CN103649816A - 全图像扫描镜显示*** - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种光学设备，其包含图像源、扫描镜、致动器及扫描控制器。所述图像源通过同时投影表示图像的全部部分的图像像素的二维阵列来输出所述图像。所述扫描镜定位在所述图像的光学路径中以反射所述图像。所述致动器耦合到所述扫描镜以围绕至少一个轴选择性地调整所述扫描镜。所述扫描控制器耦合到所述致动器以控制所述扫描镜的围绕所述至少一个轴的位置。所述扫描控制器包含用于连续且重复地调整所述扫描镜的所述位置以致使在大于所述图像的所述全部部分的眼睛框区域上扫描所述图像的逻辑。
Description
技术领域
本发明大体上涉及光学领域，且更特定来说但不排他地，涉及近眼式光学***。
背景技术
头戴式显示器(“HMD”)为在头部上或围绕头部佩戴的显示装置。HMD通常并入有某种类别的近眼式光学***以在距人眼的若干厘米距离之内显示图像。单眼显示器称为单眼式HMD而双眼显示器称为双眼式HMD。一些HMD仅显示计算机产生图像(“CGI”)，而其它类型的HMD能够在现实世界景物上叠加CGI。这后一种类型的HMD通常称为增强现实，这是因为观看者看到的世界图像被重叠的CGI增强(它也称为抬头显示器(“HUD”))。
HMD具有许多实用应用及休闲应用。航空航天应用允许飞行员在不使其视线离开飞行路径的情况下看见极其重要的飞行控制信息。公共安全应用包含地图及热成像的战术显示器。其它应用领域包含视频游戏、交通运输及电信。随着技术发展，必定存在新发现的实用应用及休闲应用；然而，这些应用中的许多归因于用于实施现有HMD的常规光学***的成本、大小、视界、眼睛框及效率而受到限制。
发明内容
附图说明
参考附图描述本发明的非限制性且非穷举性实施例，其中相同参考数字在所有各种视图中指代相同部件，除非另有指定。
图1A说明使用输入透镜及两个镜的近眼式光学***。
图1B说明图像的光栅扫描，其中整个图像被每次一个像素地投影。
图2A为说明根据本发明的实施例的投影全图像且使用扫描镜来扩展可从其观看所述图像的眼睛框的光学***的框图。
图2B说明根据本发明的实施例的全图像，其中同时投影表示所述图像的全部部分的图像像素的二维阵列。
图3A说明根据本发明的实施例的用于扩展眼睛框区域的水平全图像扫描的技术。
图3B说明根据本发明的实施例的用于扩展眼睛框区域的二维全图像扫描的技术。
图4A为说明根据本发明的实施例的投影全图像且使用安置在扫描镜上的衍射光栅来扩展眼睛框的光学***的框图。
图4B为说明根据本发明的实施例的投影全图像且包含定位在所述图像源与所述扫描镜之间的光学路径中的中间镜的光学***的框图。
图5为说明根据本发明的实施例的投影全图像且使用结合扫描镜的实时眼睛跟踪来扩展眼睛框的光学***的框图。
图6为说明根据本发明的实施例的用于控制包含眼睛跟踪及全图像扫描的光学***的控制***的功能框图。
图7为说明根据本发明的实施例的用于使用全图像扫描及眼睛跟踪产生近眼式显示的过程的流程图。
图8为根据本发明的实施例的使用一对全图像扫描显示装置的头戴式显示器的俯视图。
具体实施方式
本文描述用于使用全图像扫描扩展图像显示设备的眼睛框的***及技术的实施例。在以下描述中，阐述许多特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将认识到，本文中描述的技术可在没有所述特定细节中的一者或一者以上的情况下实践或可以其它方法、组件、材料等等实践。在其它例子中，未展示或详细描述众所周知的结构、材料或操作以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书的对“一个实施例”或“一实施例”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各种地方出现短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可在一个或一个以上实施例中以任何合适方式组合。
