於使用者附近的真實世界的視覺化的擴增。
可穿戴式裝置可包含擴增實境及或虛擬實境眼鏡。可使用影像框或柵格掃描影像來顯示影像。在掃描式影像顯示系統中，每一光束界定影像的像素。藉由在兩個正交軸中掃描鏡，可產生二維視野。可將影像投射到眼鏡鏡片上，眼鏡鏡片可包含波導式目鏡以及其他的光學元件（諸如光纖）。影像顯示系統可被裝設在眼鏡框的左側與右側的每一者上。
在採用掃描投射器與波導目鏡的掃描式影像顯示系統中，影像光束在波導目鏡內經受全內反射（TIR）。在每一反射點處（在此處影像光束到達耦合輸出元件），小束被從波導耦合輸出。若這些輸出光小束的密度為低的（亦即輸出波前的解析度為低的），則影像品質不良。例如，再透過觀看盒觀看時，在深度平面處的影像受到「紗門（screen door）」不良效應（或波前稀疏不良效應）的影響。對於使用者而言，這像是透過紗門觀看影像一樣。
本發明之一些具體實施例提供用於提升動態數位化波前解析度（亦即輸出小束密度）的方法與系統，此係藉由偏移並複製準直源光束。可將源拷貝、重製、或複製以形成多個小束，且小束被橫向偏移或位移，使得等效地存在多個準直束源。此方法提供了無關於基板厚度而提升小束密度的方式。此亦強化了目鏡傳遞給眼睛的焦點提示（focal cue）/住所提示（accommodation cue）。
或者，本發明的一些具體實施例，提供用於透過波長分異提升輸出小束密度的方法與系統。準直入射源光束可包含多個輸入束，多個輸入束具有在特定顏色的標稱波長附近的不同波長。入射源光束可被耦合輸入進對標稱波長設計的目鏡。具有多個波長的輸入小束在耦合輸入進波導時稍微不同地繞射，且因此在經受波導內的全內反射時行進不同的路徑，並在不同的位置處耦合輸出而產生多個偏移輸出小束。
根據本發明的一些具體實施例，影像顯示系統包含波導與光學裝置，光學裝置經配置以接收入射光束並提供複數個輸入小束至波導。每一輸入小束係從入射光束的一部分導出，且輸入小束彼此空間性地偏移。波導經配置以使用耦合輸入元件接收複數個輸入小束，由全內反射（TIR）傳播複數個輸入小束，並使用耦合輸出元件輸出多組輸出小束。每組輸出小束包含在波導內由全內反射傳播的複數個輸入小束之每一者的一部分。
在前述影像顯示系統的一些具體實施例中，光學裝置包含第一表面與第二表面，第一表面與第二表面設置為彼此平行且彼此鄰接。第一表面為部分反射性，且第二表面為實質上全反射性。在一些具體實施例中，部分反射性第一表面經配置以接收光束，並反射所接收的光束的第一部分並允許所接收的光束的第二部分透過。第二表面經配置以將第二表面從第一表面接收的每一光束，反射回第一表面。對於從第二表面引導至第一表面的每一光束，部分反射性第一表面經配置以允許一部分透過朝向波導以形成新小束，並將剩餘部分反射至第二表面。
在前述影像顯示系統的一些具體實施例中，光學裝置進一步包含第三表面與第四表面，第三表面與第四表面設置為彼此平行且彼此鄰接，第三表面為部分反射性且第四表面為實質上全反射性。第一表面與第二表面經配置以接收入射光束並提供第一複數個小束。第三表面與第四表面經配置以接收第一複數個小束之每一者並提供多個小束。
在前述影像顯示系統的一些具體實施例中，該第一表面與第二表面經配置以與波導的上表面形成耦合輸入角，使得波導中不需要輸入光柵。
根據本發明的一些具體實施例，一種用於顯示影像的方法，包含提供波導，接收入射光束並提供複數個輸入小束至波導，輸入小束空間性地偏移。方法亦包含在波導中接收複數個輸入小束，以及在波導中沿著不同路徑由全內反射（Total Internal Reflection; TIR）傳播複數個輸入小束。方法進一步包含使用耦合輸出元件輸出多組輸出小束。每組輸出小束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入小光束的每一者的一部分。
根據本發明的一些具體實施例，替代性影像顯示系統包含波導與光源，光源用於提供準直入射光束，準直入射光束包含具有不同波長的複數個輸入光束。波導經配置以使用波長敏感式耦合輸入元件將複數個輸入光束耦合輸入進波導，並由全內反射（TIR）傳播複數個輸入束，且每一輸入光束在不同方向中沿著不同路徑傳播。系統亦經配置以使用耦合輸出元件輸出多組輸出小光束。每組輸出小光束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入光束之每一者的部分。
在前述系統的一具體實施例中，其中波導經配置以用於一顏色的標稱波長，且複數個輸入光束具有在標稱波長附近的波長。
根據本發明的一些具體實施例，一種用於顯示影像的方法，包含提供波導，以及提供準直入射光束。準直入射光束包含具有不同波長的複數個輸入光束。方法亦包含使用波長敏感式耦合輸入元件將複數個輸入光束耦合輸入進波導，並由全內反射（TIR）傳播複數個輸入束。每一小束經配置以沿著不同路徑傳播。方法亦包含使用耦合輸出元件輸出多組輸出小束。每組輸出小束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入小光束的每一者的一部分。
下文將在實施方式、圖式、以及申請專利範圍中說明額外的特徵、優點、以及具體實施例。
本段說明根據本申請案的方法與設備的代表性應用。這些範例僅單獨被提供以增加背景內容並幫助瞭解所述具體實施例。因此在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，所述具體實施例的實作並不需要這些特定細節的一些或全部。在其他實例中，並未詳盡說明為人熟知的處理步驟，以避免不必要地遮蔽所述具體實施例。可能存在其他應用，因此下列範例不應被視為構成限制。
第1圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的示例性穿戴式顯示裝置100的透視圖的簡化示意圖。可穿戴式顯示裝置100包含主顯示器110。在一些具體實施例中，可穿戴式顯示裝置100亦包含投射器組件120，投射器組件120被整合入鏡腳130。投射器組件120可包含投射器，投射器發出光透過繞射光學元件，光隨後被透過主顯示器110反射入使用者的眼睛。
