动态菲涅尔投影仪制造技术

一种用于生成多深度图像序列的系统包括调制阵列。调制阵列包括多个光调制器，所述光调制器可将入射在调制器上的光移位多个度。所述多个光调制器可根据调制位移图案协调地移位光。所述调制位移图案可以被配置为将入射光聚焦到体素上或形成3D图像。可以使一个或多个调制位移图案改变或循环通过，以将一个或多个图像深度平面中的一个或多个图像对象光栅化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】动态菲涅尔投影仪相关申请的交叉引用本申请要求2016年1月7日提交的序列号为62/276,099、名称为“DYNAMICFRESNELPROJECTOR(动态菲涅尔投影仪)”、代理案卷号为ML.30033.00的美国临时专利申请的优先权。上述专利申请的全部内容通过引用明确地并入此文。
技术介绍
现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字再现的图像或其部分被呈现给用户并可以被感知为真实的。虚拟现实(“VR”)场景通常涉及以对其它实际的真实世界视觉输入不透明的方式呈现数字或虚拟图像信息。增强现实“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，作为对用户周围现实世界的可视化的增强。例如，参照图1A，示出了增强现实场景100，其中，AR技术设备的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台104为特征的真实世界公园状设置102。除了这些项之外，AR技术的用户还感知他/她“看到”站在真实世界平台104上的机器人雕像106，以及正在飞行的卡通式的化身角色108，尽管这些元素在真实世界中不存在。事实证明，人类视觉感知系统非常复杂，产生有助于虚拟图像元素在其他虚拟或现实世界图像元素中舒适、自然感觉、丰富的呈现的VR或AR技术是具有挑战性的。参照图1B，已经开发了立体可穿戴眼镜112式配置，其一般以两个显示器(例如，114a、114b)为特征，这两个显示器被配置为显示具有稍微不同的元素呈现的图像，使得人类视觉系统感知到三维透视图。已经发现这类配置由于在三维中感知图像所必需克服的聚散度(vergence)与调节(accommodation)之间的失配而使许多用户不舒适。实际上，一些用户不能耐受立体配置。另外，在一些成像设备中，(例如，为显示器114a、114b)处理图像的一个或多个成像模块116可被集成到设备中。为了保持设备“可穿戴”，成像模块116通常一定是小的，因此可能存在图像质量与设备尺寸之间的权衡。例如，较大的成像模块可以在显示器(114a、114b)上产生较高质量的图像输出，同时导致眼镜112笨重和/或沉重。参照图1C，以角膜120、虹膜122、晶状体124、巩膜126、脉络膜层128、黄斑130、视网膜132和通向大脑的视神经通路134为特征示出了人眼118的简化截面图。黄斑是视网膜的中心，被用于看中等细节。在黄斑的中心是“中心凹(fovea)”，其被用于看最精细的细节。中心凹包含比视网膜的任何其他部分更多的感光体(每视度约120个视锥)。人类视觉系统不是被动传感器型的系统。人类视觉系统被配置为主动扫描环境。以某种程度上类似于用平板扫描仪扫描图像或用手指从纸上读取盲文的方式，眼睛的感光体响应于刺激的变化而触发，而不是持续地响应于持续的刺激状态。因此，需要向大脑呈现感光体信息的动作(如线性扫描仪阵列在平板扫描仪中扫过一张纸的动作，或手指划过压印在纸上的盲文字的动作)。实际上，用诸如眼镜蛇毒液之类的用于麻痹眼睛肌肉的物质进行的实验已经表明，如果在他/她的眼睛张开的情况下定位，用由毒液导致麻痹的眼睛观看静止的场景，则受试人将会经历失明。换言之，在没有刺激变化的情况下，感光体不向大脑提供输入，并经历失明。据信，这至少是一个原因：即，正常人的眼睛已经被观察到在所谓的“微跳视”的左右运动中前后移动或抖动。如上所述，视网膜的中心凹包含最大密度的感光体，并且，虽然人类通常认为他们在其整个视野中具有高分辨率的可视化能力，但他们通常实际上只有小的高分辨率中心以及对用中心凹新近捕获到的高分辨率信息的持久记忆，人类在该小的高分辨率中心周围大量机械扫掠。以某种程度上类似的方式，眼睛的焦距控制机制(睫状肌，其以如下方式可操作地与晶状体相连：其中，睫状肌放松引起睫状结缔纤维紧张使晶状体变平以获得更远的焦距；睫状肌收缩引起睫状结缔纤维松弛，允许晶状体呈现更圆的几何形状以获得更近的焦距)以大约1/4到1/2的屈光度前后抖动，从而周期性地在目标焦距的近侧和远侧诱发少量所谓的“屈光模糊”。这被大脑的调节控制回路用作周期性的负反馈，其有助于不断纠正过程并保持注视对象的视网膜图像近似对焦。大脑的可视化中心也从眼睛和其部件相对于彼此的动作得到有用的感知信息。两只眼睛相对于彼此的聚散运动(即，瞳孔向着彼此或远离彼此以会聚眼睛的视线来注视对象的转动动作)与眼睛的晶状体的聚焦(或“调节”)紧密相关。在正常情况下，根据已知的“调节-聚散度反射”关系，改变眼睛的晶状体的焦点或调节眼睛以聚焦在处于不同距离处的对象上会自动引起聚散度的与同一距离匹配的变化。同样，在正常情况下，聚散度变化会引发调节的匹配变化。已知违背此反射起作用(如大多数常规的立体AR或VR配置所做的那样)会使用户产生眼疲劳、头痛或其它形式的不适。