图1A说明使用一输入透镜及两个镜的近眼式光学***100。图像源105输出由两个镜110及115反射的图像，两个镜110及115在眼睛120附近形成图像。图像源105通常安装在头部上方或安装到头部侧面，而镜110及115使观看者的脸部前方附近的图像朝向观看者的眼睛120弯曲。因为人眼通常不能够聚焦在放置在若干厘米范围内的物体上，所以此***使用***在第一镜110与图像源105之间的透镜125。通过将图像源105定位在透镜125的焦点f内，透镜125产生与镜115的实际位置相比从眼睛更远地向后移位的虚像。光学***100受制于由镜110及115的范围及透镜125的笨重性限制的相对小的视场(例如，约20度)。所述视场可通过将镜110及115放置在高折射率材料中以压缩入射角来稍微地改善，但仍是非常有限的，且波导的厚度迅速增加以实现较大视场。光学***100还受制于相对小的眼睛框130。眼睛框为眼睛120可从其观看图像的区域。如果眼睛120移动到眼睛框130之外，那么图像消失。过小的眼睛框可使用户体验显著降级，这是因为光学设备在使用期间的小偏移就可致使图像消失。
图1B说明图像的光栅扫描101，其中每次一个像素地投影整个图像。在时间t1处，图像源105开始通过投影图像中的第一像素141对图像进行逐像素扫描(光栅扫描)。在时间t2处，投影下一个像素142。每次在一排(行)中从左向右地扫描图像直到所有像素已被个别地投影为止，此时使用下一个帧更新图像且逐像素扫描重新开始。光栅扫描101将整个图像投影到单个位置。换句话说，将每一像素投影到单个位置。此单个位置扫描连同对光学***100的物理约束趋向于产生相对小的眼睛框130。
图2A为说明根据本发明的实施例的投影全图像201(见图2B)且使用扫描镜来扩展可从其观看图像的眼睛框的光学***200的框图。所说明的光学***200的实施例包含图像源205、透镜210、扫描镜215、致动器220、扫描控制器225及屈光光学装置230。
在操作期间，光源205通过同时投影表示图像的全部部分的图像像素235的二维阵列中的每一像素来产生全图像201。虽然图2B将全图像201说明为4×3像素矩阵，但应了解，实际上全图像201可包含显著更大的像素阵列(例如，320x240、640x480、1280x720、1280x1080等等)。与图1B中说明的光栅扫描101形成对比，同时投影全图像201内的所有像素。
将全图像201投影到扫描镜215上，扫描镜215朝向屈光光学装置230反射全图像201(或将全图像201反射到屈光光学装置230中)，屈光光学装置230将全图像201递送到眼睛120。以物理方式将扫描镜215安装到致动器220，致动器220由扫描控制器225控制。在扫描控制器225的控制下，可经由对扫描镜215的位置的物理调整而跨越眼睛120扫描全图像201。跨越多个不同位置重复地扫描全图像201产生比全图像201自身更大的眼睛框区域240。相对于图1B中说明的光栅扫描技术，这具有增大眼睛框区域240的作用。增大的眼睛框区域240放松了眼睛屈光光学装置230与用户的眼睛120之间的光学对准约束，从而促成用户体验的总体改善。
可使用可沿着一个、两个或甚至三个维度操纵扫描镜215的位置的各种不同机电装置来实施致动器220。举例来说，在一个实施例中，致动器220为微机电***(“MEMS”)扫描仪且扫描镜215为安置在MEMS扫描仪上的反射表面(例如，金属涂层)。在一个实施例中，可在两个独立轴上重新定位MEMS扫描仪。举例来说，MEMS扫描仪可能够在两个平移轴(例如，X及Y轴、X及Z轴等等)上进行受控移动，能够围绕两个旋转轴(例如，R1及R2)进行受控移动，或能够在平移轴及旋转轴两者上一起进行受控移动。在扫描控制器225的控制下经由致动器220对扫描镜215的位置调整使得能够沿着多个光学路径(例如，光学路径250及255)重新导向从图像源205输出的全图像201。通过相继地且重复地循环通过不同的光学路径(例如，每秒钟循环通过光学路径集合30或60次)，扩大了眼睛框区域240，这是因为可从更大的位置范围观看全图像201。