第2圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的掃描式顯示系統的簡化示意圖。在此範例中，掃描式顯示系統200可為可穿戴式裝置（諸如第1圖的可穿戴式裝置100）中的目鏡（例如波導式目鏡）的部分。如第2圖圖示，掃描式顯示系統200包含掃描式投射器210，掃描式投射器210經配置以發出光束（例如束240）跨過表面250以投射影像。在一些具體實施例中，掃描式投射器210可為第1圖中可穿戴式顯示裝置100中的投射器組件120的部分。
第3圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖。第3圖圖示影像顯示系統300，包含具有波導310的目鏡的側視圖。單一準直光束320被導向波導310。可由掃描式投射器（諸如光纖掃描器）提供光束320。或者，亦可由從掃描式鏡反射來的準直光來提供光束320。影像顯示系統300進一步包含耦合輸入元件312以及耦合輸出元件314，耦合輸入元件312經配置以接受入射光以由全內反射（TIR）傳播，耦合輸出元件314經配置以將沿著波導310傳播的光，延伸並耦合輸出朝向使用者的眼睛390。光束320在波導310的耦合輸入元件312處進入波導310，並經受全內反射（TIR），如波導310內的箭頭322所示。小束陣列330被於波導310的輸出瞳孔中的耦合輸出元件314處耦合輸出。輸出小束陣列330形成波前。在一些具體實施例中，影像顯示系統亦可包含將影像引導至使用者的眼睛390的光學元件380（諸如眼鏡片）。從使用者的角度看來，輸出小束陣列形成二維波前，此將於第4A圖至第4D圖進一步說明。輸出小束的密度係由彈跳間距 b 決定，彈跳間距 b 係由基板厚度 t 相應決定。
輸入與耦合輸出元件312與314可為嵌入在波導310內或印刷在波導310上的繞射光學元件(「DOE」)(例如線性光柵)。在一些範例中，除了耦合輸出元件314以外，影像顯示系統300可進一步包含正交瞳孔延伸器(「OPE」)元件(未圖示)，以在X與Y方向兩者中延伸光。耦合輸出元件314可在Z平面(亦即垂直於X與Y方向)中傾斜，使得傳播透過波導310的小束將被在Z平面中偏轉90度並朝向使用者的眼睛390。再者，耦合輸出元件314沿著光路徑(Y軸)為部分通透的且為部分反射的，使得小束部分地透過耦合輸出元件314以形成彼此間隔距離 b 的多個小束。關於耦合輸入元件、耦合輸出元件、OPE、以及其他DOE的更多細節，說明於美國專利申請案第14/555,585號以及美國專利申請案第14/726,424號中，在此併入這些申請案的全文以作為參照。
第4A圖至第4D圖圖示說明根據本發明的一些具體實施例的來自影像顯示系統的輸出小束波前。第4A圖圖示說明形成稀疏波前的低密度輸出小束的波導(亦稱為具有低解析度波前)。在此情況中，在透過觀看盒觀看時，深度平面處的影像受到「紗門」不良效應的影響，此效應亦稱為波前稀疏不良效應（像是透過紗門觀看影像般）。第4B圖為圖示說明稀疏波前所造成的紗門效應的影像。對於高度單色性的窄輸入耦合束而言（例如來自光纖掃描器），此問題特別嚴重。作為比較，第4C圖圖示說明具有較高密度的輸出小束的波導，且第4D圖圖示說明具有更高密度的輸出小束的波導。在真實世界中，影像可具有實質上無限的解析度，此可提供強深度提示（depth cue）。
如前述，稀疏波前造成非期望的影像不良效應，其中影像看起來像是透過紗門來觀看一般。提升束密度的直接作法，為減少基板厚度。由於光線由給定角度在波導的兩個表面之間往復彈跳，兩個平行表面越接近彼此（亦即波導厚度降低），節距或彈跳間距就變得越小。然而，在特定厚度之下，進一步減少基板厚度會變得相當具有挑戰性，並引入其他關於影像品質與生產的問題。發明的具體實施例提供技術，以由無關於基板厚度的方式提升波前解析度，如下述。
根據本發明的一些具體實施例，為了提升動態數位化波前解析度並減輕紗門/稀疏波前不良效應，入射光束可被拷貝、重製、或複製，並橫向偏移或位移，使得現在等效地存在多個準直束源。這提供了無關於基板厚度而提升小束密度的方式。此亦強化了目鏡傳遞給使用者眼睛的焦點提示(focal cue)與住所提示(accommodation cue)。
第5A圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖。如第5A圖圖示，影像顯示系統500包含波導510與光學裝置550，光學裝置550經配置以接收入射光束520並提供複數個輸入小束521至波導510。從入射光束520的部分導出每一影像小束521。如第5A圖圖示，四個源小束521被空間性地偏移，使得源小束521被引導至光學耦合至波導510的耦合輸入元件512上的不同位置。儘管第5A圖僅圖示說明四個源小束，但本發明的具體實施例不限於此特定數量的源小束。在其他具體實施例中，利用較少數量的源小束，而在又其他的具體實施例中，利用較多數量的源小束。如針對第5C圖所論述的額外細節，在一些具體實施例中，源小束的數量為對於相關聯於光學裝置550的空間性參數，針對第5B圖至第5D圖更完整說明其中細節。
在第5A圖，波導510經配置以在耦合輸入元件512(例如輸入耦合光柵)處接收複數個輸入小束521。在所圖示說明的具體實施例中，源小束被由垂直投射角投射到耦合輸入元件512上。然而，這並不是本發明所必需的，且本發明的範圍包含在其他投射角之下的作業。在透過耦合輸入元件512時，源小束521以非垂直角繞射而在波導510內傳播。
在透過耦合輸入元件512並從耦合輸入元件512繞射之後，輸入小束521藉由全內反射（TIR）沿著波導510傳播，而反射束在第5A圖圖示為522，反射束多次反射而從鄰接耦合輸入元件512的波導510末端朝向耦合輸出元件514的右端傳播，耦合輸出元件514光學耦合至波導510的下表面。可由對齊沿著波導的光傳播方向的長軸，來特徵化波導510。在第5A圖中，長軸505對齊波導的上表面與下表面，並平行於入射光束520的傳播方向。
