可切换PANCHARATNAM-BERRY相位光栅堆叠件的制作方法

可切换pancharatnam-berry相位光栅堆叠件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术涉及题目为“中央凹显示系统”和“包括漫射器的扁平透镜”的专利申请，这些专利申请已转让给本技术的相同受让人并且与本技术在同一天提交，并且通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本公开的实施例总体上涉及光学系统，并且更具体地涉及中央凹显示系统。


背景技术：

4.人工现实系统显示内容，内容可以包括完全生成的内容或与捕获的(例如，现实世界)内容相结合的生成内容。真实显示应当考虑用户在他或她的外围视觉中看到的内容，以及由位于用户眼睛后部的中心凹(在本文中也被称为“中央凹”)产生的高敏锐度视觉。对于诸如头戴式显示器(hmd)系统的一些人工现实系统，小的形状因子和轻型设计也是期望的。已经证明，设计这种人工现实系统是困难的。


技术实现要素：

5.本公开的一个实施例阐述了一种光学系统。光学系统包括两个pancharatnam-berry相位(pbp)光栅。光学系统还包括布置在pbp光栅之间的可切换半波片。
6.pbp光栅可以被配置成在可切换半波片开启时以一定角度衍射光；以及pbp光栅可以被配置成在可切换半波片关闭时使光穿过。
7.光学系统还可以包括眼睛跟踪模块，其中可以基于使用第一眼睛跟踪模块确定的瞳孔位置来控制可切换半波片。
8.光学系统还可以包括两个附加pbp光栅和布置在两个附加pbp光栅之间的附加可切换半波片。
9.两个pbp光栅和可切换半波片可以被配置成在第一方向上引导光，并且其中两个附加pbp光栅和附加可切换半波片可以被配置成在第二方向上引导光，第二方向可以垂直于第一方向。
10.光学系统还可以包括光束引导设备，其中两个pbp光栅和可切换半波片可以用于增加光束引导设备的引导范围。
11.两个pbp光栅和可切换半波片可以被布置在光束引导设备之前的光路中。
12.光学系统可以被包括在头戴式显示器的中央凹显示模块中，中央凹显示模块可以被配置成将图像聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域上。
13.可切换半波片在关闭状态下可以使光穿过，并且在开启状态下可以改变光的偏振的旋向性。
14.本公开的另一个实施例阐述了一种显示系统。显示系统包括光源。显示系统还包括光学堆叠件，该光学堆叠件包括多个pancharatnam-berry相位(pbp)光栅。光学堆叠件在
至少两种模式之间可切换。
15.至少两种模式可以包括第一模式和第二模式，在第一模式中，入射在光学堆叠件上的光可以穿过光学堆叠件，并且在第二模式中，入射在光学堆叠件上的光可以被光学堆叠件以一定角度衍射。
16.光学堆叠件可以包括两个pbp光栅和布置在两个pbp光栅之间的可切换半波片。
17.光学堆叠件还可以包括两个附加pbp光栅和布置在两个附加pbp光栅之间的附加可切换半波片。
18.两个pbp光栅和可切换半波片可以用于在第一方向上引导光，并且其中两个附加pbp光栅和附加半波片可以用于在第二方向上引导光，第二方向可以垂直于第一方向。
19.显示系统还可以包括微机电系统(mems)反射镜，其中光学堆叠件可以可控制，以增加mems反射镜的引导范围。
20.光学堆叠件可以被布置在mems反射镜之前的光路中。
21.显示系统可以被包括在人工现实系统中。
22.本公开的另一个实施例阐述了一种方法。方法包括检测用户的眼睛的瞳孔位置。方法还包括：基于所检测的瞳孔位置，确定引导光的角度。此外，方法包括：使用包括多个pancharatnam-berry相位(pbp)光栅的至少一个光学堆叠件，以该角度引导光，其中光学堆叠件在至少两种模式之间可切换。
23.光学堆叠件可以包括两个pbp光栅和布置在两个pbp光栅之间的可切换半波片；以及至少两种模式可以包括第一模式和第二模式，在第一模式中，入射在光学堆叠件上的光可以穿过光学堆叠件，并且在第二模式中，入射在光学堆叠件上的光可以被光学堆叠件以一定角度衍射。
24.可以使用微机电系统(mems)反射镜，以该角度进一步引导光，并且其中光学堆叠件可以可控制，以增加mems反射镜的引导范围。
25.本文公开的中央凹显示系统的一个优点是，中央凹显示系统为用户的眼睛注视的中央凹区域生成高分辨率虚拟图像，以及为用户的眼睛注视的其他区域生成低分辨率、大视场背景图像。用于生成投影图像的漫射器可以被布置在扁平透镜内，这是一种相对紧凑(即更薄)的设计，该设计有利于利用hmd或需要考虑小形状因子和重量的其他设备的应用。此外，可切换pancharatnam-berry相位光栅堆叠件可以用于增加用于生成高分辨率虚拟图像的光束引导设备的引导范围，例如，以便可以引导与虚拟图像相关联的光以覆盖用户的眼睛可见的整个视场。这些技术优势表示相对于现有技术方法的一种或多种技术进步。
附图说明
26.为了能够详细理解各种实施例的上述特征，可以参考各种实施例对以上简要概括的公开概念进行更具体的描述，其中一些实施例在附图中进行了图示。然而，应当注意，附图仅示出了公开概念的典型实施例，并且因此不应当被视为以任何方式限制范围，并且存在其他同等有效的实施例。
27.图1a是根据各种实施例的近眼显示器(ned)的图。
28.图1b是图1a中图示的ned的实施例的前刚性主体的截面。
29.图2a是根据各种实施例的被实现为ned的头戴式显示器(hmd)的图。
30.图2b是根据各种实施例的被实现为近眼显示器的图2a的hmd的截面图。
31.图3是根据各种实施例的ned系统的框图。
32.图4是图示根据各种实施例的中央凹显示系统的示意图。
33.图5更详细地图示了根据各种实施例的中央凹显示系统的组件。
34.图6是图示根据各种实施例的包括漫射器的扁平透镜的示意图。
35.图7是图示根据各种实施例的包括漫射器的扁平透镜的操作的光线追踪图。
36.图8是图示根据各种实施例的图4的中央凹显示模块的光学配置的示意图。
37.图9更详细地图示了根据各种实施例的图4的中央凹显示模块的组件。
38.图10图示了根据各种实施例的可切换pancharatnam-berry相位(pbp)光栅堆叠件的组件和操作。
39.图11图示了根据各种实施例的pbp光栅。
40.图12图示了根据各种实施例的使用中央凹显示系统生成人工现实内容的方法。
41.图13更详细地图示了根据各种实施例的图12的方法的步骤中的一个步骤。
42.图14更详细地图示了根据各种实施例的图12的方法的步骤中的另一个步骤。
具体实施方式
43.在以下描述中，阐述了许多具体细节，以提供对各种实施例的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员来说明显的是，可以在没有这些具体细节中的一个或多个具体细节的情况下，实践所公开的概念。
44.配置概述
45.本文公开的一个或多个实施例涉及一种中央凹显示系统。中央凹显示系统包括与中央凹显示模块串联布置的外围显示模块。外围显示模块被配置成为用户的外围视觉生成低分辨率、大视场(fov)图像，而中央凹显示模块被配置成执行中央凹渲染(rendering)，其中高分辨率图像聚焦到用户的眼睛注视的中央凹区域。此外，现实世界的光可以穿过外围和中央凹显示模块并且可以被用户观察到。
46.外围显示模块包括投影设备，投影设备将用于用户外围视觉的背景图像投射到对背景图像进行漫射的漫射器上，以及投射到增加光的传播距离使得背景图像看起来离用户更远的扁平透镜。在一些实施例中，漫射器是偏振、角度和波长选择性的。这种漫射器可以使用例如胆甾型液晶材料来进行构造。在操作中，圆偏振光以倾斜的角度被投射到漫射器上，并且在扁平透镜内反射两次。在一些实施例中，漫射器也可以被包括在扁平透镜内，这是一种比漫射器在扁平透镜外部的设计更紧凑(即，更薄)的设计。
47.中央凹显示模块包括全息显示器、诸如微机电系统(mems)反射镜的光束引导设备、诸如全息光学元件(hoe)透镜的角度和波长选择性透镜，以及眼睛跟踪设备。在操作中，光束引导设备可控制，以基于由眼睛跟踪设备捕获的瞳孔位置，经由角度和波长选择性透镜将来自全息显示器的光聚焦到用户的眼睛注视的中央凹区域。在一些实施例中，中央凹显示模块还可以包括可切换pancharatnam-berry相位(pbp)光栅堆叠件，该光栅堆叠件增加光束引导设备的引导范围。在这种情况下，可切换pbp光栅堆叠件可以包括布置在两个pbp光栅之间的可切换半波片。由可切换pbp光栅堆叠件中的一个pbp光栅产生的衍射角，基于可切换半波片开启时与可切换半波片关闭时由可切换半波片输出的光的偏振的旋向性
而不同。
48.本公开的实施例还可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以一些方式调整的现实的形式，人工现实可以包括例如虚拟现实(vr)系统、增强现实(ar)系统、混合现实(mr)系统、混合现实(hybrid reality)系统，或者它们的一些组合和/或衍生。人工现实内容可以包括但不限于完全生成的内容或与捕获的(例如，现实世界)内容相结合的生成内容。人工现实内容可以包括但不限于视频、音频、触觉反馈或它们的一些组合。人工现实内容可以在单个通道或多个通道中呈现(诸如，向观看者产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实系统还可以与用于例如，在人工现实系统中创建内容和/或以其他方式在人工现实系统中使用(例如，在人工现实系统中执行活动)的应用、产品、附件、服务或它们的一些组合相关联。人工现实系统可以在包括连接到主机计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立hmd、移动设备或计算系统，或能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台的各种平台上实现。
