基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组的制作方法

1.本发明涉及三维图像显示技术领域，更具体地，涉及一种基于光出射受限像素块-孔径对的显示模组。


背景技术：

2.包括vr/ar的三维显示系统作为潜在的新一代移动终端平台，是目前显示领域发展的热点，在各个方面都有极其广阔的应用前景。但现有三维显示大都是基于传统体视技术进行三维场景的呈现，通过观察者双目各自对应目镜，向观察者双目分别投射对应视图，通过双目视向于相应深度的空间交叉，形成三维感。在此过程中，观察者各目需要聚焦于显示面，以看清楚各自对应视图，由此导致聚焦深度和双目会聚深度之间的不一致，也即聚焦-会聚冲突问题。该问题会导致观察者视觉不适，尤其是在进行近眼显示时，是阻碍三维显示推广应用的瓶颈问题。
3.目前，从多种技术路线出发，研究者正在努力研究可以缓解或最终克服该瓶颈问题的各种方法。麦克斯韦投射(maxwellian view)(us2019/0204600,augmented reality optics system with pinpoint mirror)和单目多视图(pctcn2017080874,three-dimentional display system based on division multiplexing of viewer's entrance-pupil and display method)是其中两个可以用于近眼显示的技术路线。前者采用尺寸小于观察者瞳孔尺寸的孔径作为观察者各眼睛观看该眼睛所对应单个视图的窗口，利用孔径尺寸来降低接收到的视图各对应像素出射光束沿深度方向上的光强分布梯度，从而降低投影面上视图像素本身对观察者单目聚焦的吸引，通过双目会聚对单目聚焦的耦合，牵引观察者各目实时聚焦于双目会聚位置，在一定深度范围内实现单目聚焦位置和双目会聚位置的动态一致。但降低各视图像素出射光束的光强分布梯度，要求较小的孔径尺寸，由此导致单个孔径所能看到的视图区域有限，即有限的视区。为了获得合理的视区，需要采用多个孔径分别对应多个视图区域。但在该多孔径情况下，通过相邻孔径各自看到的视图区域会发生空间重叠。该重叠视图区域内各视图像素投射光，经该相邻孔径形成两束或多束光入射观察者瞳孔，其中一束包含正确矢向信息，其余束是错误的矢向信息，作为噪声入射观察者瞳孔。该噪声的存在，导致重叠视图区域像素出射的、被观察者单目接收到的两束或多束光，趋向于向视图所在面强制牵引观察者眼睛的焦点，从而降低麦克斯韦投射技术对聚焦-会聚冲突克服的效果。单目多视图技术向观察者的一个眼睛投射视点不同的两个或多各视图，该两个或多个视图的视图像素所投射光束空间叠加形成光点分布，这些叠加光点处的光强分布，相对于其各叠加光束于投影面上对应视图像素的光强分布，具有更优的牵引能力，因此克服上述聚焦-会聚冲突问题。但实现不同矢向光束于空间显示点的叠加，需要观察者通过瞳孔的不同区域分别接收光束，才能实现叠加光束的各自矢向性，由此导致各像素投射光束于观察者瞳孔处，至少一个方向上的尺寸要小于观察者瞳孔直径。该尺寸限制也同样导致观察者接收单目多视图技术显示场景时有限的视区。类似于pctcn2017080874所述方法，引入多个具有时序复用度的时序孔径可以进行视区展宽，但所
引入时序复用度的数量，严重受制于现有显示器件的刷新频率，现有显示器件的刷新频率，还不足以支持实现大视区的单目多视图显示。


技术实现要素：

4.本发明的目的是设计一种基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，两个该模组分别作为观察者双目各自对应的目镜，可以搭建vr或ar等近眼显示系统。该基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，通过多个像素块-孔径对的空间排列复用，解决所述视区有限问题，利用像素块-孔径对的光出射受限特性解决不同孔径对应像素块呈现信息间的串扰问题，最终基于麦克斯韦投射技术路径或单目多视图技术路径，在避免对显示器件刷新频率过高要求的同时，实现大视角低噪声的、无聚焦-会聚冲突的近眼三维显示。其中，通过像素块各像素投射光束的发散角约束和投射方向引导，结合相邻像素块-孔径对之间光学特性的互不相容，各像素块-孔径对的像素块所投射光束仅通过同属该像素块-孔径对的对应孔径出射传输，搭建适用于双目的显示模组，实现无聚焦-会聚冲突的非近眼显示。
5.本发明提供一种基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，包括：
6.m个光出射受限像素块-孔径对，依次排列，各光出射受限像素块-孔径对包括：像素块、孔径、像素投射光调控器件、正交生成器件、正交检测器件，同一光出射受限像素块-孔径对的各组件之间相互对应，其中正整数m≧2；
7.其中，所述像素块由像素排列组成，用于加载光信息，各光出射受限像素块-孔径对的像素块的像素组合为像素阵列；所述孔径允许入射光通过，各光出射受限像素块-孔径对的孔径于孔径面上组建为孔径阵列；各光出射受限像素块-孔径对的像素投射光调控器件由像素投射光调控单元组成，各像素投射光调控单元和对应像素块的各像素一一对应，引导对应像素沿特定方向以有限发散角投射光束；各光出射受限像素块-孔径对的正交检测器件置于与对应孔径对应的位置，并覆盖该孔径，允许具有对应正交特性的光通过，同时不允许其它非对应正交特性的光通过；各光出射受限像素块-孔径对的正交生成器件置于与对应像素块对应的位置，使该像素块各像素投射光经该正交生成器件后，具有对应正交检测器件所对应正交特性；
8.投影器件，沿像素阵列各像素投射光传输方向置于像素阵列前，调制来自各像素光束，使各像素的虚像呈现于投影面，各像素块的像素的虚像构建对应像素块虚像，所有m个像素块的像素的虚像构建像素阵列虚像，定义各像素于投影面上的虚像为该像素的像素虚像，各像素投射光束为其对应像素虚像的等效投射光束；
9.控制器件，在各时间点，控制各像素加载对应光信息，各像素对应光信息为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素的像素虚像上的投影信息；
10.该基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组被设置为在所述m个光出射受限像素块-孔径对中，相邻的n个光出射受限像素块-孔径对的n个正交检测器件，和n种正交特性分别一一对应，各正交检测器件仅允许具有对应正交特性的光通过，不允许具有其它(n-1)种非对应正交特性的光通过，命名受对应正交检测器件约束而允许具有同一种正交特性的光通过的孔径为同类孔径，各像素投射光束经对应像素投射光调控单元后，所述投射光束的投射方向和发散角被设置为使得该光束于其它光出射受限像素块-孔径对中的非
对应同类孔径处无光强度分布，由此使各像素投射光束仅能通过其所属像素块-孔径对中的对应孔径向观察者瞳孔所在区域进行传输，其中正整数m≧n≧2。
11.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对还包括挡板，各光出射受限像素块-孔径对的挡板以部分围绕的方式绕该光出射受限像素块-孔径对放置，用以挡除其孔径周边部分非孔径区域的光通。
12.进一步地，所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组还包括中继器件，沿像素阵列各像素投射光传输方向置于像素阵列之前，引导像素阵列各像素投射光束向观察者瞳孔传播，各像素投射光束经对应像素投射光调控单元、正交生成单元、正交检测单元，和该中继器件，被设置为使得该光束于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布。
13.进一步地，所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，各光出射受限像素块-孔径对还包括分光光栅器件，沿该光出射受限像素块-孔径对的像素块投射光的传输方向，置于该像素块前，对应引导其g组像素投射光束分别至g个区域，其中各区域分别置一个孔径，该g个区域的g个孔径均被其所属光出射受限像素块-孔径对的正交检测器件覆盖，为允许相同正交特性光束通过的同类孔径；
14.其中，于各光出射受限像素块-孔径对的像素块所对应的g个同类孔径中，该像素块的各像素分别仅对应自身投射光束被导向的孔径，其它(g-1)孔径为该像素的非对应同类孔径，其中正整数g≧2。
15.进一步地，所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，还包括中继器件，沿像素阵列各像素投射光传输方向置于像素阵列之前，引导像素阵列各像素投射光束向观察者瞳孔传播，各像素投射光束经对应像素投射光调控单元、分光光栅器件、正交生成单元、正交检测单元，和该中继器件，被设置为使得该光束于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布。
16.进一步地，所述孔径的尺寸小于观察者瞳孔的尺寸。
17.进一步地，观察者瞳孔通过其至少2m个孔径接收到像素虚像等效投射的光束，沿孔径的排列方向，所述孔径的尺寸小于观察者瞳孔直径d
p
。
18.进一步地，所述来自一个像素的光束于非对应的同类孔径处无光强度分布，该无光强度分布指该像素投射光经该非对应同类孔径透射光强度值小于其经对应孔径透射光强度值的10％。
19.进一步地，所述孔径为透射型孔径，或反射型孔径。
20.进一步地，所述各孔径具有调制功能，能够分别成像对应像素块，各像素块被对应具有调制功能的孔径所投射像，定义为等效像素块，相邻等效像素块相对于孔径的张角被设置为无空隙地拼连。
21.进一步地，所述等效像素块分成两组或多组，各组等效像素块的特征在于，其各等效像素块相对于孔径的张角被设置为无空隙地拼连，且该拼连张角覆盖待显示场景对孔径的张角。
22.进一步地，所述各孔径为透射式透镜，或反射式凹面透镜，或透射式相位片，或反射式相位片。
23.进一步地，所述正交特性为偏振态相互垂直的2个偏光正交特性，或旋向相反的2
孔径对的光束的光学特性，使其先后经半透半反片和光学特性调制片后，以反射特性第一次入射选择性反射-透射器件，并被选择性反射-透射器件反射，然后经特光学特性调制片一次后再次被半透半反片反射，并第二次入射光学特性调制片，两次过光学特性调制片的光束，对应光学特性由反射特性转换为透射特性，并透射选择性反射-透射器件，然后继续向观察者瞳孔所处区域传播。
38.进一步地，所述中继器件为光波导器件，引导来自各光出射受限像素块-孔径对的像素块的光束，向各自对应孔径传输。
39.进一步地，所述中继器件包括光波导体、转换器件、光耦入器件、光耦出器件；