在波導中，複數個輸入小束藉由全內反射（TIR）沿著波導傳播，其中小束在到達波導表面時在內部完全反射。若小束入射角度大於波導的臨界角度則將發生此現象。在第5B圖中，複數個小束521的每一者係由不同的實線圖案或虛線圖案呈現，且複數個輸入小束之每一者在波導中行進過不同的路徑。
波導510亦經配置以使用耦合輸出元件514（例如輸出耦合光柵）輸出多組輸出小束530。耦合輸出元件514在波導表面處耦合至波導510。耦合輸出元件514使得波導中的小束522在表面部分折射出波導，且部分反射回波導。在第5A圖中，在波導內的小束第一次到達耦合輸出元件514時，每一小束的部分被折射出波導，以形成第一組輸出小束531。小束的其餘部分繼續由全內反射傳播，並在沿著長軸的不同位置處射出波導時形成隨後的輸出小束組532至534。因此，每一組輸出小束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入小光束的每一者的一部分。例如，第5A圖圖示四組輸出小束531、532、533、與534。每一組輸出小束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入小束521的每一者的一部分。
第5B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖。如第5B圖圖示，影像顯示系統560類似於第5A圖中的影像顯示系統500，但光學裝置550被由特定實施例替換。在此範例中，光學裝置550包含第一表面552與第二表面554，第一表面552與第二表面554設置為彼此平行且彼此鄰接，且對波導510、耦合輸入元件512、及或耦合輸出元件514的一或更多個表面具有傾斜角（例如45度角）。第一表面552為部分反射性的，且第二表面554為實質上全反射性的。參照如第5C圖圖示的光學裝置550的放大圖，來進一步解釋光學裝置550的作業。
第5C圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的第5B圖的影像顯示系統中的光學裝置550的簡化示意圖。在第5C圖中，分別由兩個稜鏡562與561提供部分反射性第一表面552與反射性第二表面554，兩個稜鏡562與561為直角三角形且尺寸相當。因此，在一些範例中，光學裝置550的形狀可為立方體或準立方體。入射光束520進入光學裝置550，並提供空間性偏移的複數個影像小束521。從入射光束520的部分導出每一影像小束521。在此範例中，在點A1，入射光束520被反射性第二表面554反射朝向部分反射性表面552。部分反射性第一表面552將入射光束的第一部分反射至第二表面，並允許入射光束的第二部分傳送透過稜鏡而形成第一小束B1。類似的，從第二表面554反射而到達第一表面552點A2的光束，被部分地反射朝向第二表面554，且部分地透過稜鏡562以形成第二小束B2。以類似方式，到達點A3的光束部分形成第三小束B3，且到達點A4的光束部分形成第四小束B4。為了說明的目的，在第5C圖的範例中，假定部分反射性表面552的反射率為50%。因此，小光束B1、B2、B3、與B4的強度，分別為入射光束520強度的1/2、1/4、1/8、與1/16，如第5C圖所示。
第5C圖的強度分佈，係基於具有50%反射率的部分反射性表面552來推導出。在一些具體實施例中，可改變反射率而產生不同的小束強度分佈。在一些具體實施例中，可改變沿著部分反射性表面552的反射率，以獲得所需的強度分佈。
部分反射性第一表面552可包含部分反射性塗層，諸如由金屬構成的塗層（例如金、鋁、銀、鎳 - 鉻、鉻等等），由介電質構成的塗層（例如氧化物、氟化物、硫化物等等），由半導體構成的塗層（例如矽、鍺等等），及或具有反射性質的膠或黏合劑，這些塗層可透過任何合適的製程施加到稜鏡562（例如物理氣相沉積（「PVD」）、離子輔助沉積（「IAD」）、離子束濺射（「IBS」）等等）。可至少部分基於塗層的厚度來選定或決定此種塗層的反射對傳輸比，或者塗層可具有複數個小穿孔以控制反射對傳輸比。接著，耦合輸出元件514可包含由前述材料之一或更多者所構成的部分反射性塗層。反射性第二表面554可包含反射性塗層，反射性塗層亦可由前述材料之一或更多者構成，但足夠厚而得以充足地使第二表面554為完全反射性（或為幾乎完全反射性）。在一些具體實施例中，稜鏡562與561各自的表面552與554，可被由具有前述反射性質的膠或黏合劑直接或間接接合在一起。
在一些具體實施例中，可藉由改變部分反射性表面552與反射性表面554之間的間距，來改變輸入小束的數量。例如，減少兩個表面之間的間距，可使得兩個表面之間的反射次數提升，而產生更多輸入小束。在第5A圖至第5C圖中，部分反射性第一表面552與反射性第二表面554係由平面表面呈現。在其他具體實施例中，部分反射性第一表面與反射性第二表面可具有不同的形狀，例如拋物線、球形、或其他形狀。
在第5C圖中，入射光束520到達第二表面554，且被反射朝向第一表面552。或者，若入射光束520在到達全反射表面554之前進入稜鏡562（如第5D圖圖示），則部分反射性第一表面552經配置以將入射光束的第一部分反射朝向波導以形成第一小束，並允許入射光束的第二部分發送至第二表面。由上文連同第5C圖說明的方式形成隨後的小束。
第6A圖與第6B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的藉由前述光學裝置減少紗門效應的影像。第6A圖相同於第4B圖，並圖示說明由稀疏波前所造成的紗門效應。第6B圖為圖示說明藉由從單一入射光束提供多個小束，而減少紗門效應的影像。小束強度被繪製於影像下方。在第6B圖中，小束強度係基於第5C圖，其中部分反射鏡係假定為具有0.5的反射率。在本發明的具體實施例中，可藉由改變小束強度分佈，以及提升從入射光束導出的小束數量，來達成更多改良。可藉由最佳化反射性表面與部分反射性表面的形狀與反射率，來獲得這些改良。