49.本公开的实施例还可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以一些方式调整的现实的形式，人工现实可以包括例如vr系统、ar系统、mr系统、混合现实(hybrid reality)系统，或者它们的一些组合和/或衍生。人工现实内容可以包括但不限于完全生成的内容或与捕获的(例如，现实世界)内容相结合的生成内容。人工现实内容可以包括但不限于视频、音频、触觉反馈或它们的一些组合。人工现实内容可以在单个通道或多个通道中呈现(诸如，向观看者产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实系统还可以与用于例如，在人工现实系统中创建内容和/或以其他方式在人工现实系统中使用(例如，在人工现实系统中执行活动)的应用、产品、附件、服务或它们的一些组合相关联。人工现实系统可以在包括连接到主机计算机系统的hmd、独立hmd、移动设备或计算系统，或能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台的各种平台上实现。
50.系统概述
51.图1a是根据各种实施例的近眼显示器(ned)100的线图。尽管本文公开了ned和头戴式显示器(hmd)作为参考示例，但是包括中央凹显示系统的显示设备也可以被配置成布置在用户的一只或多只眼睛附近的固定位置处，而不是头戴式的(例如，显示设备可以被安装在诸如汽车或飞机之类的交通工具中，以布置在用户的一只或多只眼睛前面)。
52.如所示的，ned 100包括前刚性主体105和束带110。前刚性主体105包括电子显示器(未示出)的一个或多个电子显示元件、惯性测量单元(imu)115、一个或多个位置传感器120和定位器125。如图1a所示，位置传感器120位于imu 115内，并且用户既看不到imu115，也看不到位置传感器120。在各种实施例中，在ned 100充当ar设备或mr设备的情况下，ned 100的部分和/或其内部组件至少部分透明。
53.图1b是图1a中图示的ned 100的实施例的前刚性主体105的截面160。如所示的，前刚性主体105包括电子显示器130和光学装置块135，电子显示器130和光学装置块135一起向出射光瞳145提供图像光。出射光瞳145是用户的眼睛140可以位于的前刚性主体105的位置。出于说明的目的，图1b示出了与单个眼睛140相关联的截面160，但是与光学装置块135分离的另一光学装置块可以向用户的另一只眼睛提供改变的图像光。此外，ned 100包括眼睛跟踪系统(图1b中未示出)。眼睛跟踪系统可以包括照射用户的一只或两只眼睛的一个或
多个光源。眼睛跟踪系统还可以包括捕获用户的一只或两只眼睛的图像以跟踪眼睛的位置的一个或多个相机。
54.电子显示器130向用户显示图像。在各种实施例中，电子显示器130可以包括单个电子显示器或多个电子显示器(例如，用于用户的每只眼睛的显示器)。电子显示器130的示例包括：液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、有源矩阵有机发光二极管显示器(amoled)、qoled、qled、一些其他显示器或它们的组合。
55.光学装置块135调整从电子显示器130发射的图像光的朝向，使得电子显示器130出现在距用户特定虚拟图像距离处。光学装置块135被配置成接收从电子显示器130发射的图像光，并且将图像光引导到与出射光瞳145相关联的眼动范围(eye-box)。被引导到眼动范围的图像光在眼睛140的视网膜上形成图像。眼动范围是定义眼睛140向上/向下/向左/向右移动多少而不会显著降低图像质量的区域。在图1b的图示中，视场(fov)150是眼睛140在任何给定时刻所看到的可观察世界的范围。
56.另外，在一些实施例中，光学装置块135放大所接收的光，校正与图像光相关联的光学误差，并且向眼睛140呈现校正后的图像光。光学装置块135可以包括光学串联的一个或多个光学元件155。光学元件155可以是光圈、菲涅尔(fresnel)透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、波导、pancharatnam-berry相位(pbp)透镜或光栅、颜色选择滤光器、波片、c板(c-plate)或影响图像光的任何其他适当的光学元件155。此外，光学装置块135可以包括不同光学元件的组合。光学装置块135中的一个或多个光学元件可以具有一个或多个涂层，诸如抗反射涂层。在一些实施例中，光学装置块135可以包括下面结合图4至图11详细讨论的中央凹型、外围和/或中央凹系统中的一个或多个的光学元件。
57.图2a是根据各种实施例的被实现为ned的hmd 162的示意图。如所示的，hmd 162是一副增强现实眼镜的形式。hmd 162向用户呈现计算机生成的媒体，并且利用计算机生成的媒体来增强物理、现实世界环境的视图。由hmd 162呈现的计算机生成的媒体的示例包括一个或多个图像、视频、音频或它们的一些组合。在一些实施例中，音频经由外部设备(例如，扬声器和耳机)呈现，该外部设备从hmd162、控制台(未示出)或这两者接收音频信息，并且基于音频信息呈现音频数据。在一些实施例中，hmd 162可以被修改为也作为vr hmd、mr hmd或它们的一些组合来进行操作。hmd 162包括框架175和显示器164。如所示的，框架175将ned安装到用户的头部，而显示器164向用户提供图像光。显示器164可以被定制成各种形状和尺寸，以符合不同风格的眼镜框架。
58.图2b是根据各种实施例的被实现为ned的图2a的hmd 162的截面图。该视图包括框架175、显示器164(其包括显示组件180和显示块185)和眼睛170。显示组件180向眼睛170提供图像光。显示组件180容纳显示块185，在不同的实施例中，显示块185包围不同类型的成像光学装置和重定向结构。出于说明的目的，图2b示出了与单个显示块185和单只眼睛170相关联的截面，但是在未示出的备选实施例中，与图2b所示的显示块185分离的另一显示块向用户的另一只眼睛提供图像光。
59.如所图示的，显示块185被配置成将来自局部区域的光与来自计算机生成的图像的光进行组合，以形成增强场景。显示块185还被配置成向与用户眼睛170的位置相对应的眼动范围165提供增强场景。显示块185可以包括例如波导显示器、聚焦组件、补偿组件或它们的一些组合。在一些实施例中，显示块185可以包括下面结合图4至图11详细讨论的中央
凹型、外围和/或中央凹系统的一个或多个组件。
60.hmd 162可以包括显示块185与眼睛170之间的一个或多个其他光学元件。光学元件可以用于例如校正从显示块185发射的图像光中的像差，放大从显示块185发射的图像光，对从显示块185发射的图像光进行一些其他光学调整，或者它们的一些组合。光学元件的示例可以包括光圈、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器或影响图像光的任何其他适当的光学元件。显示块185还可以包括一种或多种材料(例如，塑料、玻璃等)，该一种或多种材料具有有效地最小化重量并拓宽hmd 162的视场的一种或多种折射率。
61.图3是控制台310在其中进行操作的近眼显示系统300的实施例的框图。在一些实施例中，ned系统300对应于ned 100或hmd 162。ned系统300可以在vr系统环境、ar系统环境、mr系统环境或它们的一些组合中进行操作。图3中所示的ned系统300包括ned305和输入/输出(i/o)接口315，输入/输出(i/o)接口315耦接到控制台310。
62.虽然图3示出了包括一个ned 305和一个i/o接口315的示例ned系统300，但是在其他实施例中，可以在ned系统300中包括任意数目的这些组件。例如，可以有多个ned 305，每个ned 305具有相关联的i/o接口315，其中每个ned 305和i/o接口315与控制台310通信。在备选配置中，不同的和/或附加的组件可以被包括在ned系统300中。另外，在一些实施例中，包括在ned 305、控制台310和i/o接口315内的各种组件可以以不同于结合图3描述的方式分布。例如，可以由ned 305提供控制台310的一些或所有功能。
63.ned 305可以是向用户呈现内容的头戴式显示器。内容可以包括物理、现实世界环境的虚拟和/或增强视图，包括计算机生成的元素(例如，二维或三维图像、二维或三维视频、声音等)。在一些实施例中，ned 305还可以向用户呈现音频内容。ned 305和/或控制台310可以经由i/o接口315将音频内容传送到外部设备。外部设备可以包括各种形式的扬声器系统和/或耳机。在各种实施例中，音频内容与由ned 305显示的视觉内容同步。
64.ned 305可以包括一个或多个刚性主体，这些刚性主体可以刚性地或非刚性地耦接在一起。刚性主体之间的刚性耦接使所耦接的刚性主体充当单个刚性个体。相比之下，刚性主体之间的非刚性耦接允许刚性主体相对于彼此而移动。
65.如图3中所示，ned 305可以包括深度相机组件(dca)320、显示器325、光学组件330、一个或多个位置传感器335、惯性测量单元(imu)340、眼睛跟踪系统345和变焦模块350。在一些实施例中，显示器325和光学组件330可以被一起集成到投影组件中。ned 305的各种实施例可以具有比上面所列示的更多、更少或不同的组件。此外，在各种实施例中，每个组件的功能可以被一个或多个其他组件的功能部分涵盖或完全涵盖。
66.dca 320捕获描述ned 305周围区域的深度信息的传感器数据。可以通过诸如三角测量、结构光成像、飞行时间成像、激光扫描等深度成像技术中的一种或组合来生成传感器数据。dca 320可以使用传感器数据来计算ned 305周围区域的各种深度属性。附加地或备选地，dca 320可以将传感器数据传送到控制台310进行处理。