40.其中，光波导体包括片状波导基体、全反射面、入瞳和出瞳，全反射面反射满足全反射条件的、来自入瞳的光束，将其通过波导基体向出瞳引导，并透射不满足全反射条件的入射光；转换器件对来自各光出射受限像素块-孔径对的像素块的光进行调制，引导其通过光波导体的入瞳进入光波导基体；光耦入器件引导经入瞳入射的光以满足全反射要求的入射角沿波导基体传输；光耦出器件引导经波导基体传输来的光束转向出瞳，并出射光波导基体；
41.该中继器件用于引导置于观察者瞳孔所处位置旁边的像素阵列出射光，显示该像素阵列的虚像于观察者瞳孔所处位置前。
42.进一步地，所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组还包括补偿器件，沿经所述中继器件传输向孔径阵列的光束方向，置于该中继器件后，透射外部环境光，并消除该中继器件对外部环境入射光的影响。
43.进一步地，所述光耦出器件由离散分布的多个耦出区域组合而成，并以该多个离散分布的耦出区域分别做为各光出射受限像素块-孔径对的孔径。
44.进一步地，所述光耦出器件由离散分布的多个耦出区域组合而成，并以该多个离散分布的耦出区域分别做为各光出射受限像素块-孔径对的孔径。
45.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的各孔径分别由j个子孔径代替，在以δt/j为间隔的相邻j个时间段，代替各孔径的j个子孔径轮流依次打开，且代替任一孔径的j个子孔径于该各时间段仅一个子孔径打开，在各时间段，所述各光出射受限像素块-孔径对的各像素实时对应子孔径为代替该像素对应孔径的子孔径中处于打开状态的子孔径，控制器件控制各像素同步加载光信息，各像素加载信息为待显示场景关于该像素对应子孔径于该像素的像素虚像上的投影信息，其中正整数j≧2，正整数2≤j≤j。
46.进一步地，所述各子孔径的尺寸小于观察者瞳孔尺寸。
47.进一步地，观察者瞳孔通过其至少2m个不同子孔径接收到像素虚像等效投射的光束，沿子孔径的排列方向，所述子孔径的尺寸小于观察者瞳孔直径d
p
48.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的各子孔径具有调制功能，能够分别成像对应像素块，各像素块经具有调制功能的子孔径所投射像，定义为等效像素块，同时打开各子孔径所对应等效像素块相对于孔径的张角，被设置为无空隙地拼连。
49.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的各子孔径具有调制功能，使得各子孔径在j个相邻的不同时间段，对应像素块虚像分别被投影到各自对应深度。
50.本发明还提供另外一种方案：
51.复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，包括k个所述的基于光
出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组作为基元模组，堆栈构建复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，各基元模组所投射各像素块虚像于投影面上一一对应重叠，命名该重叠区域为投影区，各基元模组对应孔径空间错位排列，其中正整数k≧2。
52.进一步地，所述各孔径的尺寸小于观察者瞳孔尺寸。
53.进一步地，对于各组重叠的像素块虚像，观察者瞳孔通过至少2m个不同的孔径接收到像素虚像等效投射的光束，沿孔径的排列方向，所述孔径的尺寸小于观察者瞳孔直径d
p
。
54.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的各孔径分别由j个子孔径代替，在以δt/j为间隔的相邻j个时间段，代替各孔径的j个子孔径轮流依次打开，且代替任一孔径的j个子孔径于该各时间段仅一个子孔径打开，在各时间段，所述各光出射受限像素块-孔径对的各像素实时对应子孔径为代替该像素对应孔径的子孔径中处于打开状态的子孔径，控制器件控制各像素同步加载光信息，各像素加载信息为待显示场景关于该像素对应子孔径于该像素的像素虚像上的投影信息，其中正整数j≧2，正整数2≤j≤j。
55.进一步地，所述子孔径尺寸小于观察者瞳孔尺寸。
56.进一步地，观察者瞳孔通过至少2m个不同的子孔径接收到像素虚像等效投射的光束，沿子孔径的排列方向，所述子孔径的尺寸小于观察者瞳孔直径d
p
。
57.进一步地，所述各子孔径具有调制功能，分别成像对应像素块至各自对应深度。
58.本发明还提供另外一种方案：
59.复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，包括k个所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组作为基元模组，堆栈构建复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，各基元模组所投射像素阵列虚像空间拼连分布，其中正整数k≧2。
60.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的各孔径分别由j个子孔径代替，在以δt/j为间隔的相邻j个时间段，代替各孔径的j个子孔径轮流依次打开，且代替任一孔径的j个子孔径于该各时间段仅一个子孔径打开，在各时间段，所述各光出射受限像素块-孔径对的各像素实时对应子孔径为代替该像素对应孔径的子孔径中处于打开状态的子孔径，控制器件控制各像素同步加载光信息，各像素加载信息为待显示场景关于该像素对应子孔径于该像素的像素虚像上的投影信息，其中正整数j≧2，正整数2≤j≤j。
61.进一步地，所述各子孔径具有调制功能，分别成像对应像素块至各自对应深度。
62.本发明还提供另外一种方案：
63.复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，包括k个所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组作为基元模组，堆栈构建复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，各基元模组投射各自像素阵列虚像于各自对应深度，其中正整数k≧2。
64.进一步地，各光出射受限像素块-孔径对的孔径由j个子孔径组成，在以δt/j为间隔的相邻j个时间段，各光出射受限像素块-孔径对的j个子孔径轮流依次打开，且代替任一孔径的j个子孔径于该各时间段仅一个子孔径打开，在各时间段，所述各光出射受限像素块-孔径对的像素块及其各像素对应子孔径实时地为该光出射受限像素块-孔径对中处于打开状态的子孔径，控制器件控制各像素同步加载光信息，各像素加载信息为待显示场景
关于该像素对应子孔径于该像素的像素虚像上的投影信息，其中正整数j≧2，正整数2≤j≤j；
65.进一步地，所述各子孔径的尺寸小于观察者瞳孔尺寸。
66.进一步地，观察者瞳孔通过至少2m个不同子孔径接收到像素虚像等效投射的光束，沿子孔径的排列方向，所述子孔径的尺寸小于观察者瞳孔直径d
p
。
67.进一步地，所述各子孔径具有调制功能，分别成像对应像素块至各自对应深度。
68.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
69.本发明设计光出射受限像素块-孔径对，利用其像素块投射光束仅通过其孔径出射传输的特性，通过多个像素块-孔径对的空间排列复用，搭建基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组以及复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，基于麦克斯韦投射或单目多视图的技术路径，实现聚焦-会聚冲突的克服，并克服现有基于麦克斯韦投射或单目多视图技术路线的近眼显示模组面临的视角有限问题，及视角扩展所引入的噪声问题。
附图说明
70.图1为采用透射式孔径的光出射受限像素块-孔径对光学结构。
71.图2为像素块投射光仅通过对应孔径出射的设计原理示意图。
72.图3为二维排列光出射受限像素块-孔径对的正交特性设计说明图。
73.图4为时序正交特性的示例。
74.图5为包含分光光栅器件的光出射受限像素块-孔径对排列结构。
75.图6为选用反射式孔径的光出射受限像素块-孔径对。
76.图7为选用透射式孔径的近眼显示模组系统示例。
77.图8为基于麦克斯韦投射的近眼显示模组参数设计说明。
78.图9单目多视图显示原理说明。
79.图10麦克斯韦投射显示原理说明。
80.图11复合分光像素子组构建说明。
81.图12为采用反射式孔径的近眼显示模组范例。
82.图13为采用等效像素块的近眼显示模组。
83.图14为调焦能力时序受控变化投影器件投射的投影面100。
84.图15为调焦能力时序受控变化投影器件投射的投影面100
′
。
85.图16为以反射镜或半透半反镜为中继器件的模组结构。
86.图17是基于自由曲面器件的中继器件示例。
87.图18为另一种可能的投影器件和中继器件位置关系的示例。
88.图19为一种光路折叠结构型中继器件及工作原理示意图。
89.图20为允许外部环境光入射的光路折叠结构型中继器工作原理示意图。
90.图21为另一种光路折叠结构型中继器件及工作原理示意图。
91.图22为采用光波导器件为中继器件的近眼显示模组的示意图。
92.图23为光线于出瞳处入射位置变化对其出射位置的影响的示意图。
93.图24为采用离散分布反射式孔径的光波导器件型近眼显示模组示意图。
94.图25为离散分布反射式孔径的光波导器件型近眼显示模组中正交检测器器件的另一可选位置示意图。
95.图26为复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组。
96.图27投影器件被复合至各孔径的实现方法示意图。
97.图28为引入子孔径的光出射受限像素块-孔径对光学结构的示意图。
98.图29为视区增大的麦克斯韦投射显示的一个时间点对应状态。
99.图30为视区增大的麦克斯韦投射显示的另一个时间点对应状态。
100.图31为不同深度上像素虚像等效出射光叠加形成显示光点示意图。
101.图32为基于子孔径的时序开关实现单目多视图显示的一个时间点对应状态。
102.图33为基于子孔径的时序开关实现单目多视图显示的另一个时间点对应状态。
103.图34为基于子孔径的时序开关实现多个投影面投射时一个时间点对应状态。
104.图35为基于子孔径的时序开关实现多个投影面投射时另一个时间点对应状态。
具体实施方式