第6C圖為圖示說明用於驗證前述顯示系統功能的實驗性系統的簡圖。第6C圖圖示來自光纖掃描器的單一準直光源610以及光學裝置620。準直光源610提供複數個準直光束611。光學裝置620包含兩個稜鏡621與622，兩個稜鏡621與622分別提供部分反射鏡623與100%反射鏡624。兩個鏡的兩個平行平面623與624之間維持了特定的橫越距離。光學裝置620接收複數個準直光束611之每一者，並產生多個小束630，多個小束630被投射到影像感測器640上。第6A圖與第6B圖為可由影像感測器640提供的影像範例。
第7A圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的用於產生多個輸出小束的光學裝置的簡化示意圖。如第7A圖圖示，光學裝置700可作為第5A圖與第5B圖的影像顯示系統中的光學裝置550。光學裝置700可包含多個「光學裝置」，每一光學裝置可類似於光學裝置700中的光學裝置550。多個光學裝置可被定位於疊接設置中，以提供額外的束複製。如第7A圖圖示，稜鏡701與702形成第一光學裝置721，且稜鏡703與704形成第二光學裝置722。第一光學裝置721與第二光學裝置722兩者類似於光學裝置550，但指向不同方向。
在第7A圖中，光學裝置721包含具有部分反射性表面711的稜鏡701以及具有反射性表面712的稜鏡702。類似的，光學裝置722包含具有部分反射性表面713的稜鏡703以及具有反射性表面714的稜鏡704。在一些範例中，光學裝置可不同與彼此指向，使得二維複製小束陣列可被耦合輸入波導中。例如，入射光束710進入光學裝置721，光學裝置721提供複數個影像小束（未圖示），影像小束空間上偏移並沿著長軸方向沿著波導橫越。從光學裝置721進入光學裝置722的每一小束，可提供形成引導至波導的複數個輸入小束730的一部分的複數個小束。因此，可將二維複製小束陣列耦合輸入波導。
作為範例，可由複製因數或相乘因數m（亦即單一輸入束可產生m個輸出小束）來特徵化光學裝置721，並可由複製因數或相乘因數n來特徵化光學裝置722。接著，疊接的光學裝置700可具有m x n的複製因數或相乘因數。如第5A圖與第5B圖所圖示，進入波導的每一輸入小束，產生從波導發出的多個輸出小束。可大大地提昇波前密度。在一些具體實施例中，可疊接多於兩個光學裝置，以進一步提升波前密度。
儘管主要在三角稜鏡（特別是直角三稜鏡或「普羅(Porro)」稜鏡）的背景內容下進行了描述，但是應當理解的是，本文描述的稜鏡之一或更多者可採用其他的幾何形狀。例如，可用具有全反射表面的四個三角稜鏡來實施單個普羅阿貝（Porro-Abbe）稜鏡，每個稜鏡均設置成平行於普羅阿貝稜鏡的四個斜邊中的相應一個，從而提供在疊接配置中的四個光學裝置的束複製功能性。其他幾何形狀可包括各種其他多面體幾何形狀中的任何形狀，諸如「Amici」或Amici屋頂稜鏡幾何形狀、平行四邊形稜鏡幾何形狀、梯形稜鏡幾何形狀、金字塔形或半金字塔形稜鏡幾何形狀，例如四面體稜鏡幾何形狀、立方體對角線或三角稜鏡幾何形狀等等。
第7B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的用於產生多個輸出小束的另一光學裝置的簡化示意圖。在這些具體實施例中，光學裝置的底部稜鏡可提供耦合輸入功能性。如第7B圖圖示，光學系統750包含光學裝置760與波導780，光學裝置760用於從輸入光束產生多個小束，波導780用於接收多個小束。光學裝置760包含具有部分反射性表面771的第一稜鏡761，以及具有反射性表面772的第二稜鏡762。稜鏡的幾何尺寸可為除了45º-45º-90º三角稜鏡以外的幾何尺寸，使得稜鏡由所需的耦合輸入傾角（例如不同於90度角）將入射光790反射入波導780。如第7B圖圖示，稜鏡的表面771與772與波導780的上表面形成小於45度的角度α，此可使得小束以傾斜入射角進入波導。因此，在這些具體實施例的一些中，耦合輸入光柵可不為必要的。亦可使用由光學裝置760及/或波導780提供耦合輸入功能性的其他幾何尺寸/配置。例如，稜鏡的表面771與772與波導780的頂表面形成大於45度的角度α。在另一範例中，可在第一稜鏡761（形狀為直角三角形）的一腳或兩腳（例如斜邊）的表面上提供耦合輸入元件（例如光柵）。在又另一範例中，第一稜鏡761的幾何形狀可為除了三角稜鏡以外的幾何形狀，諸如平行四邊形的幾何形狀。在此種範例中，第一稜鏡761可被設置為將光耦合輸入進波導780的側邊表面（相對於波導780的頂表面）。在一些範例中，第一稜鏡761可被等效整合到波導780。
第8圖為圖示說明根據本發明的具體實施例的用於以減少的波前稀疏效應或紗門效應顯示影像的方法的簡化流程圖。用於顯示影像的方法800，包含提供波導與光學裝置（810），以及接收入射光束（820）。第5B圖與第5C圖圖示範例光學裝置，其中光學裝置550包含第一表面552與第二表面554，第一表面552與第二表面554放置為彼此平行且彼此鄰接。在此範例中，第一表面552為部分反射性的，且第二表面554為實質上全反射性的。在一些具體實施例中，可使用光纖掃描器提供入射光束。
方法亦包含引導入射光束以撞擊光學裝置的部分（830），以及使用光學裝置產生複數個輸入小束（840）。參照第5C圖，入射光束520被引導至光學裝置550的第二表面554，且被反射朝向第一表面552，其中光被部分反射回朝向第二表面554。光的其他部分作為第一輸入小束B1被發送透過稜鏡562並退出稜鏡562。以類似方式產生隨後的輸入小束B2、B3、與B4。複數個輸入小束相對於彼此空間性地偏移。如第5C圖圖示，輸入小束B1到B4從稜鏡562左側以逐漸提升的距離射出稜鏡562，使得每一輸入小束被定位為在沿著長軸陣列排列的不同長軸方向位置碰撞耦合輸入元件。