67.dca 320包括照射源、成像设备和控制器。照射源将光发射到ned 305周围的区域上。在实施例中，所发射的光是结构光。照射源包括多个发射器，每个发射器发射具有特定特性(例如，波长、偏振、相干性、时间行为等)的光。发射器之间的特性可以相同或不同，并且发射器可以同时地或单独地被操作。在一个实施例中，多个发射器可以是例如，激光二极管(诸如边缘发射器)、无机或有机发光二极管(led)、垂直腔面发射激光器(vcsel)或一些
其他源。在一些实施例中，照射源中的单个发射器或多个发射器可以发射具有结构光图案的光。除了由多个发射器生成的从环境中的物体反射的光之外，成像设备还捕获ned 305周围环境中的环境光。在各种实施例中，成像设备可以是红外相机或被配置成在可见光谱中操作的相机。控制器协调照射源如何发射光以及成像设备如何捕获光。例如，控制器可以确定所发射的光的亮度。在一些实施例中，控制器还分析检测到的光以检测环境中的物体以及与这些物体相关的位置信息。
68.显示器325根据从控制台310接收的像素数据向用户显示二维或三维图像。在各种实施例中，显示器325包括单个显示器或多个显示器(例如，用于用户的每只眼睛的单独显示器)。在一些实施例中，显示器325包括单个或多个波导显示器。光可以经由例如，液晶显示器(lcd)、有机发光二极管(oled)显示器、无机发光二极管(iled)显示器、有源矩阵有机发光二极管(amoled)显示器、透明有机发光二极管(toled)显示器、基于激光的显示器、一个或多个波导、其他类型的显示器、扫描仪、一维阵列等耦接到单个波导显示器或多个波导显示器中。此外，显示器类型的组合可以被结合在显示器325中，并且被单独地、并行地和/或组合地使用。
69.光学组件330放大从显示器325接收的图像光，校正与图像光相关联的光学误差，并且向ned 305的用户呈现校正后的图像光。光学组件330包括多个光学元件。例如，光学组件330中可以包括以下光学元件中的一个或多个：光圈、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、反射表面，或者偏转、反射、折射和/或以某种方式改变图像光的任何其他适当的光学元件。此外，光学组件330可以包括不同光学元件的组合。在一些实施例中，光学组件330中的一个或多个光学元件可以具有一个或多个涂层，诸如部分反射或抗反射涂层。光学组件330可以被集成到诸如投影组件的投影组件中。在一个实施例中，光学组件330包括光学装置块155。
70.在操作中，光学组件330放大并聚焦由显示器325生成的图像光。这样，与不使用光学组件330的显示器相比，光学组件330使得显示器325能够在物理上更小、重量更轻并且消耗更少的功率。另外，放大可以增加显示器325所呈现的内容的视场。例如，在一些实施例中，所显示的内容的视场部分地或完全地使用用户的视场。例如，所显示的图像的视场可以达到或超过310度。在各种实施例中，可以通过添加或移除光学元件来调整放大的量。
71.在一些实施例中，光学组件330可以被设计成校正一种或多种类型的光学误差。光学误差的示例包括桶形或枕形失真、纵向色差或横向色差。其他类型的光学误差还可以包括球面像差、色差，或者除了其他类型的光学误差之外的由于透镜场曲率、像散引起的误差。在一些实施例中，被传送到显示器325的视觉内容是预失真的，并且当来自显示器325的图像光穿过光学组件330的各种光学元件时，光学组件330校正失真。在一些实施例中，光学组件330的光学元件被集成到显示器325中作为包括与一个或多个光学元件耦接的至少一个波导的投影组件。在一些实施例中，显示器325和/或光学组件330可以包括下面结合图4至图7讨论的外围显示系统或其组件。
72.imu 340是一种电子设备，其基于从一个或多个位置传感器335接收的测量信号和从dca 320接收的深度信息，来生成指示ned 305的位置的数据。在ned 305的一些实施例中，imu 340可以是专用硬件组件。在其他实施例中，imu 340可以是在一个或多个处理器中实现的软件组件。
73.在操作中，位置传感器335响应于ned 305的运动来生成一个或多个测量信号。位置传感器335的示例包括：一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个磁力计、一个或多个高度计、一个或多个倾角仪，和/或用于运动检测、漂移检测和/或误差检测的各种类型的传感器。位置传感器335可以位于imu 340的外部、imu 340的内部或它们的一些组合。
74.基于来自一个或多个位置传感器335的一个或多个测量信号，imu 340生成指示ned 305相对于ned 305的初始位置的估计当前位置的数据。例如，位置传感器335可以包括测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加速度计和测量旋转运动(例如，俯仰、偏航和滚转)的多个陀螺仪。在一些实施例中，imu 340快速采样测量信号，并且根据所采样的数据计算ned 305的估计当前位置。例如，imu 340可以对从加速度计接收的测量信号进行随时间积分以估计速度矢量，并且对速度矢量进行随时间积分以确定ned305上的参考点的估计当前位置。备选地，imu 340向控制台310提供采样的测量信号，控制台310分析采样的数据以确定一个或多个测量误差。控制台310还可以向imu 340传送一个或多个控制信号和/或测量误差，以配置imu 340来校正和/或减少一个或多个测量误差(例如，漂移误差)。参考点是可以用来描述ned 305的位置的点。参考点通常可以被定义为空间中的点或者与ned 305的位置和/或朝向相关的位置。
75.在各种实施例中，imu 340从控制台310接收一个或多个参数。该一个或多个参数用于维持对ned 305的跟踪。基于所接收的参数，imu 340可以调整一个或多个imu参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些参数使imu 340更新参考点的初始位置，使得其对应于参考点的下一个位置。将参考点的初始位置更新为参考点的下一个校准位置有助于减少在检测imu 340的当前位置估计时的漂移误差。
76.在一些实施例中，眼睛跟踪系统345被集成到ned 305中。眼睛跟踪系统345可以包括一个或多个照射源和成像设备(相机)。在操作中，当用户穿戴ned 305时，眼睛跟踪系统345生成并分析与用户的眼睛相关的跟踪数据。眼睛跟踪系统345还可以生成眼睛跟踪信息，该眼睛跟踪信息可以包括关于用户的眼睛的位置的信息，即，关于眼睛注视的角度的信息。
77.在一些实施例中，变焦模块350被进一步集成到ned 305中。变焦模块350可以被通信地耦接到眼睛跟踪系统345，以便使得变焦模块350能够从眼睛跟踪系统345接收眼睛跟踪信息。变焦模块350还可以基于从眼睛跟踪系统345接收的眼睛跟踪信息，修改从显示器325发射的图像光的焦点(focus)。相应地，变焦模块350可以减少当用户的眼睛分辨图像光时可能产生的辐辏调节(vergence-accommodation)冲突。在各种实施例中，变焦模块350可以与光学组件330的至少一个光学元件对接(例如，机械地或电气地)。
78.在操作中，变焦模块350可以调整光学组件330中的一个或多个光学元件的位置和/或朝向，以便调整经过光学组件330传播的图像光的焦点。在各种实施例中，变焦模块350可以使用从眼睛跟踪系统345获得的眼睛跟踪信息来确定如何调整光学组件330中的一个或多个光学元件。在一些实施例中，变焦模块350可以基于从眼睛跟踪系统345获得的眼睛跟踪信息来执行图像光的中央凹型(foveated)渲染，以调整由显示器325发射的图像光的分辨率。在这种情况下，变焦模块350将显示器325配置成在用户的眼睛注视的中央凹(foveal)区域中显示高像素密度，并且在用户的眼睛注视的其他区域中显示低像素密度。
在一些实施例中，变焦模块350可以包括在下面结合图4至图5和图8至图11讨论的中央凹显示系统或其组件。
79.i/o接口315有助于将来自用户的动作请求传输到控制台310。此外，i/o接口315有助于将来自控制台310的设备反馈传输到用户。动作请求是对执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是用于开始或结束图像或视频数据的捕获的指令，或者可以是用于在应用内执行特定动作(诸如暂停视频播放、增加或减小音频播放的音量等)的指令。在各种实施例中，i/o接口315可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备包括：键盘、鼠标、游戏控制器、操纵杆和/或用于接收动作请求并将动作请求传送到控制台310的任何其他适当的设备。在一些实施例中，i/o接口315包括imu 340，imu 340捕获指示i/o接口315相对于i/o接口315的初始位置的估计当前位置的校准数据。
80.在操作中，i/o接口315接收来自用户的动作请求，并且将这些动作请求传送到控制台310。响应于接收到动作请求，控制台310执行对应的动作。例如，响应于接收到动作请求，控制台310可以将i/o接口315配置成将触觉反馈发射到用户的手臂上。例如，控制台315可以将i/o接口315配置成在接收到动作请求时，向用户传递触觉反馈。附加地或备选地，响应于接收到动作请求，控制台310可以将i/o接口315配置成在控制台310执行动作时生成触觉反馈。