105.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构、重复性结构及其说明可能省略是可以理解的。本发明设计光出射受限像素块-孔径对，利用其投射光束有选择性地仅通过对应孔径出射传输的特性，通过多个像素块-孔径对的空间排列复用，搭建基于光出射受限像素块-孔径对的显示模组，基于麦克斯韦投射(maxwellian view)技术路径或单目多视图的技术路径，实现聚焦-会聚冲突的克服，并克服现有基于麦克斯韦投射技术或单目多视图技术的近眼显示模组面临的视角有限问题，及其视角扩展时分别引入的噪声问题和对显示器件刷新频率的过高要求问题。两个本专利所述基于光出射受限像素块-孔径对的显示模组，分别作为观察者双目各自对应目镜，用于头戴式vr/ar等显示系统。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
106.实施例
107.光出射受限像素块-孔径对10光学结构如图1所示，包括像素块11、孔径12、像素投射光调控器件13、正交生成器件14、正交检测器件16和挡板15。同一光出射受限像素块-孔径对10的各组件相互对应。其中，像素块11由像素排列组成，如图1中的像素p
i1
、p
i2
、p
i3
、p
i4
、p
i5
、
…
,各像素可以加载光信息。孔径12允许入射光通过。正交检测器件16置于对应孔径12处，并覆盖该孔径12，允许具有对应正交特性的光通过，同时不允许具有其它n-1个非对应正交特性的光通过，n≧2。比如，偏振方向相互垂直的正交偏光态可以作为n＝2个偏光正交特性，或者旋向相反的n＝2个旋光态作为n＝2个旋光正交特性，或者n≧2各互不重叠相邻时间段依次选通的时序特性作为n≧2个时序正交特性。正交生成器件14附着于对应像素块11放置，使该像素块11各像素投射光经该正交生成器件14后，具有对应正交检测器件16所对应正交特性。挡板15置于对应孔径12所在孔径面200上，也即是从面200方向部分地围绕该光出射受限像素块-孔径对10，挡除非孔径区域的光通量。像素投射光调控器件13由像素投射光调控单元组成，各像素投射光调控单元和对应像素块11的各像素一一对应放置，引导对应像素投射光束沿特定方向以有限发散角向对应孔径12传播，如图1中的像素投射光
调控单元g
i1
、g
i2
、g
i3
、g
i4
、g
i5
、
…
，它们和像素p
i1
、p
i2
、p
i3
、p
i4
、p
i5
、
…
分别一一对应，调制对应像素投射光束经该像素投射光调控单元后出射光束的发射角和传播矢向。最优的，所述孔径12是平行于所述像素11放置的，该情况下，所述孔径12于图1中平行于xy面放置，应该用线条示出，但为了更直观表明孔径12的形态，本专利各图均以椭圆来示出所述孔径12。且，以椭圆示出的孔径12，其具体形状可以为包括圆孔的各种形状。
108.m个光出射受限像素块-孔径对依次排列，如图2。图2取m＝5为例进行说明，其中三个光出射受限像素块-孔径对10、10
′
、10
″
的完整结构被示出，为了图示清晰，另外两个光出射受限像素块-孔径对10
″′
、10
″″
的组件未被全部示出。其中，光出射受限像素块-孔径对10、10
′
、10
″
、10
″′
、10
″″
的孔径12、12
′
、12
″
、12
″′
、12
″″
于孔径面200上组建为孔径阵列120，光出射受限像素块-孔径对10、10
′
、10
″
、10
″′
、10
″″
的像素块11、11
′
、11
″
、11
″′
、11
″″
的像素组建为像素阵列110。排列的m＝5个光出射受限像素块-孔径对中，任意相邻n个光出射受限像素块-孔径对的正交检测器件16和n种正交特性分别一一对应，其中2≦n≦m。各正交检测器件仅允许具有对应正交特性的光通过，不允许具有其它(n-1)种非对应正交特性的光通过。图2取偏振方向沿x向的水平偏光态和沿y向的垂直偏光态，作为n＝2个正交特性，示例说明。其中，沿x向的水平偏光态和沿y向的垂直偏光态分别以和“·”表示。图2所示光学结构中，具有相应偏光方向的偏振片可以作为正交检测器件的物理器件，对应的正交生成器件的物理器件也可以是具有相应偏光方向的偏振片，或者波片，或者像素块11各像素出射光本身就具有对应偏光态。像素块10
′
和10
″
投射光经各自对应正交生成器件14
′
和14
″
，以正交特性“·”向前传播，像素块10、10
″′
和10
″″
投射光经各自对应正交生成器件14、14
″′
和14
″″
，以正交特性向前传播。像素块10
′
、10
″
对应正交检测器件16
′
、16
″
仅允许具有“·”正交特性的光通过，不允许具有正交特性的光通过；像素块10、10
″′
、10
″″
对应正交检测器件16、16
″′
、16
″″
仅允许具有正交特性的光通过，不允许具有“·”正交特性的光通过。正交生成器件14
′
、14
″
使对应像素块11
′
、11
″
投射光分别以“·”正交特性入射对应正交检测器件16
′
、16
″
；正交生成器件14、14
″′
、14
″″
使对应像素块11、11
″′
、11
″″
投射光分别以正交特性入射对应正交检测器件16、16
″′
、16
″″
。则各孔径在对应正交检测器件的约束下，会允许对应像素块投射光束通过，但阻止其两边临近的各n-1＝1个相邻像素块发射光的通过。更具体地，图2中像素块10的像素，以像素p
i1
为例，其出射光，可以通过对应孔径12，如图中光线1，但不能通过对应孔径12相邻的孔径12
′
和12
″
，如图中光线2和3。实际上，孔径本身都是通光的，是否允许某种正交特性的光通过，是由该孔径对应正交检测器件实现的，但为了更简便的举例说明，本专利直接以“某种正交特性的光可以通过孔径”、“某种正交特性的光不可以通过孔径”、“孔径允许某种正交特定光通过”、“孔径不允许某种正交特定光通过”之类的话进行描述。
109.图2中，m＝5个光出射受限像素块-孔径对沿一维x方向排列。这种排列方式可以同理扩展到二维方向。但不同之处在于，多个光出射受限像素块-孔径对沿二维方向排列时，一个孔径最相邻的孔径由一维排列时的两个变成了多个，如图3所示的八个。仅以偏振方向沿x向的水平偏光态和沿y向的垂直偏光态作为正交特性，则该n＝2个正交特性，无法保证各孔径完全截断相邻光出射受限像素块-孔径对的像素块出射光束通过该孔径。如图3，“？”孔径对应正交特性选择选择时，x方向和y方向相邻孔径允许通过光的正交特性相同；选择“·”时，和x方向和y方向成45
°
角方向上，相邻孔径允许通过光的正交特性相同。为了
解决该问题，“？”孔径需要对应第三种正交特性，比如时序正交特性。以图4为例，对时序正交特性进行具体说明。置开关光阀阵列17于孔径阵列120处，开关光阀阵列17的各开关光阀对应作为各光出射受限像素块-孔径对的正交检测器件，和各孔径一一对应。在时间点t，孔径12
′
和12
″
对应开关光阀打开，孔径12对应开关光阀关闭；在时间点t+δt/n＝t+δt/2，孔径12
′
和12
″
对应开关光阀关闭，孔径12对应开关光阀打开。在时间点t，被对应开关光阀打开的孔径12
′
和12
″
所对应像素块11
′
和11
″
加载信息，被对应开关光阀关闭的孔径12所对应像素块12不加载信息。则，在该时间点，就实现了孔径12
′
和12
″
对应像素块11
′
和11
″
加载信息不能经相邻孔径12进行投射，同时，孔径12所对应像素块11加载信息为0，当然也无信息通过相邻的孔径12
′
或12
″
进行投射。在时间点t+δt/n＝t+δt/2同理，孔径12对应像素块11加载信息不能经相邻孔径12
′
和12
″
进行投射，同时，孔径12
′
和12
″
所对应像素块11
′
和11
″
加载信息为0，当然也无信息通过相邻的孔径12进行投射。则通过相邻n＝2个孔径的非同步打开，实现n＝2个时序正交特性。开关光阀的打开和关闭，在实际光学系统中，都是在一个时间段内的打开和关闭，对于此处所述时序特性，相邻的时间段是不重叠的。但为了描述方便，下文以“在某个时间点打开”或“在某个时间点关闭”来描述“在某个时间段打开”或“在某个时间段关闭”的意思。对应的正交生成器件，可以同样是开关光阀，也可以通过像素块本身像素的驱动和关闭来实现。
110.通过相邻正交检测器件对应正交特性的不同，可以截断各像素块投射光经相邻n-1个非对应孔径的透射。但当光出射受限像素块-孔径对数量m大于正交特性数量n，会存在允许相同正交特性光通过的不同孔径，如图2中的孔径12
′
和12
″
允许通过光的正交特性一样，12、12
″′
和12
″″
允许通过光的正交特性一样。命名受对应正交检测器件约束而允许具有同一种正交特性的光通过的孔径为同类孔径，即图2的孔径12
′
和12
″
为同类孔径，孔径12、12
″′
和12
″″
为另一种同类孔径。则各像素投射光发散角较大时，各像素块投射光，可以通过非对应的同类孔径进行传输，如图2中像素块11投射光可以通过孔径12
″′
和12
″″
。对于时序正交特性来说，在同一个时间点打开的孔径为同类孔径，例如，图4的孔径12
′
和12
″
为同类孔径，孔径12为另一类孔径。若正交特性为混合类，比如偏光态和时序特性的混合时，偏光态和打开时序完全一样的孔径，才能说是同类孔径。例如，不同时间打开的孔径，即使其允许通过的光具有相同的偏光态，它们也是非同类孔径。像素投射光调控器件13各像素投射光调控单元用来调控各像素投射光的发散角或/和传输方向，如图2中像素p
i1
的投射光，经对应像素投射光调控单元g
il
后，主光线1指向对应孔径12传输。受调控后发散角于该像素所属光出射受限像素块-孔径对之外的其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布，是像素投射光调控器件13各像素投射光调控单元的设计准则。比如，图2中，线4和线5夹角β的值即为像素p
i1
投射光经像素投射光调控单元g
il
后的发散角的极大值。其中虚线4和虚线5分别是像素p
i1
和最近的非对应同类孔径12
″′
和12
″″
的最近边点的连线。此处的“无光强度分布”不是绝对意义上的没有光强度，而是指各像素投射光经该像素所属光出射受限像素块-孔径对之外的其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径透射的光分布作为串扰，对显示效果不造成明显影响时即可认为是“无光强度分布”。本专利设定，各像素投射光过该像素所属光出射受限像素块-孔径对之外的任一其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径时，其实际透射光强度值小于该像素经对应孔径透射光强度值的10％时，即称之为其投射光“于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应
同类孔径处无光强度分布”，该前提下，像素p
i1
投射光经像素投射光调控单元g
il
