[发明专利]具有凝视自适应分辨率增强的显示器

说明书

一种显示装置包括像素化显示器、眼睛跟踪系统和分段分辨率增强器件，该分段分辨率增强器件耦合到眼睛跟踪系统，并且可操作来选择性地增强电子显示器在凝视方向上的有效图像分辨率。分段分辨率增强器件可以包括与偏振光栅串联的偏振开关，偏振光栅和偏振开关中的至少一个是分段的，用于在显示帧的同时在偏移位置之间移位凝视方向上的图像像素。

技术领域

本公开大体上涉及光学显示系统和器件，尤其涉及头戴式显示器(HMD)及其组件。

背景

HMD用于向用户呈现虚拟场景，或者用虚拟信息或虚拟对象来增强真实场景。HMD通常包括像素化电子显示器，其通过选择性地将显示像素和/或彩色子像素激发到不同程度的亮度来显示图像。每单位面积的显示像素数或像素密度定义了显示器的原始分辨率(native resolution)。可以存在成像光学器件，其以放大倍数向用户呈现显示的图像，从而为用户放大显示像素。

具有正常视觉敏锐度(acuity)(通常被确定为20/20的视力)的人可以区分以一弧分(1’)的角度分开的两个点，这是在中央凹(foveola)中观察到的最敏锐的视力。在中央凹的大约+/-10°范围内，视觉敏锐度下降到20/100，这对应于5’的分辨角。因此，如果图像中两个像素发射的光线以彼此之间小至1’的角度进入眼睛，那么具有20/20视力的典型人眼可以分辨这两个像素。然而，电子显示器的像素密度可能不足以直接支持人眼的极限分辨率；例如，由典型的HDM中使用的电子显示器的相邻像素发射的光线可能以大于1’的角度进入眼睛，并且用户对所显示图像的感知可能因此受到影响。此外，一些显示器具有相对小的发光区域，这些发光区域被没有光发出的间隙区域(interstitial area)所包围。这些间隙区域通常是暗的，并且当观看者能够在视觉上分辨像素的暗区域和有源区域时，可能导致被称为纱门(screen door)的视觉伪像。

附图简述

将参照表示其优选实施例的附图更详细地描述本文公开的实施例，在附图中相同的元件用相同的附图标记表示，并且其中：

图1A是液晶(LC)偏振器件的示意性等轴视图；

图1B是电控有源LC器件的示意性侧视图；

图1C是LC Pancharatnam Berry相位(PBP)光栅的平面示意图；

图1D是示出LC PBP光栅的操作的示意图；

图2A是电子显示器的像素阵列的4×4像素区域的示意图，示出了像素有源区域之间的间隙空间；

图2B是示出图2A的像素阵列的4×4像素区域的图像的示意图，该图像可以在显示系统中以放大倍数和/或有源区域尺寸校正而形成；

图3A是示出具有针对中心凝视方向(gaze direction)的凝视自适应分辨率增强的眼睛敏锐度显示系统的示意图；

图3B是示出图3A的眼睛敏锐度显示系统的示意图，该系统针对指向显示器周边的凝视具有凝视自适应分辨率增强；

图4A是示出电子显示器在一个像素行或列中的四个相邻像素的线性阵列的示意图；

图4B是示出通过图4A的线性像素阵列的动态图像位移(displacement)来增加有效图像像素密度的示意图；

图4C是示出图4A的线性像素阵列的动态图像位移用于缺陷像素校正的示意图；

图4D是示出通过3×3像素阵列中的动态图像位移而组合的分辨率增强和像素校正的示意图；

图5是用于电子显示器的凝视自适应操作以向观看者提供有效的图像分辨率增强的方法的流程图；

图6是示出图3A的眼睛敏锐度显示系统的实施例的示意图，该系统具有用于凝视自适应分辨率增强的分段分辨率增强器件(SRED)；