81.控制台310根据从以下各项中的一个或多个接收的信息向ned305提供内容以进行处理：dca 320、ned 305和i/o接口315。如图3中所示，控制台310包括应用商店355、跟踪模块360和引擎365。在一些实施例中，控制台310可以具有比结合图3描述的模块和/或组件更多的、更少的或不同的模块和/或组件。类似地，下面进一步描述的功能可以以不同于结合图3描述的方式分布在控制台310的组件中。
82.应用商店355存储一个或多个应用以供控制台310执行。应用是一组指令，当由处理器执行时，该指令执行特定的功能集合，诸如生成用于呈现给用户的内容。例如，应用可以响应于接收到来自用户的输入(例如，经由当用户移动他/她的头部时ned305的移动，经由i/o接口315，等等)而生成内容。应用的示例包括：游戏应用、会议应用、视频播放应用或其他适当的应用。
83.跟踪模块360使用一个或多个校准参数来校准ned系统300。跟踪模块360可以进一步调整一个或多个校准参数，以减少在确定ned305或i/o接口315的位置和/或朝向时的误差。例如，跟踪模块360可以将校准参数传送到dca 320，以便调整dca 320的焦点。相应地，dca 320可以更准确地确定反射环境中的物体的结构光元件的位置。跟踪模块360还可以在确定要修改的各种校准参数时分析由imu340生成的传感器数据。此外，在一些实施例中，如果ned 305失去对用户的眼睛的跟踪，则跟踪模块360可以重新校准ned系统300中的一些或所有组件。例如，如果dca 320失去至少为阈值数目的结构光元件投射到用户眼睛上的视线，则跟踪模块360可以将校准参数传送到变焦模块350，以重新建立眼睛跟踪。
84.跟踪模块360使用来自dca 320、一个或多个位置传感器335、imu 340或它们的一些组合的信息来跟踪ned 305和/或i/o接口315的移动。例如，跟踪模块360可以根据ned 305的局部区域的映射来确定ned 305的参考位置。跟踪模块360可以基于从ned 305本身接收的信息生成该映射。跟踪模块360还可以利用来自imu 340的传感器数据和/或来自dca 320的深度数据来确定用于ned 305和/或i/o接口315的参考位置。在各种实施例中，跟踪模
块360为ned 305和/或i/o接口315的后续位置生成估计和/或预测。跟踪模块360可以将预测的后续位置传送给引擎365。
85.引擎365基于从ned 305接收的信息生成ned 305周围区域(即“局部区域”)的三维映射。在一些实施例中，引擎365基于从dca320接收的深度数据(例如，局部区域中的物体的深度信息)，确定局部区域的三维映射的深度信息。在一些实施例中，引擎365通过使用由dca 320生成的深度数据来计算ned 305的深度和/或位置。具体地，引擎365可以实现用于计算ned 305的深度和/或位置的各种技术，诸如基于立体的技术、结构光照射技术、飞行时间技术等。在各种实施例中，引擎365使用从dca 320接收的深度数据来更新局部区域的模型，并且部分地基于更新后的模型来生成和/或修改媒体内容。
86.引擎365还执行ned系统300内的应用，并且从跟踪模块360接收ned 305的位置信息、加速度信息、速度信息、预测的未来位置或它们的一些组合。基于所接收的信息，引擎365确定要传送到ned305以呈现给用户的各种形式的媒体内容。例如，如果所接收的信息指示用户已经向左看，则引擎365为ned 305生成媒体内容，该媒体内容反映了用户在虚拟环境中或在用附加的媒体内容增强局部区域的环境中的移动。相应地，引擎365可以生成和/或修改呈现给用户的媒体内容(例如，视觉和/或音频内容)。引擎365可以进一步将媒体内容传送到ned 305。此外，响应于从i/o接口315接收到动作请求，引擎365可以在控制台310上执行的应用内执行动作。在动作被执行时，引擎305可以进一步提供反馈。例如，引擎365可以将ned 305配置成生成视觉和/或音频反馈，和/或将i/o接口315配置成对用户生成触觉反馈。
87.在一些实施例中，基于从眼睛跟踪系统345接收的眼睛跟踪信息(例如，用户眼睛的朝向)，引擎365确定提供给ned 305以在显示器325上呈现给用户的媒体内容的分辨率。引擎365可以至少部分地基于从眼睛跟踪系统345接收的用户注视方向，通过将显示器325配置成执行视觉内容的中央凹渲染，来调整提供给ned 305的视觉内容的分辨率。引擎365向ned 305提供内容，该内容在显示器325上的用户注视的中央凹区域中具有高分辨率并且在其他区域中具有低分辨率，从而降低ned 305的功耗。此外，在不损害用户视觉体验质量的情况下，使用中央凹渲染减少了在渲染视觉内容时所使用的计算周期数。在一些实施例中，引擎365可以进一步使用眼睛跟踪信息来调整从显示器325发射的图像光的焦点，以便减少辐辏调节冲突。在一些实施例中，引擎365可以与下面结合图4至图11详细讨论的中央凹型、外围和/或中央凹系统或其组件中的一个或多个互操作。
88.中央凹显示系统
89.图4是图示根据各种实施例的中央凹显示系统400的示意图。如所示的，中央凹显示系统400包括外围显示模块402和中央凹显示模块410。为了说明目的，图4至图11示出了向用户的一只眼睛提供图像光的单个中央凹显示系统及其组件。在未示出的一些实施例中，另一个分开的中央凹显示系统可以向用户的另一只眼睛提供图像光。
90.在操作中，中央凹显示系统400被配置成：经由中央凹渲染，为用户的眼睛注视的中央凹区域生成高分辨率虚拟图像，以及为用户的眼睛注视的其他区域生成低分辨率、大视场(fov)背景图像。特别地，中央凹显示模块410被配置成生成高分辨率虚拟图像，而外围显示模块402被配置成生成低分辨率、大fov背景图像。此外，外围显示模块402和中央凹显示模块410被配置成允许现实世界的光穿过并且被用户观察到。
91.如所示的，外围显示模块402包括投影设备404、漫射器406和扁平透镜408。中央凹显示模块410包括全息显示器412、光束引导设备414、角度和波长选择性透镜416和眼睛跟踪模块418。说明性地，漫射器406和角度和波长选择性透镜416彼此成一直线。即，漫射器406和角度和波长选择性透镜416共享共同轴线。
92.在操作中，投影设备404发射对应于生成的图像的偏振光。如所示的，偏振光以倾斜角度投射到漫射器406上，由于漫射器406的偏振和角度选择性特性，漫射器406反射和漫射这种光。在一些实施例中，漫射器406可以是偏振、角度和波长选择性的。在这种情况下，漫射器406可以允许大部分光穿过，但漫射在特定波长范围内并且在特定角度范围内入射在漫射器406上的具有特定偏振旋向性的光。更一般地，可以使用任何技术上可行的漫射器，只要它能够漫射来自投影设备404的投射在其上的光，而允许其他光(例如，现实世界的光)穿过。
93.由漫射器406漫射的光为用户的眼睛注视的非中央凹区域提供低分辨率、高fov背景图像。此外，由于漫射器406的偏振、角度和波长选择性特性，入射在漫射器406上的现实世界的光(即，来自现实世界场景的光)穿过漫射器406而没有被漫射。结果，用户可以观察使用漫射器406生成的低分辨率、高fov背景图像和现实世界内容两者。
94.如所示的，由漫射器406漫射的光穿过扁平透镜408。扁平透镜是折叠式光学装置，其中进入扁平透镜的光在离开之前反射或“反弹”多次。多次反弹增加了光的传播距离，这又可以增加用户对图像的感知距离和/或放大图像。通过增加光的传播距离，扁平透镜408使经由漫射器406生成的低分辨率、高fov背景图像显得离用户更远。说明性地，扁平透镜408还具有光焦度(focal power)，这可以使低分辨率、高fov背景图像显得更远。尽管本文将扁平透镜描述为参考示例，但在其他实施例中，任何技术上可行的光学元件都可以用于增加光的传播距离，或以其他方式增加用户对图像的感知距离和/或放大图像。
95.尽管出于说明性目的而被示为不同的组件，但在一些实施例中，漫射器406可以被包括在扁平透镜408内。将在下面结合图6至图7更详细地讨论这种实施例。即，漫射器406通常可以被包括在扁平透镜408内或在扁平透镜408的外部。漫射器406被包括在扁平透镜408内的配置比漫射器406与扁平透镜408不同的配置更紧凑。这种紧凑性对于利用hmd或需要考虑小形状因子和重量的其他设备的应用可以是有益的。
96.如所示的，已经穿过扁平透镜408的光朝向眼动范围而进一步穿过中央凹显示模块410的角度和波长选择性透镜416。在一些实施例中，角度和波长选择性透镜416还具有光焦度。在操作中，这种角度和波长选择性透镜416可以允许大部分光通过，包括已经穿过扁平透镜408的光，而反射和聚焦在特定波长范围内并且在特定角度范围内入射在透镜416上的光，包括来自全息显示器412的光，该光被光束引导设备414引导到角度和波长选择性透镜416上。
97.如所示的，光束引导设备414是光束引导反射镜。光束引导反射镜414被配置成执行注视跟随引导，其中光束引导反射镜414经由角度和波长选择性透镜416而将来自全息显示器412的光引导向用户的眼睛注视的中央凹区域，从而产生可以由用户观察到的高分辨率虚拟图像。在一些实施例中，光束引导反射镜414可以是微机电系统(mems)反射镜。尽管本文将这种mems反射镜描述为参考示例，但在其他实施例中，任何技术上可行的设备都可以用于将光导向用户的眼睛注视的中央凹区域。
98.如所示的，由于透镜416的波长和角度选择性特性，角度和波长选择性透镜416反射来自全息显示器412的光，该光由光束引导反射镜414以各种角度聚焦到透镜416上。在一些实施例中，角度和波长选择性透镜416可以是全息光学元件(hoe)，诸如体光栅透镜。hoe是使用全息成像工艺或原理生产的光学元件。尽管出于说明性目的在本文中主要关于hoe进行了讨论，但是可以在其他实施例中使用执行本文描述的角度和波长选择性透镜416的功能的任何光学元件。