方法亦包含將複數個輸入小束耦合入波導（850），以及傳播藉由全內反射沿著波導傳播的複數個輸入小束（860）。參照第5B圖，透過耦合輸入元件512將輸入小束521耦合入波導510。在波導中，複數個輸入小束藉由全內反射（TIR）沿著波導傳播。在TIR過程中，小束在到達波導表面時被全部內部反射回。在第5B圖中，複數個小束521的每一者係由不同的實線圖案或虛線圖案呈現（一起標示為522），且複數個輸入小束之每一者在波導中行進過不同的路徑。
方法800進一步包含提供光學耦合至波導的耦合輸出元件（870），以及使用耦合輸出元件輸出多組輸出小束（880）。如第5B圖圖示，耦合輸出元件514被在波導與環境空氣之間的介面處耦合至波導510。耦合輸出元件514使得波導中的小束522被在邊界表面處部分折射出波導，且部分反射回波導中。在第5B圖中，在波導內的小束第一次到達耦合輸出元件514時，每一小束的部分被折射出波導，以形成第一組輸出小束531。小束的其餘部分繼續由全內反射傳播，並在沿著長軸的不同位置處形成隨後的輸出小束組532至534。因此，每一組輸出小束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入小光束的每一者的一部分。
已於上文連同第3圖至第7圖說明了實施方法800的影像顯示系統的範例。在一些具體實施例中，前述方法包含提供光學裝置以接收入射光束，並提供空間性地偏移的複數個輸入小束。複數個輸入小束可被引導至波導，以增加輸出小束的數量，這可提升波前密度並減少紗門效應。在一些具體實施例中，方法亦可包含使用眼鏡片聚焦多組輸出小光束。
應理解到，第8圖圖示說明的特定步驟，提供了根據本發明的具體實施例的用於以減少的波前稀疏效應或紗門效應顯示影像的特定方法。亦可根據替代性具體實施例執行其他步驟序列。例如，本發明的替代性具體實施例可由不同次序執行上文所概述的步驟。再者，第8圖圖示說明的個別步驟可包含多個子步驟，可由對個別步驟為適當的各種序列執行這些子步驟。再者，根據特定應用，可增加或移除額外步驟。在本發明技術領域中具有通常知識者將理解到許多變異、修改、以及替代方案。
第9圖為圖示說明根據本發明的替代性具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖。如第9圖圖示，影像顯示系統900包含波導910與光源905，波導910經配置以接收入射光束，光源905用於提供準直入射光束920。準直入射光束920包含具有不同波長的複數個輸入光束。作為範例，在第9圖中，準直入射光束920包含具有第一波長的第一光束921以及具有第二波長的第二光束922。
如第9圖圖示，具有稍微不同的波長的兩個輸入光束921與922，被包含在準直入射光束920中，使得他們被稍微不同地在耦合輸入元件912中繞射，並由稍微不同的入射角進入波導910。儘管第9圖僅圖示說明兩個輸入光束，但本發明的具體實施例不限於此特定數量的輸入光束。在其他具體實施例中，利用提升數量的輸入光束。如可見於第9圖，提升輸入光束的數量，可提升輸出小束的數量，並可進一步提升輸出影像的波前密度。
在一些具體實施例中，從以波導式目鏡設計的標稱波長為中心的波長範圍中選擇不同的波長。在一具體實施例中，對於紅色影像訊號，具有波長630nm、635 nm、與640 nm的雷射，可被耦合輸入進對635 nm標稱設計的波導式目鏡中。在另一具體實施例中，單一準直入射光束可包含具有波長635nm與642nm的光束成分。在一些具體實施例中，複數個輸入光束可具有延展一頻譜寬度的波長，頻譜寬度為在標稱波長附近約5 nm、10 nm、或20 nm。在一些具體實施例中，複數個輸入光束可具有延展一頻譜寬度的波長，頻譜寬度為在標稱波長附近約30 nm、或50 nm。在這些具體實施例中，可使用複數個輸入光束以增加輸出小束的數量，此可對於標稱波長提升影像的波前密度。可使用較高數量的輸入光束以產生較高數量的輸出小束。
波導910經配置以使用波長敏感式耦合輸入元件912（例如耦合輸入光柵），將準直輸入光束920耦合輸入波導910。波長敏感式耦合輸入元件可為繞射光柵，繞射光柵的繞射性質取決於入射光束的波長。波長敏感式耦合輸入元件912使得第一光束921與第二光束922在進入波長910時以不同的角度繞射。在所圖示說明的具體實施例中，準直入射光束由垂直入射角投射在耦合輸入元件912上。然而，這並不是本發明所必需的，且本發明的範圍包含在其他投射角之下的作業。準直入射光束在透過耦合輸入元件912時，以非垂直角繞射而在波導910內傳播。
準直入射光束920中的複數個輸入光束，經配置以在波導910中在不同方向中沿著不同路徑由全內反射（TIR）在波導910中傳播。如第9圖圖示，第一光束921與第二光束922由不同角度進入波導910。因此，光束921與922在到達波導910表面時具有不同的入射角。因此，每一輸入光束在波導中橫越過不同的路徑，如第9圖圖示。
在透過耦合輸入元件912並從耦合輸入元件912繞射之後，輸入光束921與922藉由全內反射（TIR）沿著波導910傳播，多次反射而從鄰接耦合輸入元件912的波導510末端朝向耦合輸出元件514的右端傳播，耦合輸出元件514光學耦合至波導910的下表面。可由對齊沿著波導的光傳播方向的長軸，來特徵化波導910。在第9圖中，長軸905對齊波導的上表面與下表面，並平行於入射光束920的傳播方向。