图3A及3B说明可使用光学***200实现的两种全图像扫描技术。图3A说明根据本发明的实施例的用于水平地扩展眼睛框的一维水平扫描的技术。扫描控制器225可包含用于以使得全图像201在眼睛120前方沿着水平路径相继且重复地移动的方式来操纵扫描镜215的逻辑。此水平扫描产生眼睛框区域305，眼睛框区域305是水平扩展或放大的但在垂直方向上保持不变。换句话说，水平全图像扫描增大了眼睛120可从其观看全图像201的侧向范围。在一个实施例中，眼睛框区域305具有为未应用全图像扫描情况下的全图像201的水平宽度的两倍的水平宽度。虽然图3A仅说明时间t1、t2及t3处的全图像201的三个构成位置(且因此对应地说明扫描镜215的三个位置)，但应了解，实际上每一扫描循环可包含更大数目的中间位置。举例来说，在一个实施例中，全图像201的每一连续重新定位可以等于像素间距的增量平移全图像201直到到达末端位置(说明为最右边的位置)且接着重设回到初始位置(说明为最左边的位置)。在一个实施例中，扫描增量等于全图像201的像素间距且扫描位置的数目等于全图像201的一行中的像素的数目。当然，可使用其它扫描增量及其它数目的扫描位置。
图3B说明根据本发明的实施例的用于水平且垂直地扩展眼睛框区域310的二维扫描技术。扫描控制器225可包含用于以使得全图像201在眼睛120前方沿着水平且垂直地变化的路径相继且重复地移动的方式来操纵扫描镜215的逻辑。此水平且垂直扫描产生水平且垂直地扩展或扩大的眼睛框区域310。换句话说，眼睛120可从其观看全图像201的侧向范围及垂直范围均被扩展。在一个实施例中，眼睛框区域310具有为未应用全图像扫描的情况下的全图像201的水平宽度的两倍的水平宽度，且具有比未应用全图像扫描的情况下的全图像201的垂直宽度大50％的垂直宽度。虽然图3B仅说明时间t1到t6处的全图像201的三个构成水平位置及两个垂直位置(且因此对应地说明扫描镜215的六个位置)，但应了解，实际上每一扫描循环可包含更大数目的中间水平位置及垂直位置。举例来说，在一个实施例中，全图像201的每一连续重新定位可以等于像素间距的增量平移全图像201直到到达末端位置(说明为最右边的位置)且接着重设回到后续行上的初始列位置(说明为最左边的位置)。在一个实施例中，水平扫描增量等于全图像201的水平像素间距，垂直扫描增量等于全图像201的垂直像素间距，水平扫描位置的数目等于全图像201的一行中的像素的数目，且垂直扫描位置的数目等于全图像201的一列中的像素的数目的一半。当然，可使用其它扫描增量及其它数目的扫描位置。
返回到图2A，所说明的光学***200的实施例包含透镜210以通过从眼睛120虚拟地向后移位全图像201使得图像201可被聚焦而在近眼式配置中发挥辅助作用。在一个实施例中，透镜210可准直全图像201，从而将虚像置于无穷远处。然而，在一些配置中，可省略透镜201。举例来说，在一个实施例中，图像源205输出经准直图像。可以各种光学引擎实施图像源205，例如有机发光二极管(“OLED”)源、有源矩阵液晶显示器(“AMLCD”)源、激光源、激光微型投影仪或其它光学引擎。
提供屈光光学装置230使得可在眼睛120周边的位置(例如，用户的太阳穴区域)处产生全图像201且可将全图像201传送到眼睛120前方的位置以在近眼式配置中向眼睛120发射。可以各种不同的光学装置实施屈光光学装置230。所说明的实施例包含定位在眼睛120前方的简单反射表面。在一个实施例中，所述反射表面可为部分透明的，使得来自外部场景的外部光可透过而到达眼睛120且可将全图像201(例如，计算机产生图像)叠加在所述外部场景上，从而向用户显示增强现实。在其它实施例中，屈光光学装置230可包含各种其它结构，包含平面波导、光导管、熔接光纤束、部分反射透镜或其它结构。