99.全息显示器412是使用光衍射来创建虚拟图像的显示器。在一些实施例中，全息显示器412可以包括空间光调制器，空间光调制器被配置成调制由投影设备发射的光。此外，由全息显示器412产生的光可以在当该光在特定角度范围内入射到角度和波长选择性透镜416上时，由角度和波长选择性透镜416反射的波长范围内。尽管出于说明性目的在本文中主要关于全息显示器进行了讨论，但在其他实施例中，可以使用任何技术上可行的显示设备，只要它能够生成可以聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域上的光以产生高分辨率图像。
100.如前所述，中央凹显示系统400的用户可以观察到ar内容，该ar内容包括：(1)通过中央凹显示模块410聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域上的高分辨率虚拟图像；(2)由外围显示模块402产生的低分辨率、高fov背景图像；以及(3)来自现实世界场景的内容。尽管本文将ar描述为参考示例，但应当理解，中央凹显示系统400也可以被用在其他人工现实应用中，诸如vr、mr、混合现实或它们的一些组合和/或衍生。例如，在vr的情况下，现实世界的光将不被包括在中央凹显示系统400的输出中。
101.图5更详细地图示了根据各种实施例的中央凹显示系统500的组件。如所示的，中央凹显示系统500包括外围显示模块502和中央凹显示模块512，它们分别对应于上面结合图4描述的外围显示模块402和中央凹显示模块410。在操作中，中央凹显示模块512被配置成：经由中央凹渲染，为用户的眼睛注视的中央凹区域生成高分辨率虚拟图像，而外围显示模块502被配置成：为用户的眼睛注视的其他区域生成低分辨率、大fov背景图像。
102.如所示的，外围显示模块502包括投影设备502，投影设备502可以包括任何技术上可行的光源，诸如发光二极管(led)设备、有机led(oled)、激光器等。在一些实施例中，投影设备502可以是微型投影仪。
103.外围显示模块502还包括聚光器506，聚光器506被配置成将来自投影设备502的发散光束渲染成平行光束，该平行光束被投射到漫射器508上。类似于上面结合图4描述的漫射器406，漫射器508是偏振、角度和波长选择性漫射器。具有本文描述的漫射器508的特性(包括偏振、角度和波长选择性)的漫射器可以使用胆甾型液晶材料来进行构造。在一些实施例中，漫射器508可以是使用胆甾型液晶材料构造的体光栅透镜。更一般地，可以使用任何技术上可行的材料来构造漫射器508。
104.类似于上面结合图4的讨论，投影设备502发射与生成的图像相关联的偏振光，该偏振光经由聚光器506以倾斜的角度投射到漫射器508上。由于漫射器508的偏振和角度选择性特性，漫射器508被配置成向眼动范围反射和漫射所投射的光。这种漫射为用户的眼睛注视的非中央凹区域产生低分辨率、高fov背景图像。
105.如所述的，漫射器508的偏振和角度选择性特性使漫射器508仅漫射或散射在特定角度范围内入射在漫射器508上的具有特定偏振旋向性的光。例如，在特定实施例中，漫射
器508可以选择性地漫射具有一种偏振旋向性并且以40
°
的角度入射在漫射器508上的光，而允许其他光穿过而不被漫射。在一些实施例中，漫射器508被配置成漫射在特定角度范围内入射在漫射器508上的右圆偏振(rcp)光。在这种情况下，尽管可能出现一些光的衰减，漫射器508可以允许左圆偏振(lcp)和/或以其他角度(例如，0度)入射在漫射器508上的光穿过而不被漫射。尽管出于说明性目的在本文中描述了具有特定偏振旋向性并且以特定角度入射在光学元件上的光，但在其他实施例中，可以使用具有任何偏振旋向性和/或以任何技术上可行的角度范围入射在光学元件上的光。例如，在一些实施例中，漫射器508可以替代地被配置成：漫射在特定角度范围内入射在漫射器508上的lcp光，并且允许rcp和/或以其他角度入射在漫射器508上的光穿过而不被漫射。
106.如所示的，漫射器508对来自漫射器508后面的现实世界场景的光透明。结果，用户(例如，穿戴包括中央凹显示系统400的hmd的用户)可以观察到除了由漫射器508漫射的生成内容(以及由中央凹显示模块512聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域的生成内容，如下面更详细讨论的)之外的现实世界场景。尽管光学元件在本文中有时被描述为透明，但应当理解，当光穿过“透明”光学元件时可能出现光的一些衰减。
107.如所示的，由漫射器508产生的漫射图像进一步穿过扁平透镜510，该扁平透镜510对应于扁平透镜408并且被配置成增加光的传播距离，从而使漫射图像看起来离用户更远。在一些实施例中，漫射器508可以被包括在扁平透镜510内，而不是如图5中所示那样在扁平透镜510外部。这种实施例可以相对紧凑，并且在下面结合图6至图7更详细地进行讨论。
108.现在转向中央凹显示模块512，如所示的，中央凹显示模块包括投影设备514和空间光调制器(slm)516。在一些实施例中，slm 516被配置成调制入射在slm 516上的光以提供全息显示。在这种情况下，应用(例如，存储在应用商店355中的应用中的一个应用)或引擎(例如，引擎365)可以确定对生成虚拟图像所需的由投影设备514发射的光的调制，并且对应地控制slm 516。此外，由slm 516调制的光可以经由凹面反射镜520和一个或多个分束器(例如，分束器522)聚焦到mems反射镜524上。
109.在操作中，眼睛跟踪模块528被配置成跟踪用户的眼睛的瞳孔位置。例如，在一些实施例中，应用(例如，存储在应用商店355中的应用中的一个应用)或引擎(例如，引擎365)可以分析与用户的眼睛有关的跟踪数据，该跟踪数据使用一个或多个照射源和被包括在用户穿戴的ned或hmd中的成像设备(相机)来生成，如上面结合图3所描述的。
110.mems反射镜524可控制，以基于由眼睛跟踪模块528检测的瞳孔位置，将已经由凹面反射镜520反射的光引导到mems反射镜524上。即，可以控制mems反射镜524来执行注视跟随引导。特别地，mems反射镜524可以被引导，使得高分辨率图像被hoe 526反射和聚焦，以便穿过与检测的瞳孔位置相对应的用户的眼睛注视的中央凹区域。例如，mems反射镜524可以被引导，使得由mems反射镜524反射的大部分光线穿过用户的瞳孔，以提供适当的注视方向视图。在一些实施例中，mems反射镜524可以在三个方向上可引导，以提供跟随用户注视方向的不同视场。
111.在一些实施例中，中央凹显示模块512还可以包括增加mems反射镜524的引导范围的可切换pbp光栅堆叠件，如下面结合图7至图8更详细地讨论的。如本文所使用的，mems反射镜524的“引导范围”是指mems反射镜524可以引导入射在其上的光的角度范围。应当理解，mems反射镜524的引导范围受mems反射镜524的倾斜角限制，即mems反射镜524可以机械
偏转的角度。在一些情况下，可能需要扩展mems反射镜524的有限的引导范围，以覆盖对用户的眼睛可见的整个视场。在一些实施例中，可切换pbp光栅堆叠件可以用于增加mems反射镜524的引导范围。然而，应当理解，如果mems反射镜524对于相关应用具有足够的引导范围，则可切换pbp光栅堆叠件可以是不需要的。
112.如所描述的，hoe 526是具有光焦度的透镜，并且在一些实施例中进一步是偏振、角度和波长选择性的。在这种情况下，hoe 526可以使大部分光穿过，包括用于由外围显示模块502生成的低分辨率、高fov背景图像的光，以及现实世界的光。同时，hoe 526被配置成反射和聚焦来自mems反射镜524的光，该光具有特定波长并且在朝向用户的眼睛注视的中央凹区域的特定角度范围内入射在hoe526上。结果，用户可以观察到由中央凹显示模块512生成并且聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域上的高分辨率虚拟图像，以及由外围显示模块502生成的低分辨率、大fov背景图像和已经穿过外围显示模块502和中央凹显示模块512的光学元件的现实世界的光。
113.尽管本文讨论了特定的光学元件和设备作为参考示例，但在备选实施例中，可以使用能够执行本文公开的光学元件和/或设备的功能的任何其他技术上可行类型的光学元件和/或设备。在一些实施例中，中央凹显示系统400和500还可以包括未示出的其他光学元件。例如，中央凹显示系统400或500可以包括组合器，该组合器被配置成将现实世界的光与已经分别由漫射器406或漫射器510漫射和反射的光进行组合。
114.在一些实施例中，中央凹显示系统400和500中的每个中央凹显示系统可以被包括在ned或hmd中，诸如上面结合图1至图3描述的ned 100或ned 300，或hmd 162。在其他实施例中，中央凹显示系统400和500中的每个中央凹显示系统可以包括人工现实系统或结合任何技术上可行的平台上的人工现实系统来实现，平台为诸如移动设备、计算系统或能够向一个或多个用户提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
115.包括漫射器的扁平透镜
116.图6是图示根据各种实施例的包括漫射器的扁平透镜600的示意图。如所描述的，扁平透镜是一种折叠式光学装置，其中进入的光在离开之前反射或“反弹”多次。说明性地，光通过扁平透镜600反弹两次。多次反弹增加了光的传播距离，这又可以增加观察者对图像的感知距离和/或放大图像。
117.如所示的，扁平透镜600包括偏振和角度选择性反射镜602、半波片604、漫射器606和半反射镜608。扁平透镜600的组件中的所有或一些组件可以彼此物理接触、彼此共享基板、彼此层压、彼此光学接触、彼此之间具有折射率匹配流体或光学胶，和/或它们之间可以具有空间。例如，扁平透镜600的组件中的全部或一些组件可以是透镜的表面。