容纳眼睛的头部的运动也对对象的可视化具有关键影响。人类移动他们的头部以使他们周围的世界可视化。他们经常处于相对于所关注的对象重新定位和重新定向头部的相当恒定的状态。另外，在他们的眼睛注视需要移动距中心超过约20度以聚焦在特定对象上时，大多数人喜欢移动他们的头部(即，人们一般不喜欢“从眼角”看事物)。人类一般还根据声音扫描或移动他们的头部—以改善音频信号捕获并利用与头部相关联的耳朵的几何形状。人类视觉系统从所谓的“头部运动视差”获得有力的深度线索，“头部运动视差”作为头部运动与眼睛聚散距离的函数而与不同距离处的对象的相对运动有关(即，如果人左右移动他的头部并保持注视着对象，则距该对象更远的物体将在与头部相同的方向上移动；在该对象前面的事物将在与头部运动相反地移动。这些对于事物相对于人在环境中在空间上位于哪里是非常显著的线索—可能与立体视觉一样有力)。当然，头部运动也被用于环视对象。另外，头部和眼睛的运动与所谓的“前庭-眼反射”相协调，“前庭-眼反射”在头部转动期间使与视网膜相关的图像信息稳定，从而保持对象图像信息大致居中在视网膜上。响应于头部的转动，眼睛反射性地并成比例地反向转动以保持稳定注视对象。作为这种补偿关系的结果，许多人可以在前后摆动他们的头部时读书(有趣的是，如果书以相同的速度前后晃动而头部近似静止，则通常情况并非如此—人不太可能阅读移动的书；前庭-眼反射是头部和眼睛运动协调中的一种，一般不发展用于手部运动)。此范例对于增强现实系统可能是重要的，由于用户的头部运动可能相对直接地与眼睛运动相关联，且系统将优选准备用此关系来工作。本文所述的系统及技术被配置为用典型人类视觉配置来工作以解决这些挑战。
技术实现思路
在一个实施例中，一种用于生成多深度图像序列的系统包括一个或多个光源以及一个或多个调制阵列，所述调制阵列具有多个光调制器。所述一个或多个光源被配置为将光投影在所述多个光调制器中的至少一些上。所述多个光调制器被配置为将光聚焦在体素(voxel)上，以及通过对一个或多个图像深度平面上的不同深度处的多个体素进行光栅化(raster)来生成多深度图像序列。在一个或多个实施例中，所述多个光调制器被配置为将光的相位移位多个度。所述多个光调制器还可被配置为根据调制位移图案移位光的相位。在一个或多个实施例中，所述一个或多个光源包括绿色光源、红色光源和蓝色光源。所述一个或多个调制阵列可包括：第一调制阵列，其被配置为接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成多深度图像序列的系统，包括：一个或多个光源；以及一个或多个调制阵列，其包括多个光调制器，所述一个或多个光源被配置为将光投影在所述多个光调制器中的至少一些上，所述多个光调制器被配置为将所述光聚焦在体素上；以及通过对不同图像深度处的多个体素进行光栅化来生成多深度图像序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.07 US 62/276,0991.一种用于生成多深度图像序列的系统，包括：一个或多个光源；以及一个或多个调制阵列，其包括多个光调制器，所述一个或多个光源被配置为将光投影在所述多个光调制器中的至少一些上，所述多个光调制器被配置为将所述光聚焦在体素上；以及通过对不同图像深度处的多个体素进行光栅化来生成多深度图像序列。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个光调制器被配置为将所述光的相位移位多个度。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个光调制器被配置为根据调制位移图案移位所述光的相位。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个光源包括绿色光源、红色光源和蓝色光源。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个调制阵列包括：第一调制阵列，其被配置为接收红光；第二调制阵列，其被配置为接收绿光；以及第三调制阵列，其被配置为接收蓝光。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个调制阵列包括分区调制阵列，所述分区调制阵列包括：第一区，其被配置为接收红光；第二区，其被配置为接收绿光；以及第三区，其被配置为接收蓝光。7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括衍射光学组件，所述衍射光学组件包括一个或多个波导层，所述一个或多个波导层对应于不同图像深度平面。8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括处理器，所述处理器被配置为引导所述多个光调制器以形成菲涅尔图案。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器被配置为引导所述多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·格拉塔，贾志恒，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：美国,US