波導910進一步經配置以使用耦合輸出元件914輸出多組輸出光束930。如第9圖圖示，耦合輸出元件914在波導下表面處耦合至波導910，且耦合輸出元件914沿著波導910在長軸方向延伸。因為每一輸入光束橫越過波導中的不同路徑，他們到達耦合輸出元件914的不同位置，在此處每一小束的部分被折射出波導以形成輸出小束，而剩餘部分繼續由TIR在波導中傳播。第9圖圖示多組輸出光束930，包含組950、960、970、與980。每一組輸出光束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入光束之每一者的部分。例如，輸出小束組950包含來自入射光束921的部分的第一小束951，以及來自入射光束922的部分的第二小束952。類似的，輸出小束組960包含來自入射光束921的部分的第一小束961，以及來自入射光束922的部分的第二小束962。輸出小束組970包含來自入射光束921的部分的第一小束971，以及來自入射光束922的部分的第二小束972。輸出小束組980包含來自入射光束921的部分的第一小束981，以及來自入射光束922的部分的第二小束982。
可見得影像顯示系統900包含在入射準直光束920中的具有不同波長的多個輸入光束，以及波長敏感式耦合輸入元件912。藉由使用波長敏感式耦合輸入元件，可提升輸出小束的數量。因此，可減少波前稀疏度或紗門效應。波長敏感式耦合輸入元件可為繞射光柵，繞射光柵的繞射性質取決於入射光束的波長。
第10A圖與第10B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的藉由前述光學裝置減少紗門效應的影像。為了驗證前述影像顯示系統的功能，執行了實驗，其中由接收635 nm與642 nm波長光的結合器來提供入射光束。透過針孔觀看來自波導式目鏡的影像。第10A圖圖示說明由稀疏波前所造成的紗門效應。影像看起來為原始影像的粗略取樣版本。第10B圖為圖示說明減少紗門效應的影像，此係藉由提供單一準直入射光束，此單一準直入射光束包含具有635 nm與642 nm波長的光束成分。在此範例中，對於相距7 nm的波長的兩個雷射，在從針孔脫逃的角度中存在可注意到的偏移，如第10B圖中的額外點。
如前述，波前解析度被提升，因為對於單一角度束，存在形成原始波前的小束組，但在加入了第二波長之下，存在有效地提升了對應於此輸入角的波前的總和解析度的偏移小束組。此將改良「紗門效應」，或更精確地說，改善了「稀疏波前」的問題。藉由提升在入射準直光束中具有不同波長的小束數量，可達成更多的改良。例如，可將630 nm、635 nm與640 nm的雷射，耦合輸入對635 nm標稱設計的波導式目鏡。在發明的具體實施例中，具有約20 nm的頻譜寬度的光源（諸如雷射），將顯著提升影像品質。對於不具有透鏡功能的目鏡，這提供了無關於基板厚度而提升小束密度的方式。對於具有透鏡功能的目鏡，對每一波長的焦平面稍微不同，並可提升目鏡的焦點深度。
第11圖為圖示說明根據本發明的具體實施例的用於以減少的波前稀疏效應或紗門效應顯示影像的方法的簡化流程圖。如第11圖圖示，用於顯示影像的方法1100，包含提供具有波長敏感式耦合輸入元件的波導（1110）。參照第9圖，波導910具有波長敏感式耦合輸入元件912。波長敏感式耦合輸入元件可為繞射光柵，繞射光柵的繞射性質取決於入射光束的波長。
方法亦包含提供準直入射光束（1120）。準直入射光束包含具有不同波長的複數個輸入光束。作為範例，在第9圖中，準直入射光束920包含具有第一波長的第一光束921以及具有第二波長的第二光束922。在一些具體實施例中，從以波導式目鏡設計的標稱波長為中心的波長範圍中選擇不同的波長。在一具體實施例中，對於紅色影像訊號，具有波長630nm、635 nm、與640 nm的雷射，可被耦合輸入進對635 nm標稱設計的波導式目鏡中。在另一具體實施例中，單一準直入射光束包含具有波長635nm與642nm的光束成分。在一些具體實施例中，複數個輸入光束可具有延展一頻譜寬度的波長，頻譜寬度為約20 nm。在這些具體實施例中，可使用複數個輸入光束以增加輸出小束的數量，此可對於標稱波長提升影像的波前密度。
方法亦包含使用波長敏感式耦合輸入元件將複數個輸入光束耦合輸入波導（1130）。參照第9圖，波長敏感式耦合輸入元件912經配置以耦合輸入準直入射光束920，準直入射光束920包含具有第一波長的第一光束921以及具有第二波長的第二光束922。波長敏感式耦合輸入元件912使得第一光束921與第二光束922在進入波長910時以不同的角度繞射。
方法1100亦包含由全內反射在波導中傳播複數個輸入光束（1140）。如第9圖圖示，第一光束921與第二光束922由不同角度進入波導910。因此，光束921與922在到達波導910表面時具有不同的入射角。因此，每一輸入光束在波導中橫越過不同的路徑，如第9圖圖示。
方法進一步包含提供光學耦合至波導的耦合輸出元件（1150），以及使用耦合輸出元件輸出多組輸出小束（1160）。如第9圖圖示，耦合輸出元件914在波導的一表面處耦合至波導910，且耦合輸出元件914沿著波導910在長軸方向延伸。因為每一輸入光束橫越過波導中的不同路徑，他們到達耦合輸出元件914的不同位置，在此處每一小束的部分被折射出波導以形成輸出小束，而剩餘部分繼續由TIR在波導中傳播。如第9圖圖示，從耦合輸出元件914發出多組輸出光束930。多組輸出光束930包含組950、960、970、與980。每一組輸出光束包含由全內反射在波導中傳播的複數個輸入光束之每一者的部分。例如，小束組950包含來自入射光束921的部分的第一小束951，以及來自入射光束922的部分的第二小束952。類似的，小束組960包含來自入射光束921的部分的第一小束961，以及來自入射光束922的部分的第二小束962。小束組970包含來自入射光束921的部分的第一小束971，以及來自入射光束922的部分的第二小束972。小束組980包含來自入射光束921的部分的第一小束981，以及來自入射光束922的部分的第二小束982。
已於上文連同第9圖至第10圖說明了實施方法1100的影像顯示系統的範例。藉由使用波長敏感式耦合輸入元件，可提升輸出小束的數量。方法亦可包含使用眼鏡片聚焦多組輸出小光束。再者，可由光纖掃描器提供入射光束。在一些具體實施例中，波導經配置以用於一顏色的標稱波長，且複數個輸入光束具有在標稱波長附近的波長。