118.偏振和角度选择性反射镜602被配置成：选择性地反射在一个或多个角度范围内入射在反射镜602上的一种或多种偏振旋向性的光，而允许其他光通过。在一些实施例中，偏振和角度选择性反射镜602可以选择性地允许在特定角度范围内入射在反射镜602上的lcp光和以0
°
入射在反射镜602上的rcp光通过，而反射以0
°
入射在反射镜602上的lcp光，如下面结合图7更详细讨论的。此外，偏振和角度选择性反射镜602维持反射光的偏振，类似于布拉格反射器。在一些实施例中，偏振和角度选择性反射镜602可以是由具有偏振选择性的液晶材料构建的体光栅反射镜。更一般地，偏振和角度选择性反射镜602可以由任何技术上可行的材料构建。
119.与偏振和角度选择性反射镜602相比，半反射镜608是不维持反射光的旋向性的简单元反射镜。特别地，半反射镜608被配置成允许一种偏振旋向性的光通过，同时反射另一种偏振旋向性的光。此外，由半反射镜608反射的光的偏振旋向性被转换为相反旋向性。例如，在一些实施例中，半反射镜608可以允许lcp光通过，而将rcp光反射为lcp光，如下面结合图7更详细讨论的。
120.半波片604被配置成将光的一个线性分量相对于其他分量延迟180
°
。结果，半波片604将入射到其上的光的偏振旋向性转换为另一偏振旋向性。例如，半波片604可以将lcp光转换为rcp光，反之亦然。
121.在一些实施例中，漫射器606类似于上面分别结合图4和图5描述的漫射器406和508。在这种情况下，漫射器606可以是偏振、角度和波长选择性的。例如，漫射器606可以被配置成漫射来自投影仪的在特定角度范围内入射在其上的rcp光，而允许其他光通过，如下面结合图7更详细讨论的。
122.如所示的，漫射器606被布置在扁平透镜600内的半波片604和半反射镜608之间。其中漫射器606被包括在扁平透镜600内的光学系统比具有位于扁平透镜外部的漫射器的系统更紧凑，这对于利用hmd或需要考虑小形状因子和重量的其他设备的应用可以是有益的。
123.图7是图示根据各种实施例的包括漫射器606的扁平透镜600的操作的光线追踪图。如所示的，lpc光(例如，来自投影设备404或504)经由偏振和角度选择性反射镜602以倾斜的角度进入扁平透镜600。说明性地，在一些实施例中，偏振和角度选择性反射镜602被配置成允许在一定角度范围内入射在反射镜602上的lcp光通过。此外，偏振和角度选择性反射镜602被配置成允许其他光穿过。
124.如所示的，以一定角度入射在偏振和角度选择性反射镜602上的lcp光穿过反射镜602，反射镜602被配置成：选择性地允许在特定角度范围内入射在反射镜602上的lcp光和以0
°
入射在反射镜602上的rcp光通过，而反射以0
°
入射在反射镜602上的lcp光。然后，已经穿过偏振和角度选择性反射镜602的lcp光入射在半波片604上，半波片604将lcp光转换成rcp光。
125.如所示的，由半波片604产生的rcp光以倾斜的角度入射在漫射器606上。在一些实施例中，漫射器606被配置成漫射或散射在一定角度范围内入射在漫射器606上的这种rcp光。此外，漫射器606被配置成允许lcp和/或以其他角度(例如，0度)入射在漫射器606上的光穿过而不被漫射，尽管可能出现光的一些衰减。
126.如所示的，由漫射器606产生的漫射光是rcp，并且以0
°
从漫射器606反射离开，同时维持其偏振旋向性。反射的rcp光再次穿过半波片604，半波片604将rcp光转换为lcp光。然后lcp光入射在偏振和角度选择性反射镜602上，这完成了通过扁平透镜600的一次反射。
127.当lcp光被偏振和角度选择性反射镜602反弹时，通过扁平透镜600的第二次反弹开始。如所示的，偏振和角度选择性反射镜602维持反射光的旋向性，即lcp。反射的lcp光穿过半波片604并且被转换为rcp光。然后rcp光再次穿过漫射器606，同时维持其偏振的旋向性并且不被漫射。此后，已经穿过漫射器606的rcp光被半反射镜608反射。
128.如所描述的，半反射镜608是不维持反射光的旋向性的简单元反射镜。如所示的，入射在半反射镜608上的rcp光被反射为lcp光。在一些实施例中，半反射镜608可以是具有
光焦度的凹面半反射镜，该光焦度可以用于使图像看起来在更远距离处。如所示的，一些光穿过半反射镜608并且丢失到外面。然而，在实施例中，丢失的光的百分比可以相对较小(例如，大约百分之一)。
129.如所示的，被半反射镜608反射的lcp光再次穿过漫射器606而不被漫射，然后被半波片604转换为rcp光。此后，rcp光穿过反射镜602，该反射镜602被配置成允许这种rcp光通过，并且朝向眼动范围而离开扁平透镜600。
130.如进一步所示的，作为lcp的现实世界的光直接穿过扁平透镜600。在操作中，半反射镜608将入射在其上的现实世界的光分离成穿过半反射镜608的lcp分量和被半反射镜608反射的rcp分量。在一些实施例中，圆偏振器(未示出)可以用于在lcp分量入射在半反射镜608之前，选择性地允许现实世界的光的lcp分量通过。
131.如所示的，已经穿过半反射镜608的lcp现实世界的光穿过漫射器606，同时维持其偏振旋向性并且不被漫射。此后，lcp现实世界的光穿过半波片并且被半波片624转换为rcp光。然后，rcp光穿过反射镜602并且朝向眼动范围而离开扁平透镜600。
132.如所描述的，包括漫射器的扁平透镜是比漫射器和扁平透镜不同的设计更紧凑的设计。结果，需要漫射器和扁平透镜的系统(例如，外围显示模块402或502，或中央凹显示系统400或500)可以具有相对紧凑的构造。这种紧凑性对于利用hmd或需要考虑小形状因子和重量的其他设备的应用可以是有益的。此外，由于漫射器606的角度选择性或预期的光减少，扁平透镜600可以产生相对较少的串扰。
133.尽管在本文中讨论了扁平透镜600的特定光学元件作为参考示例，但在备选实施例中，可以使用能够执行本文公开的光学元件的功能的任何其他技术上可行类型的光学元件。
134.具有可切换pbp光栅堆叠件的中央凹显示系统
135.图8是图示根据各种实施例的，图5的中央凹显示模块512的组件的光学配置的示意图。尽管关于图5的中央凹显示模块512作为说明性示例进行了描述，但图8的光学配置也适用于其他中央凹显示系统，诸如图4的中央凹显示模块410。
136.如所示的，中央凹显示模块512包括slm 516、凹面反射镜520、mems反射镜524和hoe 526，它们在上面结合图5进行了描述。尽管出于说明性目的，光被示为穿过mems反射镜524，但应当理解，光实际上被mems反射镜524反射。如所描述的，被包括在中央凹显示系统中的slm 516提供全息显示，并且来自全息显示器的光可以被聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域。特别地，响应于检测到的对应于中央凹区域位置的瞳孔位置的改变，可以控制mems反射镜524以将来自全息显示器的光引导到特定角度。特别地，mems反射镜420可以引导来自全息显示器的大部分光线，使得那些光线从hoe526反射离开并且穿过检测到的瞳孔位置。结果，中央凹显示模块512可以生成适当的注视方向视图。
137.如所示的，中央凹显示模块512还包括可选的可切换pbp光栅堆叠件802。在光路中，可切换pbp光栅堆叠件802被布置在mems反射镜524之前。可切换pbp光栅堆叠件802被配置成扩展mems反射镜524的引导范围。在一些实施例中，可切换pbp光栅堆叠件802可以使mems反射镜524的引导范围加倍。例如，如果没有有源pbp光栅元件，mems反射镜524的水平引导范围是 /-15
°
，利用有源pbp元件，则水平引导范围可以被扩展到 /-30
°
。假设没有有源pbp元件，则垂直引导范围是 /-10
°
，另外整体动态视场可能是75
°
x35
°
，斜对角为79
°
。尽
管为了简单起见，本文关于沿着一个方向(例如，水平地)扩展mems反射镜524的引导范围的可切换pbp堆叠件进行了描述，但是在一些实施例中，中央凹显示模块还可以包括另一个可切换pbp堆叠件，该堆叠件沿着垂直方向(例如，垂直地)扩展mems反射镜524的引导范围。继续上面的示例，使用扩展垂直引导范围的这种可切换pbp堆叠件， /-10
°
的垂直引导范围可以被加倍至 /-20
°
。
138.图9更详细地图示了根据各种实施例的中央凹显示模块512的组件。尽管关于图5的中央凹显示模块512作为说明性示例进行了描述，但图9中所示的组件也可以被包括在其他中央凹显示系统中，诸如图4的中央凹显示模块410。
139.如所示的，中央凹显示模块512包括提供全息显示的slm 516。中央凹显示模块512还包括分束器506，分束器506与另一个分束器902和凹面反射镜(未示出)一起将来自slm 516的光聚焦到可切换pbp光栅堆叠件802和mems反射镜524。
140.如所示的，在光路中，可切换pbp光栅堆叠件802被布置在mems反射镜524之前。在操作中，可切换pbp光栅堆叠件802和mems反射镜524用于经由hoe 526，将光朝向与用户的眼睛注视的中央凹区域相对应的瞳孔位置(在图9中被示为区域904)引导。如所示的，光被mems反射镜524以基于瞳孔位置(由眼睛跟踪器528跟踪)确定的角度朝向hoe 526引导。由于hoe 526的角度和波长选择性特性，入射在hoe 526上的经引导的光被hoe 526反射和聚焦到瞳孔904。由于相同的角度和波长选择性特性，由外围显示模块502生成的低分辨率、高fov背景图像的光以及现实世界的光可以穿过hoe 526。
141.图10图示了根据各种实施例的图8的可切换pbp光栅堆叠件802的组件和操作。如面板a中所示，可切换pbp光栅堆叠件802包括两个pbp光栅1002和1006，以及布置在pbp光栅1002和1006之间的可切换半波片1004。可切换pbp光栅堆叠件802的组件中的全部或一些组件可以彼此物理接触、彼此共享基板、彼此层压、彼此光学接触、彼此之间具有折射率匹配流体或光学胶，和/或它们之间可以具有空间。例如，pbp光栅堆叠件802的组件中的全部或一些组件可以是透镜的表面。