图4A为说明根据本发明的实施例的使用全图像扫描及衍射光栅来进一步扩展眼睛框区域的光学***401的框图。光学***401与图2A中说明的光学***200类似，只是添加了安置在扫描镜215的表面上的衍射光栅405。衍射光栅405可经配置以充当发散透镜，所述发散透镜增大从扫描镜215反射离开的光(全图像401)的散度，从而增大投影到眼睛120上的全图像401的大小且相对于眼睛框区域240而增大眼睛框区域410。在其它实施例中，不需要将衍射光栅405安置在扫描镜215上，而可将衍射光栅405安置在定位在扫描镜215的表面上方的板膜上。
图4B为说明根据本发明的实施例的使用全图像扫描及衍射光栅以扩展眼睛框区域410且包含定位在图像源205与扫描镜215之间的光学路径中的中间镜415的光学***402。光学***402与光学***401类似，只是添加了中间镜415且对图像源205进行了新的定向。中间镜415相对于图像源215及扫描镜215倾斜地定向，从而允许旋转图像源215，使得其不需要直接面向扫描镜215。此经旋转配置在用于头戴式显示器中时促进有效且紧凑的设计。举例来说，可将中间镜415及图像源215组合为单个物理单元中且安装到用户的太阳穴区域附近的眼镜耳架，而扫描镜215及致动器220可定位在所述耳架啮合前透镜或前眼镜框构件的眼镜前方角落中(例如，见图8)。
图5为说明根据本发明的实施例的使用结合实时眼睛跟踪的全图像扫描以扩展眼睛框区域的光学***500的框图。所说明的光学***500的实施例包含图像源205、透镜210、扫描镜215、致动器220、屈光光学装置230、衍射光栅405及注视跟踪***505。所说明的注视跟踪***505的实施例包含注视跟踪摄影机510及控制***515。
提供注视跟踪***505以连续地监视眼睛120的移动，实时地确定眼睛120的注视方向(例如，瞳孔的位置)，及向致动器220提供反馈信号。实时反馈控制可用于动态地调整扫描镜215的偏置位置，使得可平移全图像401以跟踪眼睛120的移动。在一个实施例中，所述反馈控制还可用于调整施加到图像201的预失真以补偿可能归因于扫描镜215的位置变化而发生的任何动态图像失真。经由适当反馈控制，可以互补方式使得全图像401的中央扫描位置与眼睛120一起移动，以进一步增大眼睛框410的大小及/或向眼睛120显示的图像401的视场。举例来说，如果眼睛120向左看，那么可将图像401偏移到左边以跟踪眼睛移动且图像401可保持处于用户的视野中心。注视跟踪***505还可经配置以实施其它各种功能。举例来说，注视跟踪***505可用于实施由眼睛运动控制的用户界面，所述眼睛运动使得用户能够选择其视野内的物体且发布其它命令。
在一个实施例中，注视跟踪摄影机510可经定位以获得眼睛120的直接图像。在其它实施例中，注视跟踪摄影机510可经定位以经由从屈光光学装置230的反射获得眼睛图像。
图6为说明根据本发明的实施例的用于使用结合实时眼睛跟踪的全图像扫描的光学***的控制***600的功能框图。控制***600表示图5中说明的控制***505的一个可能实施方案。所说明的控制***600的实施例包含计算机产生图像(“CGI”)引擎605、注视跟踪控制器610及扫描控制器225。由控制***600提供的功能性及其个别组件可完全以硬件(例如，专用集成电路、现场可编程门阵列等等)实施，完全以在通用处理器上执行的固件/软件实施，或以两者的组合实施。
图7为说明根据本发明的实施例的控制***600的操作过程700的流程图。在过程700中过程框中的一些或所有过程框出现的顺序不应被视为是限制性的。而是，受益于本发明的所属领域的一般技术人员将理解，可以未说明的各种顺序执行或甚至并行执行所述过程框中的一些。