后的发散角的极大值可以大于图2所示的β。微结构光栅、微透镜、微棱镜、微孔径等可以作为像素投射光调控单元的物理器件。一般情况下，像素尺寸较小，各像素对应的像素投射光调控单元的尺寸也相应较小，所示这里用“微”描述实施像素投射光调控单元功能的物理器件。以简单的微孔径为例，其和对应像素沿像素分布方向上位置的变化，可实现对应像素投射光经该微孔径透射光矢向的变化，微孔径的孔径大小控制可实现对应像素投射光经该微孔径后发散角的调控。各像素经对应像素投射光调控单元后，在满足其投射光“于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布”这一前提下，投射光主光线的指向可以不是最优的指向对应孔径方向，比如仍保持未经对应像素投射光调控单元时的指向。实际上，像素投射光调控器件13可以通过对各像素投射光发散角和矢向的同时调控，实现其像素块投射光仅经对应孔径出射。若仅需像素投射光调控器件13对各像素投射光发散角单独调控，或仅需像素投射光调控器件13对各像素投射光矢向单独调控，即可结合正交生成器件14和正交检测器件16实现各像素块11投射光仅经对应孔径12出射的目标，当然是可以的。而且，像素投射光调控器件13也是可以集成到对应像素块11上，比如像素块11中用于调控各像素投射光发散角的结构，可以被作为像素投射光调控器件13，或像素投射光调控器件13的部分结构。
111.置于相邻孔径间的挡板，如图4中的15、15
′
和15
″
，沿投射光传输方向的反向，从孔径面200部分地围绕各自所属光出射受限像素块-孔径对放置，帮助挡除非孔径区域的光通。
112.则，m个光出射受限像素块-孔径对，其明显特性在于，各光出射受限像素块-孔径对10的像素块11投射光束，仅能通过该光出射受限像素块-孔径对10中的对应孔径12出射，不能通过，或者只能低通过率地通过其它光出射受限像素块-孔径对的孔径出射。此处的低通过率，是指各像素投射光过其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径存在实际透射光强度值，但该值小于其经对应孔径透射光强度值的10％时的情况。其中，如前所述，这种像素投射光束低通过率地通过其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径出射的情况，本专利中也被描述为不能通过其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径出射。
113.各光出射受限像素块-孔径对，可以进一步引入分光光栅器件。如图5，各光出射受限像素块-孔径对中，沿其像素块投射光的传输方向，其分光光栅器件置于像素块前，对应引导其像素块的g组不同像素投射光束分别至g个区域，各区域内置一个孔径，g≧2。图5以g＝2为例进行说明。例如光出射受限像素块-孔径对10，其分光光栅器件18引导像素块11的像素p
i1
、p
i3
、p
i5
…
投射光至孔径12a所在区域，引导像素块11的像素p
i2
、p
i4
…
投射光至孔径12b所在区域。孔径12a对应的像素p
i1
、p
i3
、p
i5
…
组成一个像素组，孔径12b对应的像素p
i2
、p
i4
…
组成一个像素组。正交检测器件16同时覆盖孔径12a和12b。孔径12a和12b是同类孔径，也是光出射受限像素块-孔径对10及其像素块11所对应孔径。也即是说，分光光栅器件的引入，使各像素块对应孔径变成了g≧2个。但对于各像素来说，其对应孔径还是一个，即该像素投射光被导向的孔径，该像素所属光出射受限像素块-孔径对的其它(g-1)＝1个孔径，同其它光出射受限像素块-孔径对的孔径一样，是该像素的非对应孔径。分光光栅器件18使p
i1
、p
i3
、p
i5
…
投射光于非对应同类孔径12b所在区域无光强分布，使像素p
i2
、p
i4
…
投射光于
非对应同类孔径12a所在区域无光强分布。该处所述“无光强分布”，也包含各像素投射光过同光出射受限像素块-孔径对内的非对应同类孔径存在实际透射光强度值的情况，但该值小于其经对应孔径透射光强度值的10％。图5中孔径12a和12b是相邻放置的。实际上，引入分光光栅器件时，一个光出射受限像素块-孔径对的不同孔径，可以和临近光出射受限像素块-孔径对的非同类孔径穿插放置，但不能和其它光出射受限像素块-孔径对的同类孔径穿插放置。
114.本专利各光出射受限像素块-孔径对10中，像素投射光调控器件13和正交生成器件14都是靠近对应像素块11放置，二者沿对应像素块11投射光传输方向的前后顺序是可以调换的，孔径12和正交检测器件16可以共面，也可以沿对应像素块11投射光传输方向，置于前后可换的放置。上述图1、图2、图4和图5中，为了图示清晰，像素投射光调控器件、正交生成器件和对应像素块之间以较大距离示出，且所示像素投射光调控器件和正交生成器件的位置关系、孔径和正交检测器件的位置关系仅为部分情况，不代表全部。如下类似情况，不再累述。上述图1、图2、图4和图5中，所示各像素块置于同一平面上，各孔径所处200面也为平面，实际上，它们均可以是非平面分布，且各像素块本身也是可以为非平面的。如下情况类似，也不再累述。
115.上述图1、图2、图4、图5以透射型孔径为例进行说明。实际上，各光出射受限像素块-孔径对的孔径也可以是反射型的器件，比如图6所示采用反射镜面的孔径12。在这种情况下，光出射受限像素块-孔径对各组件关于反射型孔径做镜像后，类似于透射型孔径12进行工作。
116.沿像素阵列110各像素投射光传输方向，置投影器件20于像素阵列110和孔径阵列120之间或孔径阵列120之前，搭建基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，如图7。图7以投影器件20置于像素阵列110和孔径阵列120之间及m＝4个光出射受限像素块-孔径对为例进行说明。例如，其中的像素块11
′
、孔径12
′
、像素投射光调控器件13
′
、正交生成器件14
′
、挡板15
′
、正交检测器件16
′
构成光出射受限像素块-孔径对10
′
。经投影器件20，各像素的像素虚像被投影到投影面100，各像素块的像素虚像构建对应像素块虚像，比如图8中的i
11
、i
11
′
、i
11
″
、i
11
″′
，它们分别是图7中所示像素块11、11
′
、11
″
、11
″′
的虚像。所有像素块的像素的虚像构建像素阵列虚像i
110
。此处投影器件20可以是具有成像能力的各种光学器件，比如玻璃透镜，透镜组，相位光栅，相位片等。则根据物像关系，m个光出射受限像素块-孔径对，其各光出射受限像素块-孔径对的像素块投射光束，相当于该光出射受限像素块-孔径对对应的像素块虚像等效投射的，且基于对应像素投射光调控器件、正交生成器件、正交检测器件和挡板的约束，各光出射受限像素块-孔径对的像素块投射光束仅能通过该光出射受限像素块-孔径对中的对应孔径出射，不能通过其它光出射受限像素块-孔径对的孔径出射。此处，当各像素投射光于任一非对应同类孔径透射光强度值低于其经对应孔径透射光强度值的10％时，也用“像素块投射光不能通过其它光出射受限像素块-孔径对的孔径出射”之类的语言进行描述。
117.各像素块虚像以最优的等间距d排列、对应孔径以最优的等间距d排列为例，各像素块中心和对应孔径中心连线相交于点pr(图8中未示出)。当观察者瞳孔50可以接收过各孔径的全部光线时，即图8所示几何关系满足
118.w1+2w2≤d
p
ꢀꢀꢀ
(1)
119.时，在合适位置的观察者瞳孔50对应眼睛可接收到像素阵列110加载的全部信息。此处，w1为两边缘像素块虚像中心分别和对应孔径中心连线于观察者瞳孔50所在面上覆盖尺寸，w2为边缘像素块虚像最外边点和中心点分别和对应孔径中心连线于观察者瞳孔50所在面上覆盖尺寸。此处，
120.w1＝abs(ld+rd-rd)(m-1)/l
ꢀꢀꢀ
(2)，
121.w2＝rd/(2l)
ꢀꢀꢀ
(3)。
122.其中，abs()是绝对值符号，r为观察者瞳孔50距离孔径面200的距离，l为投影面100距离孔径面200的距离。上述式子是在不考虑孔径尺寸的情况下得到的。当考虑孔径尺寸时，上述w1+2w2将等效地变小。
123.根据麦克斯韦投射技术原理，点光源发射光经孔径后，被观察者眼睛接收的光分布，受孔径的衍射作用，于点光源附近一定深度范围内，沿深度方向上的光强梯度变弱。设计各光出射受限像素块-孔径对的孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸，基于麦克斯韦投射技术，图8中观察者眼睛所接收来自各像素的光束，于对应像素虚像附近一定深度范围内，弱化的光强分布梯度将允许观察者眼睛于该范围内进行单目聚焦。以图7所示基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组作为目镜，两个该目镜，搭建vr或ar系统，则在双目会聚牵引下，实现单目聚焦深度随双目会聚深度的一致变动，也即基于麦克斯韦投射技术实现聚焦-会聚冲突的克服。该过程中，基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组的各像素在控制器件40驱动下，加载对应光信息。在一个时间点，各像素对应光信息为待显示场景关于该像素对应孔径12于该像素的像素虚像上的投影信息。也即在确定一个像素所加载信息内容时，以该像素所属像素块对应孔径上任一点为视点，连接该视点和该像素的像素虚像，待显示场景于该连线上的信息，即为该像素需要加载的光信息。实际上，一个像素和一个孔径对应视点的分布区域，不仅仅束缚于该孔径，还可以进一步扩展为该像素所述像素块边点和该孔径边点连线所包围区域(包含边界)。最优地，取孔径中心点做为对应像素块上对应于该孔径的各像素共同对应的视点。该像素加载信息的确定方法，适用于本发明后续各范例。
124.上述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，需要注意之处在于，引入投影器件20后，各像素投射光调控单元13通过调控对应像素投射的发散角和投射方向，引导该像素向对应孔径12的传输，需要考虑光传输路径上的投影器件。也即是说，各像素投射光经对应像素投射光调控单元，被调控后的有限发散角矢向光束，经投影器件20，于其它光出射受限像素块-孔径对非对应的同类孔径处要无光强度分布。在本专利的以下部分，于像素阵列110和孔径阵列120之间进一步的引入其它组件后，例如引入中继器件30后，各像素投射光经对应像素投射光调控单元，受调控后沿特定矢向以有限发散角传播的光束，经传播路径上所有的光学器件后，于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布。根据这基本要求和传播路径上各引入光学组件的光学性能，设计各像素对应像素投射光调控单元的调控特性。
