TW201928449A - 用於擴增實境或虛擬實境之顯示器 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種在擴增實境或虛擬實境中使用之裝置。一彩色投射器112經提供以投射複數個波長之光。一第一波導110及一第二波導120具備各自第一繞射光柵102及第二繞射光柵106以將該光耦合至該第一波導110及該第二波導120中。第一輸出繞射光學元件104及第二輸出繞射光學元件108經提供以使光耦合出該第一波導及該第二波導朝向一假想觀察位置。該投射器112經結構設計以在與一波導法線向量成一角度之一方向提供光至該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件。該第一輸出繞射光學元件104及該第二輸出繞射光學元件108經結構設計以分別使光在朝向該波導法線向量成角度之方向耦合出該第一波導及該第二波導。一選定波長之光自該第一輸出繞射光學元件104之角輸出不同於該選定波長之光自該第二輸出繞射光學元件108之角輸出。
Description
本發明係關於一種用於擴增實境及虛擬實境應用之顯示器。
在一擴增實境頭戴式裝置中，一透明波導提供於一使用者之單眼或雙眼前方。一光投射器透射光朝向該波導。光可藉由一輸入繞射光柵耦合至該波導中。接著，光藉由全內反射在該波導內傳播，且一輸出繞射光柵使光耦合出該波導且使光朝向一觀察者。在使用中，一觀察者可看見自其外部環境透射穿過該透明波導之光以及來自該投射器之投射光。此可提供一擴增實境體驗。一虛擬實境頭戴式裝置以一類似方式工作，但該使用者僅可看見投射光且無法看見來自其外部環境之任何光。
擴增實境及虛擬實境顯示器領域中之一個挑戰係提供寬視場多色影像。亦希望提供擴增實境顯示器，其在使用者之視場邊緣處提供擴增實境影像，使得此等影像不會分散使用者視覺中心之現實世界活動之注意力。特定地希望提供視平線下觀察，因為此模仿汽車及航空工業中使用之習知顯示面板及儀表板。此外，希望將投射器及電子設備定位於其對一使用者視覺提供最小干擾及且對一使用者臉部提供最小遮擋所處之位置。
US 2012/0127577描述一種可提供寬視場多色影像之光學裝置。此系統之一個問題係其無法容易地適應於在一方便頭戴式裝置設計中提供視平線下觀察。
本發明之一目的係解決及克服一些此等問題。
根據本發明之一態樣，提供一種擴增實境或虛擬實境顯示裝置，其包括：一投射器；一波導；一輸入繞射光學元件，其定位於該波導中或上，該輸入繞射光學元件經結構設計以自該投射器接收光且將該光耦合至該波導中；及一輸出繞射光學元件，其定位於該波導中或上，該輸出繞射光學元件經結構設計以使光耦合出該波導朝向一假想觀察位置；其中該投射器經結構設計以在與該輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供光至該輸入繞射光學元件，且其中該輸出繞射光學元件經結構設計以使光在朝向該輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該波導。
以此方式，使光在朝向該輸入繞射光學元件之位置向後傾斜之一方向耦合出該波導。此可使能夠在一波導之一側處注入光，且使光在朝向輸入位置向後傾斜之一方向自該波導之另一側耦合出。在一種配置中，此可促進在一波導之一頂部處注入光且自該波導底部處之輸出繞射光學元件提供視平線下觀察。
較佳地，該投射器在遠離該輸出繞射光學元件之位置成角度之一方向提供光。在一種結構設計中，該投射器可提供於該波導中相同於該假想觀察位置之側上。在一替代結構設計中，該投射器將可定位於該波導中相對於該假想觀察位置之側上。
較佳地，來自該投射器之光與該波導法線向量之間的角度小於25度。較佳地，該角度大於約5度。
