[发明专利]虚拟/增强现实系统中的光束角度传感器

权利要求书

1.一种用于由终端用户使用的虚拟图像生成系统的显示子系统，包括：

波导装置；

成像元件，其被配置为将准直光发射到所述波导装置中；

耦入元件ICE，其被配置为将所述准直光引导通过所述波导装置往下，使得多个出射光线从所述波导装置出射以向所述终端用户显示图像帧的像素，所述像素具有用所述多个出射光线的角度编码的位置；以及

感测组件，其被配置为感测指示所述多个出射光线的角度的至少一个参数，其中至少一个所感测的参数包括代表所述多个出射光线的至少一个代表性光线的强度，并且其中所述感测组件包括至少一个角度传感器，每个角度传感器包括光强度传感器和安装在所述波导装置与所述光强度传感器之间的角度选择层。

2.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述成像元件包括：

至少一个光源，其被配置为产生所述光；

光纤，其被配置为发射所述光；以及

机械驱动组件，所述光纤被安装到其上，所述机械驱动组件被配置为根据扫描图案使所述光纤移位。

3.根据权利要求2所述的显示子系统，其中所述机械驱动组件包括压电元件和驱动电子器件，所述光纤被安装到所述压电元件上，所述驱动电子器件被配置为将电信号传送到所述压电元件，从而使所述光纤根据所述扫描图案振动。

4.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述波导装置具有部分透明的显示表面，所述部分透明的显示表面被配置为定位在所述终端用户的眼睛与周围环境之间的视场内。

5.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述波导装置包括：

平面光波导，其中所述耦入元件ICE被配置为将来自所述成像元件的光光学耦合到所述平面光波导中作为耦入光束；

正交光瞳扩展OPE元件，其与所述平面光波导相关联，用于将所述耦入光束分成多个正交光束；以及

出射光瞳扩展EPE元件，其与所述平面光波导相关联，用于将所述多个正交光束分成从所述平面光波导出射的光线。

6.根据权利要求5所述的显示子系统，其中所述平面光波导包括由单个光学透明材料板形成的单个基板。

7.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述至少一个所感测的参数指示被投射在至少一个平面中的出射光线角度，所述至少一个平面正交于与所述波导装置的外表面相符合的平面。

8.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述至少一个代表性光线不同于所述多个出射光线。

9.根据权利要求8所述的显示子系统，其中所述至少一个代表性光线在与所述终端用户的视场外的所述多个出射光线不同的位置处从所述波导装置出射。

10.根据权利要求1所述的显示子系统，其中所述至少一个角度传感器包括成对的正交传感器，所述成对的正交传感器分别被配置为感测所述至少一个代表性光线的第一正交强度分量和第二正交强度分量。

11.根据权利要求10所述的显示子系统，其中所述成对的正交传感器分别包括第一柱面透镜和第二柱面透镜，所述第一柱面透镜和所述第二柱面透镜被配置为分别传送所述至少一个代表性光线的所述第一正交强度分量和所述第二正交强度分量。

12.根据权利要求10所述的显示子系统，其中所述成对的正交传感器分别包括第一衍射光学元件和第二衍射光学元件，所述第一衍射光学元件和所述第二衍射光学元件被配置为分别传送所述至少一个代表性光线的所述第一正交强度分量和所述第二正交强度分量。

13.根据权利要求10所述的显示子系统，其中所述成对的正交传感器分别包括第一偏振元件和第二偏振元件，所述第一偏振元件和所述第二偏振元件被配置为分别将所述至少一个代表性光线中的每一个偏振为正交偏振光线。