125.图7和图8以未引入分光光栅器件的光出射受限像素块-孔径对10为例，对显示方法进行说明。实际上，图7和图8所示的各光出射受限像素块-孔径对中，可以进一步地引入分光光栅器件。对于引入分光光栅器件的各光出射受限像素块-孔径对，其像素块上各像素，分别被其分光光栅器件导向其g个孔径中的仅一个孔径，即该像素的对应孔径，各像素
分别关于各自对应孔径进行信息加载。相对于未引入分光光栅器件18的情况，分光光栅器件18的引入并不改变各像素信息加载的方式：在一个时间点，各像素对应加载光信息为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素的像素虚像上的投影信息。只是在引入分光光栅器件18后，像素块11的相邻g个像素，其对应孔径各不相同。
126.未引入分光光栅器件的各光出射受限像素块-孔径对仅有一个孔径，基于该类光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，仅能基于麦克斯韦投射技术进行显示。分光光栅器件18的引入导致孔径12数量的增加，该数量增加使所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组也可基于单目多视图技术进行显示。如图9，以光出射受限像素块-孔径10和g＝2为例，100面上的像素虚像
…
、i
pi1
、i
pi2
、i
pi3
、i
pi4
、i
pi5
、i
pi6
、
…
组成像素块11的像素块虚像i
11
。分光光栅器件18引导像素虚像
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
…
的等效投射光束至孔径12a，引导像素虚像
…
、i
pi2
、i
pi4
、i
pi6
、i
pi8
、i
pi10
…
的等效投射光束至孔径12b。其中，像素虚像
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
…
对应的像素组成一个分光像素子组，像素虚像
…
i
pi2
、i
pi4
、i
pi6
、i
pi8
、i
pi10
、
…
对应的像素组成g＝2个分光像素子组中的另一个。当孔径12a和孔径12b间距足够小时，该g＝2个分光像素子组所有像素投射的光束，通过2m＝4个孔径，入射观察者瞳孔50，基于单目多视图实现聚焦-会聚冲突的克服。以图9中的任意显示点p为例，过该显示点，来自分属两个分光像素子组的像素p
i6
和p
i7
的、沿不同矢向传输的光束ip
i6
p和ip
i7
p入射观察者瞳孔50，叠加形成观察者瞳孔50对应眼睛可以自然聚焦的空间光点p。此处，同一光出射受限像素块-孔径对中相邻孔径的间距一定要小于观察者瞳孔50直径d
p
。更大的g值和同一光出射受限像素块-孔径对中相邻孔径间足够小的间距，可以使更多过同一显示物点的不同矢向光束被观察者瞳孔50接收，更自然地模拟真实物点所发出的锥状光束，更好地克服聚焦会聚冲突。在这种情况下，沿孔径的排列方向，各孔径的尺寸要小于观察者瞳孔50直径d
p
。如果孔径是一维排列的，沿孔径排列方向的垂向上，孔径的尺寸是不受限的，可以大于、等于、或小于d
p
。最优的，图中取孔径12a中心vp
12a
为孔径12a对应各像素加载信息的视点，取孔径12b中心vp
12b
为孔径12b对应各像素加载信息的视点。
127.相反地，如果孔径12a和孔径12b间距比较大，如图10，观察者瞳孔50只能通过孔径12a接收对应分光像素子组各像素投射光束。过显示物点p，只有光束i
pi7
p入射观察者瞳孔50。设计孔径12a尺寸小于观察者瞳孔50尺寸，使眼睛接收到受孔径12a限制的衍射光束i
pi7
p，于显示物点p和像素虚像i
pi7
之间具有较小的梯度，允许观察者眼睛可以聚焦到显示物点p，实现克服聚焦会聚冲突的麦克斯韦投射显示。
128.观察者瞳孔50所处位置发生移动，从图10所示位置po1移动到图11所示位置po2。处于位置po2时，观察者瞳孔50无法完全接收到孔径12a对应分光像素子组全部像素所投射光束，也无法完全接收到孔径12b对应分光像素子组全部像素所投射光束。但可以接收到孔径12a对应分光像素子组于z
11a
区域内的像素虚像所等效投射光束，也即像素虚像
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
等效投射光束；同时也可以接收到12b对应分光像素子组于z
11b
区域内的像素虚像所等效投射光束，也即像素虚像i
pi10
、i
pi12
、i
pi14
、i
pi16
…
等效投射光束。该z
11a
范围内的
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
和z
11b
范围内的i
pi10
、i
pi12
、i
pi14
、i
pi16
…
拼接后，恰好覆盖整个像素块11的像素虚像分布区域。此处，z
10a
范围的边线为观察者瞳孔50边点和孔径12a中心点连线。更精确地，考虑孔径12a大小的存在，该边线应该是观察者瞳孔50边点和孔径12a反方向边点的连线。拼接后
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
和i
pi10
、i
pi12
、i
pi14
、i
pi16
…
所对应像素
组成像素子集，命名为复合分光像素子组。如果上述来自不同分光像素子组的像素虚像相对于孔径发生角空间上的重叠，可以取恰好不发生重叠的像素虚像对应的像素拼接形成复合分光像素子组。在观察者瞳孔50所处位置从图9所示位置po1移动到图10所示位置po2过程中，如果一直有一个复合分光像素子组或一个分光像素子组所投射光束可以入射观察者瞳孔50，在该过程中，可以在任何位置基于麦克斯韦投射进行显示。当光出射受限像素块-孔径对10通过分光光栅器件18引入更多孔径时，复合分光像素子组的组成像素，可能来自更多的分光像素子组；并可能出现两个或两个以上的、无重复像素的复合分光像素子组所投射光束入射观察者瞳孔50，或者两个或两个以上的分光像素子组所投射光束同时入射观察者瞳孔50，或者无重复像素的至少一个复合分光像素子组和至少一个分光像素子组所投射光束同时入射观察者瞳孔50的情况，这些情况下均可实现单目多视图显示。如果孔径12a和孔径12b间距过大，观察者瞳孔50无法接收到至少一个分光像素子组，或至少一个复合分光像素子组全部像素所投射光束时，所述光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组无法正常工作。
129.图9至图11是针对一个光出射受限像素块-孔径对10，来说明怎么实现单目多视图和麦克斯韦投射显示。所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，m个光出射受限像素块-孔径对分别通过其至少2个对应孔径，投射至少两个分光像素子组的加载信息，或至少两个无共用像素的复合分光像素子组加载信息，或无共用像素的至少一个分光像素子组和至少一个复合分光像素子组加载信息至观察者瞳孔50时，该基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组才能实现单目多视图显示。此时，各孔径尺寸可以小于观察者瞳孔50尺寸，也可以仅在孔径排列方向上小于观察者瞳孔直径d
p
。如此实现单目多视图显示的条件要求，更简练地描述如下：沿孔径排列的一个维度方向上，等效投射光束被观察者瞳孔50通过至少2m个孔径接收到的像素虚像，至少可以组合为两个等效视图像素虚像集。其中，该等效视图像素虚像集的特征在于，各等效视图像素虚像集由p/g个像素虚像构建，其相对于孔径的张角，覆盖显示场景对孔径的张角，且不同的等效视图像素虚像集之间不存在重叠的像素虚像。同一时间在同一空间位置出现的、对应相同孔径的两个或多个像素虚像为重叠的像素虚像。其中，p为沿孔径排列该一个维度方向上像素阵列的像素数目。例如，图11中的像素虚像
…
、i
pi1
、i
pi3
、i
pi5
、i
pi7
、i
pi9
和i
pi10
、i
pi12
、i
pi14
、i
pi16
…
拼连构建成一个等效视图像素虚像集，其各像素虚像组员对应的像素组成一个上述的复合分光像素子组；图10中的任一完整分光像素子组，其各像素的像素虚像也构建为一个等效视图像素虚像集。当孔径二维方向排列时，实现单目多视图显示，沿二个维度方向都需要满足上述条件。不满足上述条件的，则基于麦克斯韦投射方法进行显示，此时要求各孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸。在基于麦克斯韦投射进行显示时，也可能存在如下情况：过部分显示物点，多于一束光束进入观察者瞳孔50，过另外的显示物点，仅有一束光束入射观察者瞳孔50。该情况下，单目多视图和麦克斯韦投射两种方法共存生效。实际上，p/g也可能不是整数，此时，p/g实际的取值，可以为大于并最接近p/g的整数值，也可以为小于并最接近p/g的整数值。
130.根据上述关于图9的相关论述，无论是否引入分光光栅器件，所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，各像素的信息加载方式保持不变：各像素对应加载光信息为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素的像素虚像上的投影信息。
131.图12所示为采用反射式孔径时，基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组
的光学结构，该结构可以允许外部环境光经孔径之间区域入射，此时，各孔径之间可以不放置挡板。在图7和图12所示光学结构中，像素阵列和孔径阵列之间的光传输，可以发生在空气中，也可以发生于其它介质中，比如光学玻璃中。
132.上述结构中的各孔径12本身也可以具有调制功能，分别成像对应像素块11，该像素块11被具有调制功能孔径12所投射像，称为等效像素块。该等效像素块的特点在于，m个等效像素块连续角分布地覆盖各孔径。如图13，i
eq11
′
、i
eq11
、i
eq11
″
、i
eq11
″′
分别为像素块11
′
、11、11
″
、11
″′
分别被孔径12
′
、12、12
″
、12
″′
所投射的等效像素块，其中，孔径12
′
、12、12
″
、12
″′
各自具有相应的调制功能。i
eq11
′
、i
eq11
、i
eq11
″
和i
eq11
″′
中相临两者之间恰好毗邻地拼接。其它情况下也可以是部分重叠地拼接为等效显示区域i
eq