在使用中，該投射器較佳地提供於該假想觀察位置上方之一位置中，且該輸出繞射光學元件提供於該假想觀察位置下方之一位置處。此可使用安裝於一使用者眼睛上方之一投射器為該使用者提供視平線下觀察。此可提供方便安裝一投射器於使用者眼睛上方之一框架上(可能在使用者眉頭附近或在一摩托車頭盔內)，同時仍提供視平線下觀察。對於尋求提供一使用者之視場邊緣處之資訊而不會使使用者分散視覺中心處發生之現實世界活動之注意力之諸多擴增實境應用而言，此可能係所欲的。在一項實例中，視平線下擴增實境影像可能能夠在一摩托車頭盔護目鏡中提供一「儀表板」。以此方式，影像可提供有益擴增實境資訊，而不會損害使用者對前方道路之視覺。
在一替代(目前不太佳)結構設計中，該投射器可提供於該假想觀察位置下方之一位置中，且該輸出繞射光學元件可提供於該假想觀察位置上方之一位置處。此將為一使用者提供視平線上觀察。
該顯示裝置可包括具有各自輸入繞射光學元件及輸出繞射光學元件之複數個波導，該等輸入繞射光學元件及輸出繞射光學元在該等各自波導中具有不同性質。因此，可一起使用一波導堆疊來提供不同各自影像。較佳地，各波導中之色散不同，使得該波導堆疊提供一互補效應。
各自輸入繞射光學元件及輸出繞射光學元件可在各自波導中具有不同節距。較佳地，該等節距小於或至少實質上等於多色光之最短波長。在一項實例中，該等節距較佳地小於400 nm。
根據本發明之另一態樣，提供一種擴增實境或虛擬實境顯示裝置，其包括：一投射器，其經結構設計以投射複數個波長之光；一第一波導及一第二波導；一第一輸入繞射光學元件，其定位於該第一波導中或上，該第一輸入繞射光學元件經結構設計以自該投射器接收光且將該光耦合至該第一波導中；一第二輸入繞射光學元件，其定位於該第二波導中或上，該第二輸入繞射光學元件經結構設計以自該投射器接收光且將該光耦合至該第二波導中；一第一輸出繞射光學元件，其定位於該第一波導中或上，該第一輸出繞射光學元件經結構設計以使光耦合出該第一波導朝向一假想觀察位置；一第二輸出繞射光學元件，其定位於該第二波導中或上，該第二輸出繞射光學元件經結構設計以使光耦合出該第二波導朝向該假想觀察位置；其中該投射器經結構設計以在與該第一波導及該第二波導在該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件之各自位置處之一波導法線向量成一角度之一方向將光提供至該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件，且其中該第一輸出繞射光學元件及該第二輸出繞射光學元件經結構設計以分別使光在朝向該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件之該等位置處之該波導法線向量成角度之方向耦合出該第一波導及該第二波導，其中一選定波長之光自該第一輸出繞射光學元件之角輸出不同於該選定波長之光自該第二輸出繞射光學元件之角輸出。
以此方式，來自各波導之輸出可提供一互補效應，使得一起輸出比可自單個波導提供之範圍寬之一範圍之角度。較佳地，針對選定波長，該第一輸出繞射光學元件在二維中或一極座標圖中提供一定範圍之角輸出。針對相同選定波長，該第二輸出繞射光學元件較佳地提供一部分重疊範圍之角輸出。以此方式，可自波導對提供比本身自該等波導之一者可能提供之範圍大之一範圍之角度。
該投射器較佳地經結構設計以提供紅光、綠光及藍光。此等顏色之至少兩者較佳地分別藉由該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件耦合至該第一波導及該第二波導之各者中。在一些配置中，紅光、綠光及藍光之波長分別耦合至該第一波導及該第二波導中。以此方式，各波導可在紅色、綠色及藍色波長中提供一不同範圍之角輸出，以便自一觀察者之角度提供一互補效應。此係藉由仔細選擇波導之角度傾斜及繞射光學元件之節距來達成。
根據本發明之另一態樣，提供一種操作一擴增實境或虛擬實境顯示裝置之方法，其包括以下步驟：自一投射器在與一輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供光朝向該輸入繞射光學元件，該輸入繞射光學元件定位於一波導中或上；在該輸入繞射光學元件處將光耦合至該波導中；在該波導內自該輸入繞射光學元件全內反射光朝向一第輸出繞射光學元件；自該輸出繞射光學元件使光在朝向該輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該波導朝向一假想觀察位置。
