用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法。集成显示器分辨率倍增解决方案的系统可以通过多种不同方式实现。在许多实施例中，系统包括：用于投影图像光的图像投影仪、用于计算原始图像和在预定义方向上移位的至少一个图像的图像处理器，以及至少一个能够在衍射状态和非衍射状态之间切换的可切换光栅。在一些实施例中，可切换光栅光学耦合到图像投影仪。在许多实施例中，可切换光栅具有用于传播原始图像的光的第一配置和用于传播具有与在预定义方向上的图像移位对应的角位移的移位后图像的光的至少一个其它配置。位移的移位后图像的光的至少一个其它配置。位移的移位后图像的光的至少一个其它配置。

【技术实现步骤摘要】
用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2018年10月16日、申请号为201880073704.8、专利技术名称为“用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术一般而言涉及显示器，并且更具体地涉及用于倍增(multiplying)像素化(pixelated)显示器的分辨率的全息装置。

技术介绍

[0003]波导可以称为具有限制和引导波的能力的结构(即，限制波可以在其中传播的空间区域)。一个子类包括光波导，它是能够引导电磁波的结构，通常是那些在可见光谱中的电磁波。波导结构可以被设计成使用许多不同的机制来控制波的传播路径。例如，可以将平面波导设计成利用衍射光栅衍射入射光并将入射光耦合到波导结构中，使得入射耦合光可以经由全内反射(“TIR”)在平面结构内继续传播。
[0004]制造波导可以包括允许在波导内记录全息光学元件的材料系统的使用。一类这样的材料包括聚合物分散的液晶(“PDLC”)混合物，它是包含可光聚合单体和液晶的混合物。这样的混合物的另一个子类包括全息聚合物分散的液晶(“HPDLC”)混合物。可以将诸如体积相位光栅之类的全息光学元件，通过用两个相互相干的激光束照明材料记录在这种液体混合物中。在记录处理期间，单体聚合和混合物进行光聚合诱导的相分离，从而创建液晶微滴密集填充的区域，其间散布着透明聚合物区域。交替的富含液晶区域和缺乏液晶区域形成光栅的条纹平面。
[0005]可以考虑将诸如上述的波导光学器件用于一系列显示器和传感器应用。在许多应用中，包含一个或多个编码多种光学功能的光栅层的波导可以使用各种波导体系架构和材料系统来实现，从而在增强现实(“AR”)和虚拟现实(“VR”)的近眼显示器、航空和公路运输的紧凑型平视显示器(“HUD”)以及用于生物识别和激光雷达(“LIDAR”)应用的传感器领域实现新的创新。