。图13中所示等效像素块是无缝拼连的，它们相对于孔径的张角是无空隙拼连的。拼连而成的等效显示区域，相对于各孔径的角分布是连续的。本专利所述该无空隙张角拼连和连续角分布，是指像素虚像角间距级别的拼连和连续，即以投射的分光像素子组的虚像中相邻像素虚像间距对孔径的张角作为角间距的拼连和连续，并不是绝对意义上无空隙的连续。当未引入分光光栅器件18时，该像素虚像角间距级别的连续是指以投射的像素块虚像中相邻像素虚像间距对孔径的张角作为角间距的连续。然后，投影器件20再次成像该等效显示区域i
eq
，于投影面100上形成像素阵列虚像i
110
。像素于投影面上的虚像，是该像素的像素虚像。各像素的加载信息，同样为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素的像素虚像上的投影信息。当各子孔径分别投射对应等效像素块至不同深度时，只要它们相对于各孔径的角分布是连续的，各像素同理进行信息加载。此处生成的各等效像素块，和前述各像素块具有相同的功能。但采用该等效像素块的好处在于，不同光出射受限像素块-孔径对10之间可以存在空间间隔。实际上，前面所述未采用等效像素块的实施例中，相关图示中各像素块11是毗邻放排列的，往往是一个显示屏的不同部分。引入等效像素块的特点在于，不同光出射受限像素块-孔径对之间可以存在空间间隔，该空间间隔有助于抑制各像素块11投射光入射其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应孔径的量，甚至避免各像素块11投射光入射其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应孔径，代替正交生成器件14和正交检测器件16避免相邻光出射受限像素块-孔径对的像素块投射光入射孔径12的功能。另外，不同光出射受限像素块-孔径对10之间的空间间隔，也允许挡板15从孔径面200延伸至相邻光出射受限像素块-孔径对之间，挡除各像素块11投射光入射其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应孔径，该被允许置于相邻光出射受限像素块-孔径对之间的挡板15代替像素投射光调控器件13、正交生成器件14和正交检测器件16挡除相邻光出射受限像素块-孔径对的像素块投射光入射孔径12的功能。采用等效像素块的另外一个好处在于，具有调制功能的孔径作为成像器件，基于麦克斯韦投射技术或单目多视图技术进行显示时，其孔径其尺寸受限。而等效像素块的引入允许采用离散分布的小尺寸像素块，随着像素块尺寸的变小，从光学设计上来看，其和对应具有调制功能的孔径之间的距离可以得到缩短；同时，可以在投影器件20靠近孔径面200放置情况下，满足等效显示区域的放大成像对各像素块虚像物距的要求。这样，各像素块、各对应孔径和投影器件可以被置于一个薄结构中，利用具有调制功能的孔径，实现所述模组的轻薄化。采用等效像素块的其它好处还有，当所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组容纳的光出射受限像素块-孔径对足够多时，所有光出射受限像素块-孔径对可以分成两组或多组，各组投射的等效像素块对孔径的张角无空隙拼连，且该拼连的张角覆盖显示场景对
孔径的张角时，各组光出射受限像素块-孔径对分别投射对应的完整像素阵列虚像。该分别投射的两个或多个像素阵列虚像，其等效投射信息可以基于图9所示进行单目多视图显示，也可以基于图11所示进行视区扩展的麦克斯韦投射显示，甚至在分别分别投射的两个或多个像素阵列虚像处于不同深度时，通过不同深度上的像素阵列虚像分别负责各自对应深度附近范围内场景的显示，扩展模组的显示深度。
133.图13以未引入光栅的情况为例进行说明。当引入光栅时，各像素块11的不同分光像素子组同样可以被各自对应具有调制功能的孔径投射产生对应的等效像素块，此时组成各等效像素块的像素的虚像，为对应分光像素子组的各像素的虚像。
134.通过孔径尺寸控制获取深度上低光强分布梯度的光分布，基于麦克斯韦投射技术实现无聚焦-会聚冲突的近眼显示过程中，低光强分布梯度光束的深度范围总是有限的，也即无聚焦-会聚冲突的景深范围是有限的。可以采用调焦能力时序受控变化的光学器件作为投影器件20，比如焦距时序可控的液晶透镜，增大显示景深。在一个周期内相邻的不同时刻，该投影器件20投影像素阵列110到不同深度。如图14和图15，在δt
′
的时间周期内，在相隔δt
′
/2的两个时间点，分别向投影面100和100
′
投射像素阵列虚像，在两个投影面上分别基于麦克斯韦投射技术进行光信息显示，基于视觉滞留，提高无聚焦-会聚冲突的显示景深。在一个时间周期δt
′
内的不同时刻，各像素的像素虚像所在深度是不同的。各像素对应加载信息为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素实时对应像素虚像上的投影信息。在像素块10显示频率较高时，可以基于视觉滞留实现更多的投影面。另外，也可以通过外部辅助器件实时跟踪观察者双目会聚深度，控制器件40驱动作为投影器件20的调焦能力时序受控变化的光学器件，仅实时投射投影面于该双目会聚深度，或者接近于该双目会聚深度的位置，并同步驱动各像素加载对应信息。这样，无需视觉滞留，通过将像素阵列虚像实时跟踪投影于双目会聚深度或其附近，实现大景深范围内单目聚焦深度和双目会聚深度的一致。同样，对单目多视图显示来说，在一个周期内相邻的不同时刻，该投影器件20投影像素阵列110到不同深度。各深度上的像素阵列虚像，分别负责待显示目标场景于该深度附近景深范围内部分的单目多视图显示，通过多个深度上时序出现的像素阵列虚像，提高显示景深。
135.作为投射器件20的调焦能力时序受控变化的光学器件，也可以是多片液晶片叠加而成的复合液晶透镜，复合液晶透镜中不同的液晶片的组合产生不同调焦能力，由控制器件40对不同液晶片组合的时序驱动，实现不同的时序焦距。
136.在上述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组的光学结构中，如图7所示基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组的光学结构中，可以于像素阵列110和观察者瞳孔50之间，进一步引入中继器件30，在引导像素阵列110各像素投射光向观察者瞳孔50传播的同时，优化光学结构体积，或者允许外部环境光入射。中继器件30可以采用传统vr/ar系统目镜结构中常用的光偏转器件，如反射镜、面半透半反镜、自由曲器件，如图16和图17。其中图16所示中继器件30为反射镜或半透半反镜，图17所示中继器件30为自由曲面器件。图17中，自由曲面器件的曲面f1为透射面，曲面f3为反射面，曲面f2为半反半透面，曲面f4为透射面，其中曲面f1、f3、f2和f4共同参与对未示出像素阵列110的成像，复合了投影器件20的功能。实际上，本专利所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，不同组件的功能可以复合到一个器件上，比如图2中孔径阵列120和各个挡板，可以用一个透光
区域一致于孔径阵列120各孔径的液晶片进行复合实现；又比如，像素投射光调控器件13的功能也可以由像素阵列120本身实现，像素阵列120各像素投射光的发射角和出射矢向设计本身满足使各像素块投射光不覆盖其它光出射受限像素块-孔径对中非对应同类孔径的要求。类似情况也可能会发生在其它组件之间，本领域专业人员都易于理解，以下将不再累述。曲面f5是补偿面，消除曲面f2和f4对外界环境入射光的影响，使外界环境光不因该中继器件30和投影器件20的存在而发生形变。中继器件30和投影器件20沿像素阵列120投射光的传输方向，其前后位置关系可以根据实际情况设计，如图18的介于投影器件20和孔径12之间。
137.中继器件30也可以是缩短所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组结构厚度的光路折叠结构。图19为一种采用光路折叠结构的中继器件30，其包括：选择性反射-透射器件301，光学特性调制片302和302
′
，反射片305和305
′
，其中选择性反射-透射器件301分别反射和透射具有不同光学特性的光束，命名透射对应光学特性为透射特性，反射对应光学特性为反射特性。来自各光出射受限像素块-孔径对10的光束，具有透射特性的，如态偏振光，入射选择性反射-透射器件301，并被选择性反射-透射器件301透射，然后经光学特性调制片302一次后再次被反射片305反射，并第二次入射光学特性调制片302，两次过光学特性调制片302的光束，对应光学特性由透射特性偏振光转换为反射特性“·”偏振光，然后经透射选择性反射-透射器件301反射后，继续向观察者瞳孔50所处区域传播。其中，入射选择性反射-透射器件301的物理器件可以是偏振分光镜，光学特性调制片302的物理器件可以取四分之一波片。来自各光出射受限像素块-孔径对的光束，具有反射特性的，入射选择性反射-透射器件301，并被选择性反射-透射器件301反射，然后经特光学特性调制片302
′
一次后再次被反射片305
′
反射，并第二次入射光学特性调制片302
′
，两次过光学特性调制片302
′
的光束，对应光学特性由反射特性转换为透射特性，然后经选择性反射-透射器件301透射后，继续向观察者瞳孔50所处区域传。图19所示光路折叠结构中继器件30，在各光出射受限像素块-孔径对对应正交特性不是偏光特性时，比如是时序特性时，该光路折叠结构中继器件30也可以继续工作，并允许外部环境光入射，如图20。
138.图21所示为一种光路折叠结构中继器件30的光学结构，其光路折叠结构包括：选择性反射-透射器件301，光学特性调制片302，半透半反片303和偏光预调制片304，其中选择性反射-透射器件301分别反射和透射具有不同光学特性的的光束，定义透射对应光学特性为透射特性，反射对应光学特性为反射特性。该光路折叠结构各组件的空间位置关系特性在于，偏光态预调制片304调制来自各光出射受限像素块-孔径对的光束的光学特性，使其先后经半透半反片303和光学特性调制片302后，以反射特性第一次入射选择性反射-透射器件301，并被选择性反射-透射器件301反射，然后经特光学特性调制片302一次后再次被半透半反片303反射，并再次入射光学特性调制片302，两次过光学特性调制片302的光束，对应光学特性由反射特性转换为透射特性，然后透射选择性反射-透射器件301后，继续向观察者瞳孔50所处区域传播。
139.中继器件30也可以是传统ar领域中常用的光波导器件，该类型中继器件30有利于搭建类似眼镜镜片的薄结构模组，通过全反射，引导来自各光出射受限像素块-孔径对的光束，向各自对应孔径传输。图22所示基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组采用光波导器件作为中继器件30，其中继器件30包括光波导体306、转换器件307、光耦入器件308、