在过程框705中，注视跟踪摄影机510捕获眼睛120的注视图像615。可作为直接图像或从一个或一个以上反射表面的反射而获得注视图像615。可作为图像的视频流而连续获得新注视图像615。在过程框710中，通过注视跟踪控制器610分析注视图像615以确定眼睛120的当前注视方向。可基于瞳孔在注视图像615内的位置来确定注视方向。在确定了实时注视方向的情况下，注视跟踪控制器610可向扫描控制器225提供反馈控制信号以实时地调整致动器220及扫描镜215的偏置点(过程框715)。所述偏置点为围绕其重复调整扫描镜215的位置；然而，所述偏置点可为重复的运动循环中的任何位置且不需要为中心位置。在一个实施例中，注视跟踪控制器610可进一步向CGI引擎605提供反馈控制信号以促进实时预失真校正，以补偿可能由于扫描镜215、衍射透镜405或屈光光学装置230发生的任何图像失真。对扫描镜215的实时调整可引起动态变化的光学失真。因此，到CGI引擎605的反馈控制信号可用于赋予补偿性的预失真。预失真可包含施加各种类型的互补光学校正效果，例如梯形、桶形及枕形。
在过程框720中，通过CGI引擎605产生CGI且将CGI作为全图像201从图像源205输出。在过程框725中，扫描控制器225指示致动器220开始围绕在过程框715中设定的偏置点跨越眼睛120重复地扫描全图像201。在过程框730中，捕获眼睛120的新注视图像且将所述新图像用于确定眼睛120是否已改变其注视。如果检测到眼睛移动(决定框735)，那么过程700返回到过程框710且从过程框710继续。每一次眼睛120移动时，便确定注视方向且基于所述注视方向选择新偏置点。接着，围绕所述偏置点重复地扫描全图像。
图8为根据本发明的实施例的使用一对近眼式光学***801的头戴式显示器(“HMD”)800的俯视图。每一近眼式光学***801可以光学***200、光学***401、光学***402、光学***500或其各种组合实施。近眼式光学***801安装到框架组合件，所述框架组合件包含鼻梁架805、左耳架810及右耳架815。所说明的近眼式光学***801的实施例各自包含图像源205、中间镜415、致动器220、扫描镜215、衍射透镜405、扫描控制器225及屈光光学装置820。
在所说明的实施例中，屈光光学装置820包含其中嵌入有扫描镜215及部分透明重新导向镜的光导管或外壳。将全图像201导向到安置在眼睛120前方的部分透明镜上，在所述部分透明镜处，全图像201朝向眼睛120而退出。虽然所说明的HMD800的实施例包含光导管以用于实施屈光光学装置，但应了解，实施例在此方面不受限制。而是，可使用包含自由空间空气及重新导向镜的各种不同屈光光学装置。此外，虽然图8说明双眼实施例，但HMD800也可实施为单眼实施例。
两个近眼式光学***801紧固到可佩戴在用户的头部上的眼镜布置中。左耳架810及右耳架815搁在用户的耳朵上，而鼻子组合件805搁在用户的鼻子上。所述框架组合件经成形且设定大小以在用户的对应眼睛120前方定位屈光光学装置820的发射表面。当然，可使用其它框架组合件(例如，用于双眼的单个、连体防护眼镜、集成式头带或护目镜型眼镜等等)。
所说明的HMD800的实施例能够向用户显示增强现实。屈光光学装置820允许用户经由外部场景光825看到现实世界图像。可通过耦合到相应光源205的一个或两个CGI引擎(未说明)产生左边及右边(双眼实施例)CGI830。CGI830作为叠加在现实世界上的虚像而作为增强现实被用户看到。在一些实施例中，可阻断或选择性地阻断外部场景光825以提供头戴式虚拟现实显示。
可从计算机软件及硬件的角度来描述上文解释的过程。所描述的技术可构成体现在有形机器(例如，计算机)可读存储媒体内的机器可执行指令，当由机器执行时，所述指令将致使所述机器执行所描述的操作。此外，所述过程可体现在硬件内，例如专用集成电路(“ASIC”)或类似物。
