具有一维像素阵列和扫描镜的显示系统技术方案

显示系统被描述为包括增强的一维像素阵列和扫描镜。在一个示例中，像素阵列包括第一列像素和第二列像素；中继光学器件，其被配置为接收入射光并将入射光输出给观看者；以及扫描镜，其被设置为接收来自第一列像素和第二列像素的光，并将所接收的光朝着中继光学器件反射。扫描镜可以在多个位置之间移动，同时第一列和第二列以时间上间隔的脉冲来发射光，以便在中继光学器件处形成感知图像，该图像相对于各个列的像素间距具有更高的分辨率。注视点渲染可以更有效地使用功率和处理资源。染可以更有效地使用功率和处理资源。染可以更有效地使用功率和处理资源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一维像素阵列和扫描镜的显示系统
[0001]优先权声明
[0002]本申请主张2019年2月1日提交的题为“DISPLAY SYSTEM HAVING 1
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DIMENSIONAL PIXEL ARRAY WITH SCANNING MIRROR(具有一维像素阵列和扫描镜的显示系统)”的美国临时申请No.62/800,140的优先权，该申请的全部内容在此通过引用并入。


[0003]本公开涉及显示系统，更具体地说，涉及增强和虚拟现实显示系统。

技术介绍

[0004]现代计算和显示技术促进了所谓“虚拟现实”或“增强现实”体验系统的开发，其中，数字再现的图像或其一部分以它们看起来真实或可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，但对其它真实世界的视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及呈现数字或虚拟图像信息作为对用户周围实际世界的可视化的增强。混合现实或“MR”场景是一种AR场景，通常涉及集成到自然世界以及对自然世界做出响应的虚拟对象。例如，MR场景可包括AR图像内容，这些内容看起来被真实世界中的对象阻挡或被感知为与真实世界中的对象交互。
[0005]参考图1，描绘了AR场景10。AR技术的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台30为特征的真实世界公园状设置20。用户还感知到他/她“看到”了“虚拟内容”，诸如站在真实世界的平台30上的机器人雕像40，以及大黄蜂的化身的正在飞舞的卡通式化身角色50。这些元素50、40是“虚拟的”，因为它们在真实世界中不存在。由于人类视觉感知系统很复杂，因此产生促进虚拟图像元素在其它虚拟或真实世界图像元素当中舒适、感知自然、丰富地呈现的AR技术具有挑战性。