根據本發明之另一態樣，提供一種操作一擴增實境或虛擬實境顯示裝置之方法，其包括以下步驟：自一投射器在與一第一輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供複數個波長之光朝向該第一輸入繞射光學元件，該第一輸入繞射光學元件定位於一第一波導中或上；自該投射器在與一第二輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供複數個波長之光朝向該第二輸入繞射光學元件，該第二輸入繞射光學元件定位於一第二波導中或上；在該第一輸入繞射光學元件處將光耦合至該第一波導中；在該第二輸入繞射光學元件處將光耦合至該第二波導中；在該第一波導內自該第一輸入繞射光學元件全內反射光朝向一第一輸出繞射光學元件；在該第二波導內自該第二輸入繞射光學元件全內反射光朝向一第二輸出繞射光學元件；自該第一輸出繞射光學元件使光在朝向該第一輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該第一波導朝向一假想觀察位置；自該第二輸出繞射光學元件使光在朝向該第二輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該第二波導朝向一假想觀察位置，其中一選定波長之光自該第一輸出繞射光學元件之角輸出不同於該選定波長之光自該第二輸出繞射光學元件之角輸出。
圖1係一擴增實境顯示器中之一光學設置之一示意側視圖。該顯示器包括一輸入投射器2及一波導4。波導4包括一輸入光柵6及一輸出結構8，輸出結構8可為如WO 2016/020643中所描述之一光子晶體或交叉光柵。輸出結構8提供於一觀察窗10內，觀察窗10表示當自一假想觀察位置觀察時一使用者之正常視場。在此實例中，輸出結構8提供於觀察窗10之下半部中。
事實上，波導4提供為一單獨波導堆疊。在一些實施例中，兩個或兩個以上波導可提供於該堆疊內。
波導4在接近於投射器2及輸入光柵6之一位置處具備一表面法線向量n0
。投射器2經結構設計以引導光使得來自該投射器之光束對波導法線向量n0
成一角度a0
。角度a0
係在5度至25度之範圍內。當然，此效應可藉由水平地投射光且使波導4相對於垂直方向遠離投射器2傾斜達5度至25度之範圍內之一角度來達成。
輸入光柵6接收且繞射來自投射器2之光。繞射光藉由全內反射在波導4內朝向輸出結構8行進。由輸出結構8使光耦合出波導4以便提供擴增實境或虛擬實境影像。
在此結構設計中，觀察位置係在波導4之相同於投射器2之側上。然而，此等觀察位置同樣將可提供於波導4之相對側上。
輸出結構8使光成一光束耦合出波導4，該光束對輸出結構8之位置處之一波導法線向量n1
成一角度a1
。在朝向投射器2之位置且朝向輸入光柵6之位置處之法線向量n0
成角度之一方向提供經耦合出之光。輸出結構8提供於波導4上之一位置處，該位置自一觀察者之角度觀點係在視平線下。經耦合出之光向上成角度使得自觀察者之角度觀點，經耦合出之光似乎自視平線下發出。
有利地，此可用來提供擴增實境影像。圖5係可以此方式產生之此一擴增實境影像之一實例，其中諸如速度、速度極限及方向之資訊可疊加於由一使用者感知之現實世界上。疊加式擴增實境影像呈現於使用者視場之下半部中，使得其不會分散使用者視覺中心處之物件之注意力。
可藉由使用一波導堆疊4來提供一全色顯示器。在一項實例中，兩個波導4可提供於該堆疊中，兩個波導4係由BK7玻璃製成。該對中之各波導4在結構上類似，但各自輸入光柵6及輸出結構8之性質不同。在第一波導中，輸入光柵6及輸出結構8具備一約340 nm節距。在第二波導中，輸入光柵6及輸出結構8具備一約420 nm節距。一光柵之節距對應於繞射特徵之間距。此對應於一閃耀光柵中之凹槽之間距或在一光子晶體之情況下折射率結構之間距。在第一波導及第二波導4中，繞射結構之節距小於自投射器2接收之多色光之最短波長。