142.如下面关于图11更详细讨论的，pbp光栅1002和1006中的每个pbp光栅具有三种可能的状态，这取决于入射在pbp光栅1002或1006上的光的偏振的旋向性以及施加(或不施加)到pbp光栅1002或1006的电场强度。pbp光栅1002和1006在三种状态的每一种状态中不同地衍射光。因此，根据pbp光栅1002和1006所处的状态，入射在pbp光栅1002和1006上的光可以以不同的角度重新定向。
143.可切换半波片1004具有两种可能的状态，开启状态和关闭状态。当可切换半波片1004处于关闭状态时，可切换半波片1004允许光不受阻碍地穿过。即，在关闭状态下，可切换半波片1004充当玻璃，没有任何特性。在开启状态下，可切换半波片1004充当半波片，其将光的一个线性分量相对于其他分量延迟180
°
。在开启状态下，可切换半波片1004将入射到其上的lcp光转换为rcp光，反之亦然。
144.如面板a中所示，pbp光栅1002和1006被配置成使得当可切换半波片1004处于关闭状态时，抵消由pbp光栅1002和1006产生的衍射角。结果，当可切换半波片1004(以及整个可切换pbp堆叠件802)处于关闭状态时，穿过可切换pbp光栅堆叠件802的光的传播方向保持不变。
145.如面板b中所示，pbp光栅1002和1006还被配置成使得当可切换半波片1004处于开
启状态时，将由pbp光栅1002和1006产生的衍射角相加在一起。结果，当可切换半波片1004(以及整个可切换pbp堆叠件802)处于开启状态时，穿过可切换pbp光栅堆叠件802的光的传播方向改变。
146.面板a和面板b之间的衍射角差异是由于pbp光栅1006的不同状态，这又由可切换半波片1004在可切换半波片1004处于开启状态与关闭状态时输出的光的不同偏振旋向性引起。由于不同的衍射角，可切换pbp光栅堆叠件802可以被控制，以通过适当地开启或关闭可切换半波片1004(和整个可切换pbp堆叠件802)来引导入射在其上的光束。此外，由可切换pbp光栅堆叠件802提供的引导范围可以用于增加诸如mems反射镜524的光束引导设备的引导范围(例如，以因子2增加的方式)，如上面结合图8至图9描述的。
147.尽管本文讨论了pbp光栅堆叠件800的特定光学元件作为参考示例，但在备选实施例中，可以使用能够执行本文公开的光学元件的功能的任何其他技术上可行类型的光学元件。
148.图11图示了根据各种实施例的pbp光栅1100。在一些实施例中，pbp光栅1100可以是上面结合图8描述的pbp光栅1002和1006中的一个pbp光栅。相互正交的x轴和y轴1110被图示以供参考。未图示的z轴垂直于x-y平面并且沿着光栅1100的光轴。
149.如所示的，光栅1100包括以线性重复图案被定向的lc或元结构的单轴快轴1120。在图11中，快轴的朝向被示为排列的短线段，以示意性地表示lc或元结构的朝向。例如，快轴1120a朝向x方向，而lc 1120b朝向y方向。1120a与1120b之间的快轴沿着x方向和y方向中间的方向排列。具有这种图案化朝向的单轴波片由于光的光波传播经过波片(例如，相位片)时的偏振演化而引起光的几何相移。在各种实施例中，对于光栅1100的特定x-y平面，快轴沿着x轴的朝向是恒定的。此外，尽管未图示，但是在各种实施例中，快轴在垂直于x-y平面的方向(z轴)上的朝向可以以旋转方式变化(例如，扭曲结构)。
150.光栅1100的线性重复图案具有间距，该间距是在图案的重复部分之间沿着y轴的距离1130的一半。间距部分地确定了光栅1100的光学属性。例如，沿着光轴入射在光栅1100上的偏振光导致光栅输出包括分别对应于衍射级m＝ 1、
–
1和0的主级光、共轭光和泄漏光。尽管m＝ 1在本文中被认为是主级，并且共轭级被认为是m＝-1级，但是级(order)的指定可以颠倒或以其他方式改变。间距确定了不同衍射级的光的衍射角(例如，光束引导角)。通常，针对给定波长的光，间距越小，角度越大。
151.在一些实施例中，诸如1100的pbp光栅可以是有源的(也被称为“有源元件”)或无源的(也被称为“无源元件”)。例如，类似于有源pbp透镜的光学状态，有源pbp光栅具有三种光学状态：加性状态、中性状态和减性状态。在加性状态下，有源pbp光栅将特定波长的光衍射到相对于减性状态的衍射角为正的角度。在减性状态下，有源pbp光栅将特定波长的光衍射到相对于加性状态的正角度为负的角度。另一方面，在中性状态下，pbp光栅不会导致光的衍射，并且不会影响穿过有源pbp光栅的光的偏振。
152.可以由入射在有源pbp光栅上的光的偏振的旋向性以及施加到有源pbp光栅的电场的度量，来确定有源pbp光栅的状态。例如，在一些实施例中，有源pbp光栅响应于具有右旋圆偏振的入射光以及零施加电场(或更一般地，低于阈值电场)，以减性状态进行操作。在一些实施例中，pbp光栅响应于具有左旋圆偏振的入射光以及零施加电场，以加性状态进行操作。在一些实施例中，pbp光栅响应于所施加的电场以中性状态进行操作(无论偏振如
何)。具有正介电各向异性的液晶可以沿着所施加的电场方向排列。如果有源pbp光栅处于加性或减性状态，则从有源pbp光栅输出的光的旋向性与输入到有源pbp光栅中的光的旋向性相反。如果有源pbp光栅处于中性状态，则从有源pbp光栅输出的光的旋向性与输入到有源pbp光栅中的光的旋向性相同。
153.无源pbp光栅的状态由入射在无源pbp光栅上的光的偏振旋向性来确定。例如，在一些实施例中，无源pbp光栅响应于具有右旋圆偏振的入射光以减性状态进行操作。在一些实施例中，无源pbp光栅响应于具有左旋圆偏振的入射光以加性状态进行操作。对于处于加性或减性状态的无源pbp光栅，从无源pbp光栅输出的光的旋向性与输入到无源pbp光栅中的光的旋向性相反。
154.使用中央凹显示系统生成人工现实内容
155.图12图示了根据各种实施例的使用中央凹显示系统生成人工现实内容的方法。尽管参考图1至图3和图5至图11的系统描述了方法步骤，但本领域技术人员应当理解，在其他实施例中，任何系统可以被配置成以任何顺序实施方法步骤。特别地，方法参考图5的中央凹显示系统500作为说明性示例来进行描述，但是方法也可以利用诸如图4的中央凹显示系统400的其他中央凹显示系统来实施。
156.如所示的，方法1200开始于框1202，在框1202中，应用至少使用与hoe 526成直线的漫射器508来生成投影图像。应用可以是例如，存储在应用商店355中的应用中的一个应用，该应用为如上面结合图3所描述的应用，可以包括游戏应用、会议应用、视频回放应用或任何其他适当的应用。尽管关于这种应用进行了描述，但是在其他实施例中，方法1200的一些或所有步骤可以由诸如上面结合图3描述的引擎365的引擎来执行。
157.如上面结合图4至图7描述的，在一些实施例中，漫射器508可以是偏振、角度和波长选择性的。在这种情况下，漫射器508可以反射和漫射具有特定偏振旋向性并且在特定波长范围内的光，该光在特定角度范围内投射到漫射器508上，而允许其他光(例如，现实世界的光)穿过漫射器508。因此，漫射器508可以用于为用户的眼睛注视的非中央凹区域生成低分辨率、大fov背景图像。在一些实施例中，漫射器508可以被包括在扁平透镜内，如上面结合图6至图7所描述的。
158.图13更详细地图示了根据各种实施例的图12的方法1200的框1202。尽管参考图5至图7的系统描述了方法步骤，但本领域技术人员应当理解，在其他实施例中，任何系统都可以被配置成以任何顺序实施方法步骤。特别地，虽然参考图5的中央凹显示系统500作为说明性示例进行了描述，但方法步骤也可以利用诸如图4的中央凹显示系统400的其他中央凹显示系统来实施。
159.在框1302处，应用确定针对用户的眼睛注视的非中央凹区域的背景图像。如所描述的，非中央凹区域对应于用户的外围视觉，因此在框1304处确定的背景图像不需要与为用户的眼睛注视的中央凹区域生成的虚拟图像具有相同的分辨率(即像素密度)。在步骤1302处确定的背景图像可以是任何适当的图像，并且特定图像通常将取决于应用。
160.在框1304处，应用使背景图像以一定角度投射到漫射器508上。在一些实施例中，漫射器可以被包括在增加光的传播距离的扁平透镜内。在其他实施例中，漫射器可以不同于扁平透镜。如所描述的，在一些实施例中，漫射器也可以是偏振、角度和波长选择性的，以便反射和漫射以特定角度被投射到漫射器上的具有特定偏振旋向性和特定波长的光，而允
许其他光(例如，现实世界的光)穿过漫射器。
161.返回图12，在框1204处，应用确定用户的眼睛的瞳孔位置。在实施例中，可以采用任何技术上可行的眼睛跟踪技术。例如，应用可以分析与用户的眼睛有关的跟踪数据，该跟踪数据使用一个或多个照射源和被包括在用户穿戴的ned或hmd中的成像设备(相机)而被生成，如上面结合图3所描述的。
162.在框1206处，应用基于在框1204处确定的瞳孔位置，至少使用hoe 526而使虚拟图像被生成并且被聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域。在一些实施例中，使用可切换pbp光栅堆叠件802，可以进一步增加用于聚焦经由slm 516生成的光的mems反射镜524的引导范围，如上面结合图7至图8所描述的。
163.如所描述的，hoe 526是角度和波长选择性透镜，其允许与投影图像相关联并且在框1202处生成的光以及现实世界的光穿过hoe526。此外，hoe 526被配置成反射和聚焦来自mems反射镜524的特定波长的光，该光以特定角度朝向用户的眼睛注视的中央凹区域而入射在hoe 526上，从而生成高分辨率图像。