光耦出器件309。其中，光波导体306包括片状波导基体3061、全反射面3062、入瞳3063和出瞳3064。全反射面3062反射满足全反射条件的、来自入瞳3063的光束，将其通过波导基体3061向出瞳3064引导，并透射不满足全反射条件的入射光。转换器件307对来自各光出射受限像素块-孔径对的光束进行调制，引导其进入光波导体306的入瞳3063。光耦入器件308引导经入瞳3063入射的光以满足全反射要求的入射角沿波导基体3061传输。光耦出器件309引导经波导基体3061传输来的光束转向出瞳3064，并出射光波导体306。补偿器件60，沿经所述中继器件30传输向孔径阵列的光束方向，置于该中继器件30后，透射外部环境光，消除该中继器件30相关组件对外部环境光的影响。此处，光波导体306可以为平面光波导或曲面光波导，光耦入器件308可以是通过微加工工艺刻蚀于光波导的微结构光栅、曝光于光波导内的全息光栅、镀膜于光波导的反射镜、附着于光波导表面的衍射光栅等。转换器件307可以是将各像素投射光转换为平行光的准直透镜、成像像素阵列110的成像透镜、改变像素阵列110投射光传输方向的光束偏转器等。光耦出器件309可以是刻蚀于光波导的微结构光栅、加工于光波导的反射面、曝光于光波导的全息光栅等。各光出射受限像素块-孔径对投射光经该光波导器件和投影器件20，其像素阵列110的虚像被投影于无限远或有限远的投影面100，并引导该像素阵列虚像各像素虚像等效投射光，也即经出瞳3064出射的来自于像素阵列110的光，至观察者瞳孔50所处区域。沿光传输方向，置孔径阵列于出瞳3064前。其中，像素阵列110的虚像被投影于无限远处时，投影器件20的功能，由将各像素投射光转换为平行光的转换器件307、全反射面3062和观察者眼睛共同代替实现。
140.在光波导器件对各光出射受限像素块-孔径对选用的正交特性具有保持功能的前提下，图22所示模组中，信息的加载采用前述方法：各像素对应加载光信息为待显示场景关于该像素对应孔径于该像素的像素虚像上的投影信息。不同之处在于图像的传输方式不同，图22所示结构，通过光波导器件，将置于观察者眼聙旁边的像素阵列的虚像偏转引导至观察者眼睛前。该过程中，各像素投射光经对应像素投射光调控单元，被调控后的有限发散角矢向光经该光波导器件和投影器件20后，于其它光出射受限像素块-孔径对中非对应的同类孔径处无光强度分布。这一过程需要考虑光波导器件的导引作用。例如，对一个像素块中的各像素，光波导器件的转换器件307控制该像素投射光在光波导器件中的反射角，结合对应像素投射光调控单元对该像素投射光于入瞳3063上的入射位置和光斑大小的调控，基于光线追踪，利用相邻光出射受限像素块-孔径对之间的光学特性互不相容，可以使该像素块各像素投射光被导向对应孔径，并仅通过对应孔径出射。图23简单举例示出，来自两个像素的投射光束1和2受对应像素投射光调控单元调控，于入瞳3063上的入射位置不同，其经出瞳3064出射时相互之间的位置和矢向也时不同的。同时，来自一个像素的光束，其受对应像素投射光调控单元调控，于入瞳3063上的入射位置发生变化时，它们经出瞳3064出射时，相互之间位置也发生对应变化：来自像素2的光线于入瞳3063上从点p
o2
变换到p
′
o2
时，出瞳3064上它的位置相应发生变化。像素投射光受对应像素投射光调控单元调控于入瞳3063上入射位置的变化，可以通过调制该像素投射光矢向来实现。
141.其中，上述过程中，各像素投射光入射光波导体306时，可以平行光状态入射，也可以以非平行光状态入射；投影器件20的功能，可以复合到各孔径，也可以是如上所述的由将各像素投射光转换为平行光的转换器件307、全反射面3062和观察者眼睛共同代替实现(对应无穷远投影面)。
142.图24所示为采用反射式孔径的、以光波导器件为中继器件30的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组。离散分布的孔径12、12
′
、12
″
、12
″′
直接作为光耦出器件309。对应的正交检测器件16、16
′
、16
″
、16
″′
对应置于孔径12、12
′
、12
″
、12
″′
上，或附着光波导体306的出瞳3064，如图25所示。
143.以光波导为中继器件30的基于光出射受限像素块-孔径对的三维显示模组，其各孔径均可以具有各自的调制功能。
144.k个上述采用光波导器件作为中继器件30的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，也可以作为基元模组，堆栈构建复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组。图26以k＝2个基元模组a和b为例进行说明，两个基元模组的组件标号中分别加入a和b表示其归属，比如308a是基元模组a的光耦入器件，308b是基元模组b的光耦入器件，其它器件同理表示。其各基元模组各自对应的孔径，互不影响，各自独立进行信息加载和显示。
145.各基元模组所投射像素阵列虚像空间拼连分布时，相对于基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，该复合型基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组可以增大显示场景视角。引入分光光栅器件，且沿孔径排列方向，孔径尺寸小于观察者瞳孔50的直径d
p
的前提下，可能实现单目多视图显示。此时要求各光出射受限像素块-孔径对内的相邻孔径间距足够小，以保证等效投射光束通过至少2m个孔径，被观察者瞳孔50接收到的像素虚像，沿孔径排列的方向上，其像素虚像可以组合为两个或多个等效视图像素虚像集。该各等效视图像素虚像集分别由p/g个像素虚像构建，各等效视图像素虚像集的组成像素虚像分布相对于孔径的张角，覆盖显示场景对孔径的张角，且不同的等效视图像素虚像集之间不存在重叠的像素虚像。同一时间在同一空间位置出现的、对应相同孔径的两个或多个像素虚像为重叠的像素虚像。其中，p为沿孔径排列的方向上像素阵列的像素数目。p/g不是整数时，各等效视图像素虚像集的像素虚像数目，可以为大于并最接近p/g的整数值，也可以为小于并最接近p/g的整数值。不满足上述条件的，则基于麦克斯韦投射方法进行显示，此时要求各孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸。
146.另一种情况，各基元模组所投射像素阵列虚像于投影面100上重叠，命名该重叠区域为投影区，各基元模组的像素阵列11分别包含p个像素，不同基元模组所对应孔径12之间空间错位排列，实现孔径12密度或覆盖范围的增大。此时，实现单目多视图显示时，沿孔径12排列方向，孔径尺寸小于观察者瞳孔50的直径d
p
。同时，同一光出射受限像素块-孔径对10相邻孔径12间距足够小，以保证等效投射光束被观察者瞳孔50接收到的像素虚像，沿孔径排列的方向上，其像素虚像可以组合为两个或多个等效视图像素虚像集。该各等效视图像素虚像集分别由p/g
′
个像素虚像构建，各等效视图像素虚像集对孔径的张角，覆盖显示场景对孔径的张角，且不同的等效视图像素虚像集之间，不存在重叠的像素虚像。同一时间在同一空间位置出现的、对应相同孔径的两个或多个像素虚像为重叠的像素虚像。其中，p为沿孔径12排列的方向上各像素阵列虚像110所对应像素虚像的数目，g
′
为整数，在各基元模组引入分光光栅器件时g
′
＝g，未引入分光光栅器件时g
′
＝1。p/g
′
不是整数时，此处p/g
′
的实际取值，可以为大于并最接近p/g
′
的整数，也可以为小于并最接近p/g
′
的整数值。不满足上述条件的，则基于麦克斯韦投射方法进行显示，此时要求各孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸。
147.还存在的一种情况，各基元模组投射各自像素阵列虚像于不同深度，各自负责该深度附近一个深度范围内场景的呈现，以增大显示景深。也可以基于来自不同深度上的像素阵列虚像所投射等效出射光束的空间叠加，实现单目多视图显示，并在两个或多个深度上出现像素阵列虚像的情况下，通过各相邻深度上的像素阵列虚像等效出射光束的空间叠加，进一步增加单目多视图显示的景深。此情况下，单目多视图显示和麦克斯韦投射显示的实现条件要求，和上一种情况对应的实现条件要求完全一样。
148.上述结构中，各孔径12本身具有不完全相同的焦距调制功能，分别成像对应像素块11为等效像素块时，各等效像素块不再分布于连续面，而是分别处于深度上离散的不同面上。此时，各等效像素块的特点在于，m个等效像素块相对于孔径的张角，无空隙地或部分重叠地拼连。实际上，前面段落所讨论的，处于连续面上的m个等效像素块，也是符合这个条件的。另外一种情况，基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，m个像素块本身是毗邻排列的，具有调制功能的各孔径，其调制功能不再是为了生成等效像素块，而是成像各自对应像素块至各自对应深度，该不同像素块的虚像所处深度可以完全一致，也可以不完全一致，甚至完全不一致。
149.上述结构中的投影器件20，也可以由空间离散的几个子结构组成，比如，各子结构分别从一个共同的透镜上切割出来，具有相同的焦距，如图27，并分别置于各孔径内，投影对应像素块的像素块虚像。该各离散的子结构也可以分别具有不同焦距，使各像素块虚像处于各自对应深度上，利用不同深度上的各像素块虚像进行显示。进一步地，各孔径12对应的起投影器件20功能的子结构分别具有不同焦距时，其尺寸也可以大于对应孔径12的尺寸，大于的部分可以通过挡板15进行遮挡，只要相邻透镜20之间不发生物理空上的冲突。投影器件20对应各孔径的离散子结构的调制功能，也可以和该孔径本身具有的调制功能复合到一起，作为该孔径本身的调制功能。例如，图13中，投影器件20也可以用分别对应各孔径的离散子结构代替，分别置于对应具有调制功能的孔径处，和对应孔径的调制功能复合到一起。
150.上述各基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组(包括复合型的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组)中，各光出射受限像素块-孔径对的孔径(未引入分光光栅器件时)或各孔径(引入分光光栅器件时)可以分别由j个子孔径代替。以未引入分光光栅器件的光出射受限像素块-孔径对10为例进行说明，其孔径12被子孔径12-1、
…
、12-j、
…