有形机器可读存储媒体包含以机器(例如，计算机、网络装置、个人数字助理、制造工具、具有一组一个或一个以上处理器的任何装置等等)可存取形式提供(即，存储)信息的任何机构。举例来说，机器可读存储媒体包含可记录/不可记录媒体(例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储媒体、光学存储媒体、快闪存储器装置等等)。
对本发明的所说明的实施例的以上描述(包含在说明书摘要中描述的内容)不希望为穷举性的或将本发明限于所揭示的精确形式。如所属领域的技术人员将认识到，虽然出于说明目的描述了本发明的特定实施例及本发明的实例，但在本发明的范围内可能进行各种修改。
根据以上详细描述可对本发明做出这些修改。所附权利要求书中使用的术语不应被解释为将本发明限于说明书中揭示的特定实施例。而是，本发明的范围将完全由应根据沿用已久的权利要求解释规则来解释的所附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种图像显示设备，其包括：
图像源，其用于通过同时投影表示图像的全部部分的图像像素的二维阵列来输出所述图像；
扫描镜，其定位在从所述图像源输出的所述图像的光学路径中以反射所述图像；
致动器，其耦合到所述扫描镜以围绕至少一个轴选择性地调整所述扫描镜；及
扫描控制器，其耦合到所述致动器以控制所述扫描镜的围绕所述至少一个轴的位置，其中所述扫描控制器包含用于重复地调整所述扫描镜的所述位置以致使在大于所述图像的所述全部部分的眼睛框区域上扫描所述图像的逻辑。
2.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中所述扫描控制器的所述逻辑耦合到所述致动器以水平地扫描所述图像的所述全部部分，以扩大可从其观看所述图像的所述眼睛框区域的水平尺寸。
3.根据权利要求2所述的图像显示设备，其中所述致动器经耦合以围绕两个轴选择性地调整所述扫描镜，其中所述扫描控制器的所述逻辑进一步耦合到所述致动器以水平且垂直地扫描所述图像的所述全部部分，以扩大可从其观看所述图像的所述眼睛框区域的所述水平尺寸及垂直尺寸。
4.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中所述致动器包括微机电***“MEMS”扫描仪且所述扫描镜包括安置在所述MEMS扫描仪上的反射表面。
5.根据权利要求4所述的图像显示设备，其进一步包括：
衍射透镜，其安置在所述MEMS扫描仪上的所述反射表面上，所述衍射透镜经配置以增大所述图像的光线的散度以展开所述图像。
6.根据权利要求1所述的图像显示设备，其中所述光学设备包括头戴式显示器，所述头戴式显示器在由用户佩戴时在所述用户的眼睛的周边位置中定位所述图像源及所述扫描镜，所述光学设备进一步包括：
屈光光学装置，其定位在所述扫描镜与所述用户的所述眼睛之间的所述光学路径中以将所述图像传送到所述眼睛的前方。
7.根据权利要求6所述的图像显示设备，其进一步包括：
中间镜，其定位在所述图像源与所述扫描镜之间的所述光学路径中且相对于所述图像源的发射孔倾斜地定向以将从所述图像源投影的所述图像重新导向到所述扫描镜上，其中所述图像源及所述中间镜定位在所述头戴式显示器的太阳穴区域中，而所述扫描镜及致动器定位在所述头戴式显示器的眼镜前向角落处。
8.根据权利要求6所述的图像显示设备，其进一步包括：
注视跟踪摄影机，其经光学地对准以在所述用户佩戴所述光学设备时捕获所述眼睛的实时眼睛图像；及
注视跟踪控制器，其经耦合以从所述注视跟踪摄影机接收所述眼睛图像，经耦合以分析所述眼睛图像以确定注视方向，且耦合到所述扫描控制器以向所述扫描控制器提供反馈控制信号，以基于所述眼睛的所述注视方向动态地调整所述致动器的偏置位置。
9.根据权利要求8所述的图像显示设备，其中基于根据所述眼睛的所述注视方向确定的所述偏置位置来选择在其内扫描所述图像的所述眼睛框的位置。
10.一种用于向用户显示图像的头戴式显示器“HMD”，所述头戴式显示器包括：
近眼式光学***，其包含：
图像源，其用于通过同时投影表示所述图像的全部部分的图像像素的二维阵列来输出所述图像；