技术实现思路

[0006]一个实施例包括一种用于倍增显示器分辨率的设备，该设备包括：图像投影仪，用于将来自像素化图像源的像素的光引导到唯一的角方向；图像处理器，用于计算原始图像和在预定义方向上的至少一个图像移位，以由图像投影仪顺序地显示；以及至少一个可切换光栅，可在光学耦合到图像投影仪的衍射状态和非衍射状态之间切换，其中，至少一个可切换光栅具有用于传播原始图像的光的第一配置和用于传播具有与在预定义方向上的图像移位对应的角位移的移位后图像的光的至少一个配置。
[0007]在另一个实施例中，至少一个可切换光栅设置在至少一个波导内。
[0008]在另一个实施例中，至少一个可切换光栅包括第一光栅、第二光栅、第三光栅、第四光栅，其中第一光栅与第三光栅重叠并且第二光栅与第四光栅重叠，其中第一光栅和第
三光栅充当输入耦合器并且第二光栅和第四光栅充当输出耦合器，其中第一配置由处于其衍射状态的第一光栅或第三光栅中的一个以及第二光栅或第四光栅中的一个提供，并且其中用于传播移位后图像的光的至少一个配置由第一光栅、第二光栅、第三光栅和第四光栅的衍射状态的至少一个其它组合提供。
[0009]在又一个实施例中，第一光栅和第二光栅设置在波导内的第一层中，第三光栅和第四光栅设置在波导内的第二层中。
[0010]在又一个实施例中，至少一个可切换光栅包括设置在第一波导中的第一光栅和第二光栅以及设置在第二波导中的第三光栅和第四光栅，其中第一光栅与第三光栅重叠并且第二光栅与第四光栅重叠，其中第一光栅和第三光栅充当输入耦合器并且第二光栅和第四光栅充当输出耦合器，其中当第一光栅和第二光栅处于其衍射状态时提供第一配置，并且其中当第一光栅和第二光栅处于其非衍射状态时提供第二配置。
[0011]在又一个实施例中，图像移位等于(N+1/2)乘以像素维度，其中N是整数。
[0012]在又一个实施例中，原始图像和移位后图像在人眼融合期内顺序地显示。
[0013]在另一个附加实施例中，图像移位是垂直移位或水平移位中的一个。
[0014]在另一个附加实施例中，至少一个图像移位包括垂直移位和水平移位。
[0015]再次在另一个实施例中，可切换光栅记录在全息聚合物分散的可切换布拉格光栅中。
[0016]再次在另一个实施例中，至少一个可切换光栅设置在还包括非切换光栅的波导中。
[0017]在又一个实施例中，至少一个可切换光栅设置在还包括折叠光栅的波导中。
[0018]在又一个实施例中，至少一个可切换光栅包括多路复用波长或角带宽中的至少一个的至少一个光栅。
[0019]在又一另外的实施例中，设备形成HMD、HUD、眼睛从属显示器、动态聚焦显示器或光场显示器的一部分。
[0020]在又一附加实施例中，图像投影仪还包括微型显示面板。
[0021]再次在又一个实施例中，图像投影仪通过棱镜或光栅中的一个光学地耦合到第一光栅和第三光栅。
[0022]再次在又一个实施例中，设备还包括照明均化器。
[0023]在又一个实施例中，光栅中的至少一个是滚动的k
‑
向量光栅。
[0024]在又一个实施例中，波导还包括输入耦合器、折叠光栅和输出耦合器。
[0025]再次另一个实施例包括一种倍增波导显示器的分辨率的方法，该方法包括提供图像投影仪和图像处理器；提供包含第一可切换光栅、第二可切换光栅、第三可切换光栅和第四可切换光栅的波导，其中第一光栅与第三光栅基本重叠并且第二光栅与第四光栅基本重叠，其中每个光栅都具有用于对入射光施加角移位的光学规格(prescription)；选择像素移位(N+1/2)乘以P，其中N是大于或等于零的整数，并且P为像素维度；使用图像处理器计算移位后的图像；将移位后的图像写入图像投影仪；将第一可切换光栅和第三可切换光栅中的一个以及第二可切换光栅和第四可切换光栅中的一个切换为其衍射状态；经由衍射的第一可切换光栅或第三可切换光栅将移位后的图像光耦合到波导中；经由衍射的第二可切换光栅或第四可切换光栅以由衍射的可切换光栅的规格确定的像素移位将图像光耦合出波
导。
[0026]附加的实施例和特征部分地在下面的描述中阐述，并且在阅读说明书时对于本领域技术人员将部分地变得显而易见，或者可以通过实施本专利技术而获悉。通过参考构成本公开的一部分的说明书和附图的其余部分，可以实现对本专利技术的本质和优点的进一步理解。
附图说明
[0027]参考以下附图和数据图将更充分地理解本描述，这些附图和数据图作为本专利技术的示例性实施例呈现，并且不应解释为对本专利技术范围的完整阐述。
[0028]图1A和图1B概念性地图示了根据本专利技术实施例的分辨率倍增波导装置的两个操作状态的示意性横截面图。
[0029]图2概念性地图示了根据本专利技术实施例的分辨率倍增波导装置的示意性横截面图。
[0030]图3A概念性地图示了根据本专利技术实施例的与波导显示器光学接口的分辨率倍增波导装置的第一操作状态的示意性横截面图。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于倍增显示器分辨率的设备，所述设备包括：图像投影仪，用于将来自像素化图像源的像素的光引导到唯一的角方向；图像处理器，用于计算原始图像和在预定义方向上的至少一个图像移位，以由所述图像投影仪顺序显示；以及至少一个可切换光栅，可在光学耦合到所述图像投影仪的衍射状态和非衍射状态之间切换，其中，所述至少一个可切换光栅具有用于传播所述原始图像的光的第一配置和用于传播具有与在所述预定义方向上的图像移位对应的角位移的移位后图像的光的至少一个配置。2.如权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个可切换光栅设置在至少一个波导内。3.如权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个可切换光栅包括第一光栅、第二光栅、第三光栅、第四光栅，其中第一光栅与第三光栅重叠，并且第二光栅与第四光栅重叠，其中第一光栅和第三光栅充当输入耦合器并且第二光栅和第四光栅充当输出耦合器，其中第一配置由处于其衍射状态的第一光栅或第三光栅中的一个以及第二光栅或第四光栅中的一个提供，并且其中用于传播移位后图像的光的所述至少一个配置由第一光栅、第二光栅、第三光栅和第四光栅的衍射状态的至少一个其...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：迪吉伦斯公司，
类型：发明
国别省市：