該堆疊中之各波導4接收多色光，該多色光在輸入光柵6處繞射且在輸出元件8處耦合出波導4。在此程序期間發生色散，且不同波長之輸出存在角度差異。圖3A包含展示來自紅色、綠色及藍色之第一波導之輸出元件8之角輸出之標繪圖。圖3B展示來自不同顏色之第二波導之輸出元件8之角輸出。
自圖3A至圖3C可清楚地看出，隨著光之波長增大，來自輸出元件8之角輸出下移且至輸出元件8之側。針對藍光，光學輸出居中地在輸出元件8內且係鬆餅形的，其中具有朝向基底向內成角度之側。針對綠光，光學輸出在形狀上類似，但下移且具有一更寬視場。針對紅光，一光學輸出僅存在於輸出元件8之最下角中。
圖4A至圖4C展示來自第二波導之光學輸出，其中輸出結構具備一約420 nm節距。在此配置中，藍光居中地提供於使用者之視場內。自一觀察者之角度觀點，無法區分來自第一波導之藍光與來自第二波導之藍光，且因此此等藍光組合以提供輸出元件8之下半部之一良好覆蓋。綠光自第二波導中之輸出元件8居中地提供於使用者之視場內，且具有一鬆餅形狀。來自第一波導及第二波導之綠光自一觀察者之角度組合以提供良好覆蓋，直至輸出元件8之下角。以此方式，來自第一波導之綠光可提供於未自第二波導提供綠光所在之區域中，且反之亦然。紅光自第二波導中之輸出元件8提供於使用者視場內之一低位置處。來自第一波導及第二波導之紅光自一觀察者之角度組合以提供良好覆蓋，直至輸出元件8之下角。
圖6係本發明之一實施例中之一波導堆疊之一分解示意視圖。一投射器112使用第一、第二及第三原色(係紅色、綠色及藍色)提供一全色影像。在包含一第一波導110及一第二波導112之光學結構處接收來自投射器112之光。第一波導110有時稱為「藍色波導」110，因為其主要用於攜載藍光。第二波導112有時稱為「紅色波導」112，因為其主要用於攜載紅光。
第一波導110及第二波導120各包括兩個主要、平坦、平行面且由一透明介質製成，諸如具有一約1.7折射率n之玻璃。來自投射器112之光透射穿過第一波導110之一前表面且入射於一後表面上之一第一輸入繞射光柵102上。在一些實施例中，第一輸入繞射光柵102係具有一約340 nm週期之一閃耀反射光柵。
一第二輸入繞射光柵106提供於第二波導120之一後表面上。在此實施例中，第二輸入繞射光柵106係具有一約420 nm週期之一閃耀反射光柵。在不同實施例中，設想不同類型之光柵可用於第一輸入繞射光柵102及第二輸入繞射光柵106，諸如具有一正弦輪廓之二元光柵或若干二元光柵。
第一輸入繞射光柵102經結構設計以繞射來自投射器102之入射光。特定而言，第一輸入繞射光柵2由於其週期而繞射大部分藍色波長，一些綠色波長及小部分紅色波長。繞射光藉由全內反射在第一波導110內行進朝向一擴展光柵104或輸出元件。擴展光柵104繞射第一波導110內全內反射之光，使得光耦合出第一波導110且朝向一觀察者。擴展光柵104亦提供光之一維或二維擴展，使得其可為一觀察者提供一大可視範圍(eye box)。在第一輸入繞射光柵102之位置處，自擴展光柵104輸出之光朝向第一波導法線向量n0成角度。自一觀察者之角度觀點，此提供視平線下影像以產生類似於圖5中所展示者的一效應。
未被第一輸入繞射光柵102繞射之光經透射且繼續在相同於其自投射器112輸出之方向傳播。來自第一輸入繞射光柵102之經透射光包含大部分紅色波長、約一半綠色波長及小部分藍色波長。
選用地，一濾光器114定位於第一波導110與第二波導120之間。在此實例實施例中，濾光器114係由塑料製成之一藍色截止濾光器，其實質上經設計以阻擋藍色波長之光且允許紅色及綠色波長朝向第二波導120傳播。在此實施例中，膠點116提供於濾光器114之邊緣與第二波導120之邊緣之間。此有時稱為膠墊。膠點116具有一約50 μm寬度。以此方式，藉由一近似50 μm氣隙而使濾光器114與第二波導120之前表面分開。濾光器114具有一約0.5 mm厚度。
光直接透射穿過濾光器114。因此，濾光器114與第一波導110及第二波導120之精確對準並非嚴格必需的。即使在濾光器114與第一波導110及第二波導120之間存在輕微欠對準，光仍將以相同於其自投射器112接收之方向透射出濾光器114。此放寬了製造容限且意謂著可更容易地產生光學配置。