在前述說明中，為了解釋的目的而使用了特定的命名法，以提供對於所述具體實施例的通透瞭解。然而，在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，所述具體實施例的實作並不需要這些特定細節。因此，上文對於特定具體實施例的說明，僅為了圖示說明與說明的目的而呈現。這些說明並非意為窮舉，亦並非意為將所請具體實施例限制為所揭示的精準形式。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，可對前述教示內容進行各種修改與變異。
100‧‧‧可穿戴式顯示裝置110‧‧‧主顯示器120‧‧‧投射器組件130‧‧‧鏡腳200‧‧‧掃描式顯示系統210‧‧‧掃描式投射器240‧‧‧束250‧‧‧表面300‧‧‧影像顯示系統310‧‧‧波導312‧‧‧耦合輸入元件314‧‧‧耦合輸出元件320‧‧‧光束322‧‧‧全內反射330‧‧‧輸出小束陣列380‧‧‧光學元件390‧‧‧眼睛500‧‧‧影像顯示系統505‧‧‧長軸510‧‧‧波導512‧‧‧耦合輸入元件514‧‧‧耦合輸出元件520‧‧‧入射光束521‧‧‧輸入小束522‧‧‧小束530‧‧‧輸出小束531‧‧‧輸出小束532‧‧‧輸出小束組533‧‧‧輸出小束組534‧‧‧輸出小束組550‧‧‧光學裝置552‧‧‧第一表面554‧‧‧第二表面560‧‧‧影像顯示系統561‧‧‧稜鏡562‧‧‧稜鏡610‧‧‧準直光源611‧‧‧準直光束620‧‧‧光學裝置621‧‧‧稜鏡622‧‧‧稜鏡623‧‧‧部分反射鏡624‧‧‧100%反射鏡630‧‧‧小束640‧‧‧影像感測器700‧‧‧光學裝置701‧‧‧稜鏡702‧‧‧稜鏡703‧‧‧稜鏡704‧‧‧稜鏡710‧‧‧入射光束711‧‧‧部分反射性表面712‧‧‧反射性表面713‧‧‧部分反射性表面721‧‧‧第一光學裝置722‧‧‧第二光學裝置730‧‧‧輸入小束750‧‧‧光學系統760‧‧‧光學裝置761‧‧‧稜鏡762‧‧‧稜鏡771‧‧‧部分反射性表面772‧‧‧反射性表面780‧‧‧波導790‧‧‧入射光800‧‧‧方法810-880‧‧‧步驟900‧‧‧影像顯示系統905‧‧‧光源910‧‧‧波導912‧‧‧耦合輸入元件914‧‧‧耦合輸出元件920‧‧‧準直入射光束921‧‧‧第一光束922‧‧‧第二光束930‧‧‧輸出光束950‧‧‧輸出光束組951‧‧‧小束952‧‧‧小束960‧‧‧輸出光束組961‧‧‧小束962‧‧‧小束970‧‧‧輸出光束組971‧‧‧小束972‧‧‧小束980‧‧‧輸出光束組981‧‧‧小束982‧‧‧小束1100‧‧‧方法1110-1160‧‧‧步驟
第1圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的示例性穿戴式顯示裝置的透視圖的簡化示意圖；
第2圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的掃描式顯示系統的簡化示意圖；
第3圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖；
第4A圖至第4D圖圖示說明根據本發明的一些具體實施例的來自影像顯示系統的輸出小束波前；
第5A圖至第5D圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖；
第6A圖與第6B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的藉由前述光學裝置減少紗門效應的影像；
第6C圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的用於驗證顯示系統功能的實驗性系統的簡圖；
第7A圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的用於產生多個輸出小束的另一光學裝置的簡化示意圖；
第7B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的用於產生多個輸出小束的另一光學裝置的簡化示意圖；
第8圖為圖示說明根據本發明的具體實施例的用於以減少的波前稀疏效應或紗門效應顯示影像的方法的簡化流程圖；
第9圖為圖示說明根據本發明的替代性具體實施例的影像顯示系統的簡化示意圖；
第10A圖與第10B圖為圖示說明根據本發明的一些具體實施例的藉由前述光學裝置減少紗門效應的影像；以及
第11圖為圖示說明根據本發明的具體實施例的用於以減少的波前稀疏效應或紗門效應顯示影像的方法的簡化流程圖。
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505‧‧‧長軸
510‧‧‧波導
512‧‧‧耦合輸入元件
514‧‧‧耦合輸出元件
520‧‧‧入射光束
521‧‧‧輸入小束
522‧‧‧小束
530‧‧‧輸出小束
531‧‧‧輸出小束
532‧‧‧輸出小束組
533‧‧‧輸出小束組
534‧‧‧輸出小束組
550‧‧‧光學裝置
552‧‧‧第一表面
554‧‧‧第二表面
560‧‧‧影像顯示系統

Claims (19)

  1. 一種影像顯示系統，包含：一波導；一光學裝置，該光學裝置包含一第一稜鏡與一第二稜鏡，其中該第一稜鏡與該第二稜鏡為直角三角稜鏡，該第一稜鏡的一第一表面與該第二稜鏡的一第二表面被設置為彼此平行且彼此鄰接且對該波導成一傾斜角，該第一表面為部分反射性，且該第二表面為實質上全反射性，其中該光學裝置經配置以接收一入射光束並提供複數個輸入小束至該波導，每一輸入小束係從該入射光束的一部分導出，該等輸入小束空間性地偏移；其中該波導經配置以：接收該複數個輸入小束；由全內反射(Total Internal Reflection；TIR)傳播該複數個輸入小束；以及輸出多組輸出小束，每組輸出小束包含由全內反射在該波導中傳播的該複數個輸入小束之每一者的一部分。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該複數個輸入小束被平行導向該波導。