技术实现思路

[0006]在第一方面，提供了一种显示系统。所述显示系统包括像素阵列、中继光学器件和扫描镜。所述像素包括第一列像素和第二列像素。所述中继光学器件被配置为接收入射光并将所述入射光输出给观看者。所述扫描镜被设置为接收来自所述第一列像素和所述第二列像素的光，并将所接收的光朝着所述中继光学器件反射。所述扫描镜被配置为在包括第一位置和第二位置的多个位置之间移动。所述第一位置被定向为使得所述扫描镜将来自所述第一列像素的光反射到所述中继光学器件上作为第一一维像素阵列，所述第二位置被定向为使得所述扫描镜将从所述第二列像素接收的光反射到所述中继光学器件上作为第二一维像素阵列。所述第一一维像素阵列和所述第二一维像素阵列的位置定义所述中继光学器件上在空间上的重叠的线。
[0007]在一些实施例中，所述第一列像素和所述第二列像素中的像素具有列间距，其中，所述中继光学器件上的对应像素线的有效间距小于所述列间距。在一些实施例中，所述有效间距小于所述列间距的一半。在一些实施例中，所述像素阵列是包括发射像素的阵列的
发射像素阵列。所述发射像素包括发光二极管(LED)。在一些实施例中，所述发射像素具有20μm或更小的间距。在一些实施例中，所述第一列像素和所述第二列像素具有平行的纵向维度，其中，所述第二列像素中的像素沿着所述纵向维度相对于所述第一列像素的像素偏移。在一些实施例中，所述第一列像素中的像素被配置为在所述扫描镜从所述第一位置移动到所述第二位置时发光，以及所述第二列像素中的像素被配置为在所述扫描镜从所述第二位置移动到所述第一位置时发光。在一些实施例中，所述像素阵列还至少包括第三列像素，所述第三列沿着所述纵向维度延伸，其中，所述第三列平行于所述第一列和所述第二列，并且所述第三列中的像素沿着所述纵向维度相对于所述第一列和所述第二列中的像素偏移。在一些实施例中，所述第一列、所述第二列和所述第三列被配置为在所述扫描镜移动期间以时间上间隔的脉冲来发射光。在一些实施例中，所述像素阵列被配置为取决于所述扫描镜的取向，提供与不同总数的像素相对应的图像信息，以使得有效像素密度在所述中继光学器件上变化。在一些实施例中，所述第一列像素和所述第二列像素中的每一列像素与沿着该列的长度与具有相同像素间距和相同像素位置的对应相似列构成二元组。在一些实施例中，所述中继光学器件包括波导，所述波导包括：耦入光学元件，其被配置为接收从所述扫描镜反射的光，并且重定向所接收的光以通过全内反射在所述波导内传播；以及耦出光学元件，其被配置为耦出通过全内反射在所述波导内传播的光。在一些实施例中，所述中继光学器件包括波导堆叠，每个波导包括耦入光学元件和耦出光学元件。在一些实施例中，所述像素阵列是透射式像素阵列。
[0008]在第二方面，提供了一种光学装置。所述光学装置包括像素阵列，所述像素阵列包括第一列像素，所述第一列像素沿着所述第一列的纵向维度具有第一像素间距；以及第二列像素，所述第二列像素沿着所述第二列的纵向维度具有所述第一像素间距。所述第一列的纵向维度沿着所述第二列的纵向维度延伸，以及其中，所述第二列中的像素沿着所述纵向维度相对于所述第一列中的像素偏移。
[0009]在一些实施例中，所述光学装置还包括扫描镜，其被设置为接收来自所述第一列像素和所述第二列像素的光，并将所接收的光朝着中继光学器件反射，所述中继光学器件被配置为将所接收的光引导到观看者。在一些实施例中，所述光学装置被配置为通过提供来自比所述第一列和所述第二列中的所有像素更少的像素的独特图像信息来修改有效像素密度。在一些实施例中，所述第一列像素和所述第二列像素中的每一列像素与沿着该列的长度与具有相同像素间距和相同像素位置的对应相似列构成二元组。在一些实施例中，所述第一列和所述第二列中的像素具有相同的尺寸和形状。
附图说明
[0010]图1示出了用户通过AR设备对增强现实(AR)的观看。
[0011]图2示出了用于为用户模拟三维图像的常规显示系统。
[0012]图3A至图3C示出了曲率半径和焦半径之间的关系。
[0013]图4A示出了人类视觉系统的调节
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聚散响应的表示。
[0014]图4B示出了用户的一双眼睛的不同调节状态和聚散状态的示例。
[0015]图4C示出了用户经由显示系统观看内容的俯视图的表示的示例。
[0016]图4D示出了经由用户显示系统观看内容的俯视图的表示的另一示例。
[0017]图5示出了通过修改波前发散来模拟三维图像的方法的各方面。
[0018]图6示出了用于向用户输出图像信息的波导堆叠的示例。
[0019]图7示出了由波导输出的出射光束的示例。
[0020]图8示出了堆叠目镜的示例，其中每个深度平面包括使用多种不同组分颜色形成的图像。
[0021]图9A示出了包括耦入光学元件的一组堆叠波导的示例的横截面侧视图。
[0022]图9B示出了图9A的多个堆叠波导的示例的透视图。
[0023]图9C示出了图9A和图9B的多个堆叠波导的示例的俯视平面图。
[0024]图9D示出了可穿戴显示系统的示例。
[0025]图10示出了包括增强的一维像素阵列和扫描镜的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种显示系统，包括：像素阵列，其包括第一列像素和第二列像素；中继光学器件，其被配置为接收入射光并将所述入射光输出给观看者；以及扫描镜，其被设置为接收来自所述第一列像素和所述第二列像素的光，并将所接收的光朝着所述中继光学器件反射，其中，所述扫描镜被配置为在包括第一位置和第二位置的多个位置之间移动，所述第一位置被定向为使得所述扫描镜将来自所述第一列像素的光反射到所述中继光学器件上作为第一一维像素阵列，所述第二位置被定向为使得所述扫描镜将从所述第二列像素接收的光反射到所述中继光学器件上作为第二一维像素阵列，其中，所述第一一维像素阵列和所述第二一维像素阵列的位置定义所述中继光学器件上的在空间上重叠的线。2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一列像素和第二列像素中的像素具有列间距，其中，所述中继光学器件上的对应像素线的有效间距小于所述列间距。3.根据权利要求2所述的显示系统，其中，所述有效间距小于所述列间距的一半。4.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述像素阵列是包括发射像素的阵列的发射像素阵列。5.根据权利要求4所述的显示系统，其中，所述发射像素包括发光二极管(LED)。6.根据权利要求5所述的显示系统，其中，所述发射像素具有20μm或更小的间距。7.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一列像素和所述第二列像素具有平行的纵向维度，其中，所述第二列像素中的像素沿着所述纵向维度相对于所述第一列像素中的像素偏移。8.根据权利要求7所述的显示系统，其中，所述第一列像素中的像素被配置为在所述扫描镜从所述第一位置移动到所述第二位置时发光，以及其中，所述第二列像素中的像素被配置为在所述扫描镜从所述第二位置移动到所述第一位置时发光。9.根据权利要求7所述的显示系统，其中，所述像素阵列还至少包括第三列像素，所述第三列沿着所述纵向维度延伸，其中，所述第三列平行于所述第一列和所述第二列，并且所述第三列中的像素沿着所述纵向维度相对于所述第一列和所述第二列中的像素偏移。10.根据权利要求9所述的显示系统，其中，所述第一列、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：