扫描镜，其定位在从所述图像源输出的所述图像的光学路径中以反射所述图像；
致动器，其耦合到所述扫描镜以围绕至少一个轴选择性地调整所述扫描镜；及
扫描控制器，其耦合到所述致动器以控制所述扫描镜的围绕所述至少一个轴的位置，其中所述扫描控制器包含用于连续且重复地调整所述扫描镜的所述位置以致使在大于所述图像的所述全部部分的眼睛框区域上扫描所述图像的逻辑；及框架组合件，其用于支撑所述近眼式光学***以用于在所述用户的头部上佩戴。
11.根据权利要求10所述的HMD，其中所述致动器包括微机电***“MEMS”扫描仪且所述扫描镜包括安置在所述MEMS扫描仪上的反射表面。
12.根据权利要求11所述的HMD，其中所述近眼式光学***进一步包括：
衍射透镜，其安置在所述MEMS扫描仪上的所述反射表面上，所述衍射透镜经配置以增大所述图像的光线的散度以展开所述图像。
13.根据权利要求10所述的HMD，其中所述框架组合件在所述用户的眼睛的周边位置中安装所述图像源及所述扫描镜，所述HMD进一步包括：
屈光光学装置，其定位在所述扫描镜与所述用户的所述眼睛之间的所述光学路径中以将所述图像传送到所述眼睛的前方。
14.根据权利要求13所述的光学设备，其中所述近眼式光学***进一步包括：
中间镜，其定位在所述图像源与所述扫描镜之间的所述光学路径中且相对于所述图像源的发射孔倾斜地定向，以将从所述图像源投影的所述图像重新导向到所述扫描镜上，其中所述图像源及所述中间镜在所述HMD的太阳穴区域中安装到所述框架组合件，而所述扫描镜及致动器安装在所述HMD的眼镜前向角落处。
15.根据权利要求10所述的HMD，其进一步包括：
注视跟踪摄影机，其经光学地对准以在所述用户佩戴所述HMD时捕获所述眼睛的实时眼睛图像；及
注视跟踪控制器，其经耦合以从所述注视跟踪摄影机接收所述眼睛图像，经耦合以分析所述眼睛图像以确定注视方向，且耦合到所述扫描控制器以向所述扫描控制器提供反馈控制信号，以基于所述眼睛的所述注视方向动态地调整所述致动器的偏置位置。
16.一种用头戴式显示器显示图像的方法，所述方法包括：
同时投影表示来自图像源的所述图像的全部部分的图像像素的二维阵列，所述图像源定位在用户的眼睛的周边位置处；
用光光学设备将所述图像从所述周边位置传送到所述眼睛的前方；
用定位在所述图像的光学路径内的镜同时反射所述图像的所述全部部分；
重复地致动所述镜以沿着不同光学路径重新导向所述图像；及
因为致动所述镜而在大于所述图像的所述全部部分的眼睛框区域上扫描所述图像的全部部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中在所述眼睛框区域上扫描所述图像的所述全部部分包括跨越所述用户的所述眼睛水平地扫描所述图像的所述全部部分以扩大所述眼睛框区域的水平尺寸。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述眼睛框区域上扫描所述图像的所述全部部分包括跨越所述用户的所述眼睛水平且垂直地扫描所述图像的所述全部部分以扩大所述眼睛框区域的所述水平尺寸及垂直尺寸，其中在至少两个维度中致动所述镜。
19.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
衍射所述图像以增大所述图像的散度且增大可从其观看所述图像的所述眼睛框区域，其中通过安置在所述镜的表面上的衍射光栅执行所述衍射。
20.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
在向所述眼睛显示所述图像的同时捕获所述用户眼睛的注视图像；
在向所述眼睛显示所述图像的同时分析所述注视图像以实时地确定注视方向；及
响应于所述确定的注视方向调整所述重复致动借以振荡的所述镜的偏置位置以借助所述图像来跟踪眼睛移动。
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