  3. 如請求項1所述之系統，其中該多組輸出小 束由該波導的一彈跳間距間隔開。
  4. 如請求項1所述之系統，其中該部分反射性第一表面經配置以接收一光束，並反射該所接收的光束的一第一部分並允許該所接收的光束的一第二部分透過；以及其中：該第二表面經配置以將該第二表面從該第一表面接收的每一光束，反射回該第一表面；以及對於從該第二表面引導至該第一表面的每一光束，該部分反射性第一表面經配置以允許一部分透過朝向該波導以形成一新小束，並將一剩餘部分反射至該第二表面。
  5. 如請求項1所述之系統，其中該光學裝置進一步包含一第三表面與一第四表面，該第三表面與該第四表面設置為彼此平行且彼此鄰接，該第三表面為部分反射性且該第四表面為實質上全反射性；其中該第一表面與該第二表面經配置以接收該入射光束並提供一第一複數個小束，且該第三表面與該第四表面經配置以接收該第一複數個小束之每一者並提供多個小束。
  6. 如請求項1所述之系統，其中該波導包含一上表面，該上表面的一部分經配置以接收來自該光學 裝置的該複數個輸入小束。
  7. 如請求項6所述之系統，其中該第一表面與該第二表面經配置以與該波導的該上表面形成一耦合輸入角。
  8. 如請求項7所述之系統，其中該波導的該上表面的該部分沒有輸入光柵。
  9. 如請求項1所述之系統，其中該第一稜鏡包含一側表面，該側表面設置為平行於該波導的一表面。
  10. 如請求項1所述之系統，其中該光學裝置進一步包含一第三稜鏡與一第四稜鏡，該第三稜鏡的一第三表面與該第四稜鏡的一第四表面被設置為彼此平行且彼此鄰接，該第三表面為部分反射性，且該第四表面為實質上全反射性；其中該第一稜鏡與該第二稜鏡經配置以接收該入射光束並提供一第一複數個小束；以及其中該第三稜鏡與該第四稜鏡經配置以接收該第一複數個小束並提供一第二複數個小束，該第二複數個小束包含一二維(2D)小束陣列。
  11. 如請求項10所述之系統，其中該第一複數個小束在空間上偏移並跨過該波導的一縱向方向，且該第二複數個小束沿著該波導的一橫向方向偏移，而 產生該二維小束陣列。
  12. 一種用於顯示一影像的方法，該方法包含以下步驟：提供一波導與一光學裝置，其中該光學裝置包含一第一稜鏡與一第二稜鏡，其中該第一稜鏡與該第二稜鏡為直角三角稜鏡，該第一稜鏡的一第一表面與該第二稜鏡的一第二表面被設置為彼此平行且彼此鄰接且對該波導成一傾斜角，該第一表面為部分反射性，且該第二表面為實質上全反射性；提供一入射光束；引導該入射光束以撞擊該光學裝置的一部分；使用該光學裝置產生複數個輸入小束，其中該複數個輸入小束空間性地偏移，其中產生該複數個輸入小束之步驟包含以下步驟：該第一表面接收該入射光束並反射該入射光束的一第一部分，以允許該入射光束的一第二部分通過；該第二表面將來自該第一表面的每個光束反射回該第一表面；以及對於從該第二表面導向該第一表面的每個光束，該第一表面允許一部分通過朝向該波導以形成該複數個輸入小束中的一個輸入小束，並將一剩餘部分反射回該第二表面； 將該複數個輸入小束耦合入該波導；由全內反射(TIR)沿著該波導傳播該複數個輸入小束，其中該複數個輸入小束之每一者在波導中橫越過一不同路徑；提供光學耦合至該波導的一耦合輸出元件；以及使用該耦合輸出元件輸出多組輸出小束，每組輸出小束包含該複數個輸入小束之每一者的一部分。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該第一稜鏡包含一側表面，該側表面設置為平行於該波導的一表面。
  14. 如請求項13所述之方法，其中：其中該光學裝置進一步包含一第三稜鏡與一第四稜鏡，該第三稜鏡的一第三表面與該第四稜鏡的一第四表面被設置為彼此平行且彼此鄰接，該第三表面為部分反射性，且該第四表面為實質上全反射性；其中該第一稜鏡與該第二稜鏡經配置以接收該入射光束並提供一第一複數個小束；以及其中該第三稜鏡與該第四稜鏡經配置以接收該第一複數個小束並提供一第二複數個小束，該第二複數個小束包含一二維(2D)小束陣列。
  15. 如請求項12所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：使用一眼鏡片聚焦該多組輸出小光束， 及/或進一步包含以下步驟：由一光纖掃描器提供該入射光束。
  16. 一種影像顯示系統，包含：一波導，該波導包含一波長敏感式耦合輸入元件以及一耦合輸出元件；一光源，該光源用於提供一準直入射光束，該準直入射光束包含具有不同波長的複數個輸入光束；其中該波導經配置以：使用該波長敏感式耦合輸入元件，將該複數個輸入光束耦合輸入進該波導；由全內反射(TIR)傳播該複數個輸入光束，每一輸入光束沿著一不同的路徑傳播；以及使用該耦合輸出元件輸出多組輸出小光束，每組輸出小光束包含由全內反射在該波導中傳播的該複數個輸入光束之每一者的一部分；一光學裝置，該光學裝置包含一第一稜鏡與一第二稜鏡，其中該第一稜鏡與該第二稜鏡為直角三角稜鏡，該第一稜鏡的一第一表面與該第二稜鏡的一第二表面被設置為彼此平行且彼此鄰接且對該波導成一傾斜角，該第一表面為部分反射性，且該第二表面為實質上全反射性，其中該光學裝置經配置以接收一入射光束並提供複數個輸入小束至該波導， 每一輸入小束係從該入射光束的一部分導出，該等輸入小束空間性地偏移。
  17. 如請求項16所述之影像顯示系統，其中該波導經配置以用於一顏色的一標稱波長，且該複數個輸入光束具有在該標稱波長附近的波長。
  18. 如請求項16所述之影像顯示系統，其中由一光纖掃描器提供該準直入射光束。
  19. 如請求項16所述之影像顯示系統，該影像顯示系統進一步包含一眼鏡片，該眼鏡片用於聚焦該多組輸出小光束以供顯示。
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