、12-j代替，如图28。其中，正整数j≧2，正整数2≤j≤j。图28以j＝3为例。在以δt/j＝δt/3为间隔的相邻j＝3个时间点，该j＝3个子孔径12-1、12-2、12-3轮流依次打开，且各时间点仅一个子孔径打开。在各时间点，像素块12各像素中，被替代孔径对应的各像素，以替代该孔径的子孔径中处于打开状的子孔径为对应子孔径。如图29所示的t时刻，像素块虚像i
11
′
的各像素对应子孔径为此时处于打开状态的子孔径12-1
′
，像素块虚像i
11
的各像素对应子孔径为此时处于打开状态的子孔径12-1，如此类推。在图30所示的t+δt/3时刻，像素块虚像i
11
′
的各像素对应子孔径变为此时处于打开状态的子孔径12-2
′
，像素块虚像i
11
的各像素对应子孔径为此时处于打开状态的子孔径12-2，如此类推。各子孔径打开，控制器件40控制各像素同步加载信息：待显示场景关于该像素实时对应子孔径于其实时像素虚像上的投影信息。这样，可以通过有效孔径的(j-1)倍增加，基于视觉滞留，增加所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组的有效孔径数量或/和密度。各子孔径的时序打开和关
闭，可以用开关光阀阵列17实现，此处该开关光阀阵列17的各开关光阀和各子孔径一一对应，由控制器件40控制各子孔径的时序开关。若光出射受限像素块-孔径对10中引入分光光栅器件18时，对光出射受限像素块-孔径对10，其分光对应的g个孔径中的各孔径分别被各自对应的j个子孔径代替，其共具有gj个子孔径，相对于未引入分光光栅器件的情况，可以进一步地提高有效孔径数量或/和密度。但各像素对应的子孔径，在各时间点，仍是确定的一个，各像素加载信息基于上述方式确定：各像素对应加载光信息为待显示场景关于该像素实时对应子孔径于该像素的实时像素虚像上的投影信息。
151.引入子孔径的情况下，基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组实现单目多视图显示时，沿孔径排列方向，子孔径尺寸小于观察者瞳孔50的直径d
p
。同时，各光出射受限像素块-孔径对内的相邻子孔径间距足够小，以保证在一个δt的时间周期内，等效投射光束经至少2m个子孔径被观察者瞳孔50接收到的像素虚像，沿子孔径排列的一个维度方向上，包含两个或多个等效视图像素虚像集。该各等效视图像素虚像集分别由p/g
′
个于时间周期δt内出现的像素虚像构建，其相对于孔径的张角，覆盖显示场景对孔径的张角，且不同的等效视图像素虚像集之间，不存在重叠的像素虚像。同一时间在同一空间位置出现的、对应相同孔径的两个或多个像素虚像为重叠的像素虚像。其中，p为沿沿子孔径排列的该维度方向上像素阵列的像素数目，g
′
为整数，在各基元模组引入分光光栅器件时g
′
＝g，未引入分光光栅器件时g
′
＝1。p/g
′
不是整数时，各等效视图像素虚像集的像素虚像数目，可能是大于并最接近p/g的整数值，也可能是小于并最接近p/g的整数值。不满足上述条件的，则基于麦克斯韦投射方法进行显示，此时要求各子孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸。
152.类似于所代替的孔径11，各子孔径也是可以具有调制功能的。各具有调制功能的子孔径在被选通时，成像对应像素块至各自对应深度。由于分光光栅器件18的作用，被各子孔径成像至各自对应深度上的像素块上，只有和该子孔径对应的像素才在该对应深度上有效显示信息。该像素块上和该子孔径非对应的像素，其投射光在分光光栅器件18的作用下未进入该子孔径，导致其显示信息不在该像素块被该子孔径成像到的对应深度上出现。所以，此处所说各具有调制功能的子孔径成像对应像素块至各自对应深度，是指成像对应像素块上和该子孔径对应像素至各自对应深度。下述部分，为了简便，依旧采用“各具有调制功能的子孔径在被选通时，成像对应像素块至各自对应深度”的表述。
153.综合上述情况，基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组中，投影各像素块的虚像至不同深度的情况包括：
①
具有调制功能的各孔径或子孔径分别投射对应像素块至各自对应深度；
②
各孔径对应的起投影器件20功能的子结构投射对应像素块至各自对应深度；
③
具有调焦能力的投影器件20，基于视觉滞留投射各像素块虚像至不同深度。此三种情况及其组合，均可以导致不同像素块的虚像或不同分光像素子组的虚像被投射至深度上离散分布的不同面上。此时，上述图9-图11相关讨论所述的实现单目多视图显示或麦克斯韦投射显示的条件要求，依然有效。
154.其中，来自不同深度上的像素虚像的等效投射光束，也可以叠加形成单目可聚焦显示光点。如图31所示，来自深度d
a
上像素块虚像(或分光像素子组的虚像)i
a
上的过p点的光束和来自深度d
b
上像素块虚像(或分光像素子组的虚像)i
b
上的过p点的光束分别经不同孔径或子孔径进入观察者瞳孔50，在点p处叠加形成可自然聚焦显示光点。其中的像素块虚像(或分光像素子组的虚像)i
a
和像素块虚像(或分光像素子组的虚像)i
b
，可能是不同像素
块11(或不同分光像素子组)的虚像，也可以是同一像素块11(或同一分光像素子组)的虚像，比如被不同具有不同调制能力的子孔径所投射的同一像素块11(或同一分光像素子组)的虚像，比如被不同焦距状态下的调焦能力时序受控变化的投影器件20所投射的同一像素块11(或同一分光像素子组)的虚像，比如被投影器件20具有不同调制能力的子结构所投射的同一像素块11(或同一分光像素子组)的虚像。
155.简单地，以未引入分光光栅器件的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组进行进一步的说明。利用时序开关子孔径增加有效孔径数目的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，基于麦克斯韦投射技术进行克服聚焦-会聚冲突的近眼显示的同时，可以为观察者提供更大视区。如图29和图30所示，前者对应t时刻，子孔径12-1、12-1
′
、12-1
″
和12-1
″′
被对应开关孔径选通，后者对应t+δt/3时刻，子孔径12-2、12-2
′
、12-2
″
和12-2
″′
被对应开关孔径选通。两个时间点投射的光信息，观察者瞳孔50不能同时接收到。图29和图30所示情况中，随着观察者瞳孔50在一定范围内的移动，观察者瞳孔50总是能接收到至少一个等效视图像素虚像集所等效投射的光束，实现观察者瞳孔50对应视区(eye-box)的扩展。在观察者瞳孔50移动的过程中，对应等效视图像素虚像集的像素虚像组分可能随之而变化。同理，第三个时间点显示的信息进一步的扩大观察者的视区。在中间某些位置，对部分显示物点，可能存在两条光束通过该点并被观察者眼睛接收的情况下，该部分显示物点基于单目多视图进行呈现，同样保持了克服聚焦-会聚冲突的特性。
156.图32和图33所示为通过子孔径的时序开关，基于单目多视图的技术路径进行显示的一种方式。以m＝4为例，在时间点t，各像素块投射光束经其各自对应的m＝4子孔径12-1
′
、12-1、12-1
″
、12-1
″′
，均为观察者瞳孔50接收到；在时间点t+δt/3，各像素块投射光束经其各自对应的m＝4子孔径12-2
′
、12-2、12-1
″
、12-2
″′
，均为观察者瞳孔50接收到。也即是说，至少在该两个时间点，像素阵列虚像分别作为一个等效视图像素虚像集，投射各自信息至观察者瞳孔50，基于单目多视图进行显示。该两个时刻各像素加载信息同样基于上述方式确定：各像素对应加载光信息为待显示场景关于该像素实时对应子孔径于该像素的实时像素虚像上的投影信息。其中，各像素于实时对应子孔径处的视点，可以取该像素所属像素块的像素块虚像边点和该子孔径边点连线所包含区域(含边界)内的点。取各像素对应视点均为像素所属像素块的像素块虚像边点和实时对应子孔径边点连线的交点，则在各像素块最优地等间距排列，且个子孔径等间距排列的情况下，各时间点等效视图像素虚像集的加载信息是对应一个视点的完整视图，其对应视点为不同像素块中心分别和该时间点对应子孔径中心连线的交点。当引入分光光栅器件时，此处的p以p/g代替，以分光像素子组或复合分光像素子组各像素的虚像组合作为等效视图像素虚像集，如图9至图11所示的情况。随着各光出射受限像素块-孔径对内相邻子孔径间距的逐渐变大，在一个时间点，观察者瞳孔50将不再能接收到沿子孔径排列方向上构建一个等效视图像素虚像集所需的全部p个像素虚像等效出射光束，而是需要两个或更多个时间点，才能时序接收到构建一个等效视图像素虚像集所需的全部p个像素。
157.采用子孔径的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组，其各子孔径也可以复合投影器件20的相位调制功能，比如以透射型透镜，或反射凹曲面镜做为各子孔径，在j个相邻时间段的不同时间段，对应像素块被投影到各自对应的投影面，在各深度上投射对应的像素块虚像。图34和图35所示为一个像素阵列虚像的所有像素块虚像恰好在一个面上
的情况。此时，基于麦克斯韦投射技术进行显示时，各子孔径尺寸小于观察者瞳孔50尺寸，不同深度上的像素阵列虚像，各自负责该深度附件一个深度范围内场景的呈现，可以实现显示景深的扩展。基于单目多视图技术进行显示时，沿子孔径排列方向各子孔径尺寸小于观察者瞳孔50直径d
p
，不同深度上的像素虚像阵列等效投射光束叠加形成可聚焦显示光点，如图31所述地进行单目多视图显示。当然，如上图31相关讨论所述，一个像素阵列虚像的所有像素块虚像可以不在一个面上。另外，上述各子孔径也可以通过各自的调制功能引入投射等效像素块的功能，也即生成等效像素块的各孔径也可以被两个或多个子孔径代替，且该各子孔径继承孔径生成等效像素块的功能。
158.如上所述各图中，均以光出射受限像素块-孔径对均沿一个维度方向排列(图3除外)进行图示说明。明显地，该m个光出射受限像素块-孔径对的排列方式，可以扩展至沿二维方的排列。所述子孔径的形态也可以是包括圆孔态在内的各种形态，在满足上述孔径尺寸或孔径间距要求的前提下，相邻子孔径之间可以存在间隙，也可以恰好毗邻排列，或者相邻子孔径发生部分重叠。
159.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这是可以实现的。因此无法对所有的实施方式予以穷举。例如，设计不同具体光学元器件的各种光波导器件，均可作为中继器件30，代替本专利所举的光波导器。本专利所属结构也可以和其它专利所述方法进行结合。实际上，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，其基本方法是通过像素块各像素投射光束的发散角约束和矢向引导，结合相邻像素块-孔径对之间光学特性的互不相容，进行矢向光线的空间重建，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。