濾光器114相鄰於第二輸入光柵106而定位於第二波導120之一端處。一墊片118相鄰於第二擴展光柵108而提供於第二波導120之另一端處。墊片118具有一約0.5 mm之厚度，該厚度相同於與濾光器114之厚度。墊片118藉由分別具有一約50 μm厚度之若干膠點122固定至第二波導120。以此方式，墊片118可將第一波導110及第二波導120隔開達相同於濾光器114之量。此可確保第一波導110及第二波導120之間隔沿其各自長度均勻。膠111提供於第一波導110之邊緣與濾光器114及墊片118之邊緣之間，使得第一波導110及第二波導120可連接在一起。
在另一實施例中，濾光器114及墊片118可黏附至第一波導110之後表面，而非第二波導120之前表面。在一進一步替代方案中，濾光器114可提供為第二波導120之前表面上之一介電膜。在此實施例中，該膜可直接提供於第二波導120之表面上，使得不存在氣隙。在濾光器提供為一介電膜之情況下，可省略墊片118。
穿過濾光器114之光透射穿過第二波導120之一前表面，且接著入射於後表面上之第二輸入繞射光柵106上。第二輸入繞射光柵106繞射經濾光之光且將其耦合至第二波導120中以在第二波導120內全內反射。繞射光接著在全內反射下在第二波導120內朝向一擴展光柵108行進，擴展光柵108再次繞射光且使光耦合出第二波導120朝向一觀察者。
分別由第一波導110及第二波導120中之第一擴展光柵104及第二擴展光柵108輸出之光經組合使得可形成一全色擴增實境影像且由一觀察者體驗。
相鄰於第二波導120而提供一著色蓋130。膠132提供於著色蓋130與第二波導120之各自邊緣之間。著色蓋130為第二波導120提供保護，否則第二輸入繞射光柵106及第二擴展光柵108將暴露且易於損壞。藉由提供一色調，可降低來自外界之光之亮度且增大擴增實境光之對比度。此可藉由減少需要供應至投射器112之功率量以達成一所所欲對比度位準來提高效率。在其他實施例中，可提供僅提供保護且不具有任何色調之一蓋130。
第一波導110及第二波導120具有各自約1 mm厚度。著色蓋30亦具有一約1 mm厚度。在此實例實施例中，墊片118及濾光器114具有各自約0.5 mm厚度，且存在三個膠層，各膠層具有一約50 μm厚度。因此，該堆疊之總厚度可為約3.65 mm。
自第一擴展光柵104及第二擴展光柵108輸出之光在不同波長下具有不同角度性質，如圖3A至圖3C及圖4A至圖4C中針對不包含濾光114之一實施例所展示，其中紅光、綠光及藍光耦合至第一波導110及第二波導120中。特定而言，來自各波導之角輸出可提供一互補效應使得在任何給定波長下，輸出比由任一波導提供之範圍寬之一範圍之角度。針對一些波長，來自一個波導之角輸出範圍與來自另一波導之角輸出範圍部分重疊。
2‧‧‧輸入投射器
4‧‧‧波導/波導堆疊
6‧‧‧輸入光柵
8‧‧‧輸出結構/輸出元件
10‧‧‧觀察窗
102‧‧‧第一輸入繞射光柵
104‧‧‧第一輸出繞射光學元件/第一擴展光柵
106‧‧‧第二輸入繞射光柵
108‧‧‧第二輸出繞射光學元件/第二擴展光柵
110‧‧‧第一波導
111‧‧‧膠
112‧‧‧彩色投射器
114‧‧‧濾光器
116‧‧‧膠點
118‧‧‧墊片
120‧‧‧第二波導
122‧‧‧膠點
130‧‧‧著色蓋
132‧‧‧膠
a0‧‧‧角度
a1‧‧‧角度
n0‧‧‧表面法線向量/第一波導法線向量
n1‧‧‧波導法線向量
現藉由實例、參考圖式描述本發明之實施例，其中：
圖1係本發明之一實施例中之一擴增實境顯示器中之一光學設置之一示意側視圖；
圖2係本發明之一實施例中之一擴增實境顯示器中之一光學設置之一示意平面視圖；
圖3A至圖3C提供展示來自紅色、綠色及藍色之一第一波導中之一輸出元件之角輸出之三個標繪圖；
圖4A至圖4C提供展示來自紅色、綠色及藍色之一第二波導中之一輸出元件之角輸出之三個標繪圖；
圖5係由本發明之一實施例中之一顯示器產生之一擴增實境影像之一實例；及
圖6係本發明之一實施例中之一波導堆疊之一分解示意側視圖。