164.图14更详细地图示了根据各种实施例的图12的方法1200的框1206。尽管参考图5和图8至图11的系统描述了方法步骤，但本领域技术人员应当理解，在其他实施例中，任何系统可以被配置成以任何顺序实施方法步骤。特别地，虽然参考图5的中央凹显示系统500作为说明性示例进行了描述，但方法步骤也可以利用诸如图4的中央凹显示系统400的其他中央凹显示系统来实施。
165.如所示的，在框1402处，应用使slm 516调制由投影设备514发射的光。如所描述的，在一些实施例中，slm 516可以提供全息显示器，该全息显示器使用光衍射来产生高分辨率虚拟图像，高分辨率虚拟图像被聚焦在用户的眼睛注视的中央凹区域。在这种情况下，应用可以确定对生成高分辨率虚拟图像所需的由投影设备514发射的光的调制，并且相应地控制slm 516。可以确定任何适当的调制，并且特定调制通常取决于应用。此外，在一些实施例中，由slm 516调制的光可以经由凹面反射镜508和一个或多个分束器(例如，分束器506和902)被聚焦到mems反射镜524上。
166.如所示的，在框1404处，应用基于在方法1200的框1204处确定的瞳孔位置确定一个角度，使用mems反射镜414以该角度将光引导到hoe 526上。如所描述的，所确定的角度是将光聚焦到用户的眼睛注视的与所确定的瞳孔位置相对应的中央凹区域所需的角度。
167.在框1406处，应用确定该角度是否在mems反射镜524的引导范围内。如所描述的，在一些实施例中，mems反射镜524的引导范围可能受mems反射镜524可实现的倾斜角限制。例如，在没有有源pbp光栅元件的情况下，mems反射镜524的水平引导范围可以被限制为 /-15
°
，并且在没有有源pbp元件的情况下，mems反射镜524的垂直引导范围可以被限制为 /-10
°
。
168.如果应用确定该角度在mems反射镜524的引导范围内，则在框1408处，应用使mems反射镜以在框1404处确定的角度引导光。例如，应用可以发送控制信号，以基于在框1404处确定的角度来电磁驱动mems反射镜524。在这种情况下，可切换pbp光栅堆叠件802不被开启(或者如果可切换pbp光栅堆叠件802已经开启，则被关闭)。
169.另一方面，如果该角度不在mems反射镜524的引导范围内，则在框1410处，在可切换pbp光栅堆叠件802开启的情况下，应用确定一个角度，使用mems反射镜524以该角度将光
引导到hoe 526上。例如，如果可切换pbp光栅堆叠件802被配置成将mems反射镜524的引导范围加倍，则在框1410处，应用可以将在框1404处确定的角度除以2。
170.在框1412处，应用使可切换pbp光栅堆叠件802被开启，并且使mems反射镜524以在框1410处确定的角度引导光。如所描述的，可切换pbp光栅堆叠件802可以通过将可切换半波片1004开启来被开启。
171.返回图12，在步骤1208处，应用确定是否继续到另一个时间点。如果应用确定继续，则方法1200返回到步骤1202，在步骤1202中，应用至少使用与hoe 526成直线的漫射器508来生成另一个投影图像。另一方面，如果应用确定不继续，则方法1200结束。
172.本文所公开的中央凹显示系统的一个优点在于，中央凹显示系统为用户的眼睛注视的中央凹区域生成高分辨率虚拟图像，以及为用户的眼睛注视的其他区域生成低分辨率、大视场背景图像。用于生成投影图像的漫射器可以被布置在扁平透镜内，这是一种相对紧凑(即更薄)的设计，该设计有利于利用hmd或需要考虑小形状因子和重量的其他设备的应用。此外，可切换pancharatnam-berry相位光栅堆叠件可以用于增加用于生成高分辨率虚拟图像的光束引导设备的引导范围，例如，以便可以引导与虚拟图像相关联的光以覆盖用户眼睛可见的整个视场。这些技术优势表示相对于现有技术方法的一种或多种技术进步。
173.在任何权利要求中引用的任何权利要求元素和/或在本技术中以任何方式描述的任何元素的任何和所有组合都落在本公开和保护的预期范围内。
174.出于说明的目的，已经给出了本公开的实施例的前述描述；它并非旨在穷举或将本公开限制于所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解，鉴于上述公开，许多修改和变化是可能的。
175.本说明书的一些部分根据算法和对信息的操作的符号表示来描述本公开的实施例。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示来向本领域的其他技术人员有效地传达其工作的实质。这些操作虽然在功能上、计算上或逻辑上进行了描述，但应当理解为由计算机程序或等效的电路、微代码等来实现。此外，已经证明，在不失一般性的情况下，将操作的这些布置称为模块有时也是方便的。所描述的操作及与其相关联的模块可以体现在软件、固件、硬件或其任意组合中。
176.本文描述的任何步骤、操作或过程可以单独地或与其他设备组合地用一个或多个硬件或软件模块来执行或实现。在一个实施例中，软件模块用包括含有计算机程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品来实现，该计算机程序代码可以由计算机处理器来执行，以执行所描述的任何或所有步骤、操作或过程。
177.本公开的实施例还可以涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以为所需目的而专门构建，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以被存储在非暂态、有形的计算机可读存储介质中，或者适合于存储电子指令的任何类型的介质中，介质可以耦接到计算机系统总线。此外，说明书中提到的任何计算系统可以包括单个处理器，或者可以是采用多处理器设计以提高计算能力的架构。
178.本公开的实施例还可以涉及由本文描述的计算过程产生的产品。这种产品可以包括由计算过程产生的信息，其中该信息被存储在非暂态、有形的计算机可读存储介质上，并
且可以包括本文描述的计算机程序产品的任何实施例或其他数据组合。
179.最后，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择的，并且其可能没有被选择来描述或限制本发明的主题。因此，本公开的范围不是由该详细说明来限制的，而是由基于此的申请中发布的任何权利要求来限制的。相应地，实施例的公开旨在说明而非限制本公开的范围，本公开的范围在以下权利要求中阐述。
180.各种实施例的描述是为了说明的目的而呈现的，但并不旨在穷举或限制所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，许多修改和变形对于本领域普通技术人员来说是明显的。
181.本实施例的各方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。相应地，本公开的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或结合软件方面和硬件方面(这些方面可以在本文中通常被称为“模块”或“系统”)的实施例的形式。此外，本公开的各方面可以采取在计算机程序产品的形式，体现为其上具有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质。
182.可以利用一种或多种计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。例如，计算机可读存储介质可以是但不限于：电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或半导体的系统、装置或设备，或前述的任何适当的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷举列表)将包括以下：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、光存储设备、磁存储设备或前述的任何适当的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用的或结合指令执行系统、装置或设备使用的程序的任何有形介质。
183.上面参考根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，以产生机器。当经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行这些指令时，这些指令能够实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。这种处理器可以是但不限于通用处理器、特定用途处理器、专用处理器或现场可编程门阵列。
184.附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表模块、代码段或代码部分，其包括用于实现(一个或多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在一些替代实现方式中，框中标注的功能可以不按图中提到的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时被执行，或者这些框有时可以以相反的顺序被执行，这取决于所涉及的功能。还应注意到，框图和/或流程图图示的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
185.虽然前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设计本公开的其他实施例和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。