Claims (8)
- 一種擴增實境或虛擬實境顯示裝置，其包括： 一投射器，其經結構設計以投射複數個波長之光； 一第一波導及一第二波導； 一第一輸入繞射光學元件，其定位於該第一波導中或上，該第一輸入繞射光學元件經結構設計以自該投射器接收光且將該光耦合至該第一波導中； 一第二輸入繞射光學元件，其定位於該第二波導中或上，該第二輸入繞射光學元件經結構設計以自該投射器接收光且將該光耦合至該第二波導中； 一第一輸出繞射光學元件，其定位於該第一波導中或上，該第一輸出繞射光學元件經結構設計以使光耦合出該第一波導朝向一假想觀察位置； 一第二輸出繞射光學元件，其定位於該第二波導中或上，該第二輸出繞射光學元件經結構設計以使光耦合出該第二波導朝向該假想觀察位置； 其中該投射器經結構設計以在與該第一波導及該第二波導在該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件之各自位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供光至該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件，且其中該第一輸出繞射光學元件及該第二輸出繞射光學元件經結構設計以分別使光在朝向該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件之該等位置處之該波導法線向量成角度之方向耦合出該第一波導及該第二波導，其中一選定波長之光自該第一輸出繞射光學元件之角輸出不同於該選定波長之光自該第二輸出繞射光學元件之角輸出。
- 如請求項1之顯示裝置，其中該投射器在遠離該第一輸出繞射光學元件及該第二輸出繞射光學元件之該等位置成角度之一方向提供光。
- 如請求項1或2之顯示裝置，其中該投射器提供於該第一波導及該第二波導中相同於該假想觀察位置之側上。
- 如請求項1或2之顯示裝置，其中來自該投射器之光與該波導法線向量之間的角度小於25度。
- 如請求項1或2之顯示裝置，其中在使用中，該投射器提供於該假想觀察位置上方之一位置中，且該第一輸出繞射光學元件及該第二輸出繞射光學元件提供於該假想觀察位置下方之一位置處。
- 如請求項1或2之顯示裝置，其中該第一輸入繞射光學元件及該第二輸入繞射光學元件以及該第一輸出繞射光學元件及該第二輸出繞射光學元件具有不同節距。
- 如請求項1或2之顯示裝置，其中針對一選定波長，該第一輸出繞射光學元件提供一定範圍之角輸出，且針對該相同選定波長，該第二輸出繞射光學元件提供一部分重疊範圍之角輸出。
- 一種操作一擴增實境或虛擬實境顯示裝置之方法，其包括以下步驟： 自一投射器在與一第一輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供複數個波長之光朝向該第一輸入繞射光學元件，該第一輸入繞射光學元件定位於一第一波導中或上； 自該投射器在與一第二輸入繞射光學元件之位置處之一波導法線向量成一角度之一方向提供複數個波長之光朝向該第二輸入繞射光學元件，該第二輸入繞射光學元件定位於一第二波導中或上； 在該第一輸入繞射光學元件處將光耦合至該第一波導中； 在該第二輸入繞射光學元件處將光耦合至該第二波導中； 在該第一波導內自該第一輸入繞射光學元件全內反射光朝向一第一輸出繞射光學元件； 在該第二波導內自該第二輸入繞射光學元件全內反射光朝向一第二輸出繞射光學元件； 自該第一輸出繞射光學元件使光在朝向該第一輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該第一波導朝向一假想觀察位置； 自該第二輸出繞射光學元件使光在朝向該第二輸入繞射光學元件之該位置處之該波導法線向量成角度之一方向耦合出該第二波導朝向一假想觀察位置，其中一選定波長之光自該第一輸出繞射光學元件之角輸出不同於該選定波長之光自該第二輸出繞射光學元件之角輸出。
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