[发明专利]虚拟/增强现实系统中的偏振保持光纤

说明书

本发明涉及虚拟/增强现实系统中的偏振保持光纤。一种用于由终端用户使用的虚拟图像生成系统的显示子系统包括：显示器；光纤，其具有偏振保持(PM)传输光纤部和非PM扫描光纤部；光源，其被配置为将线性偏振光束注入所述传输光纤部中，使得所述线性偏振光束从所述扫描光纤部发射；机械扫描驱动组件，所述扫描光纤部被固定在该机械扫描驱动组件中，其中所述机械扫描驱动组件被配置为使所述扫描光纤部移位以扫描所发射的光束；以及显示器，其被配置为接收所扫描的光束并为所述终端用户生成图像。

本申请是申请日为2017年1月19日、PCT国际申请号为PCT/US2017/014138、中国国家阶段申请号为201780007235.5、发明名称为“虚拟/增强现实系统中的偏振保持光纤”的申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及被配置为便于用于一个或多个用户的交互式虚拟或增强现实环境的系统和方法。

背景技术

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”体验的系统的发展，其中数字再现的图像或其部分以其看起来是真实的或者可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实(VR)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其它实际的真实世界的视觉输入不透明，而增强现实(AR)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现作为对终端用户周围的实际世界的可视化的增强。

例如，参考图1，描绘了增强现实场景4，其中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8为特征的真实世界公园状设置6。除了这些项目之外，AR技术的终端用户同样感知到他“看到”站在真实世界平台8上的机器人雕像10，以及飞过的卡通式化身角色12，该化身角色看起来是大黄蜂的化身，即使这些元素10、12在真实世界中不存在。事实证明，人类的视觉感知系统是非常复杂的，并且产生有助于连同其他虚拟或真实世界的图像元素一起的虚拟图像元素的舒适、自然、丰富呈现是具有挑战性的。

VR和AR系统通常利用至少松散地耦接到用户头部的头戴式显示器(或头盔式显示器或智能眼镜)，并且因此在终端用户的头部移动时移动。如果显示子系统检测到终端用户的头部运动，则可以更新正显示的数据，以考虑头部姿态(即用户头部的取向和/或位置)的变化。

作为示例，如果佩戴头戴式显示器的用户在显示器上观看三维(3D)对象的虚拟表示并且在3D对象出现的区域周围走动，则该3D对象可以对于每一个视点被重新渲染，给终端用户他或她在占据真实空间的对象周围走动的感觉。如果头戴式显示器被用于在虚拟空间(例如，丰富的虚拟世界)内呈现多个对象，则头部姿态的测量可用于重新渲染场景以匹配终端用户的动态变化的头部位置和取向并提供增强的在虚拟空间中的沉浸感。

使能AR(即，现实和虚拟元素的同时观看)的头戴式显示器可以具有几种不同类型的配置。在通常被称为“视频透视”显示器的一个这种配置中，相机捕捉真实场景的元素，计算系统将虚拟元素叠加到捕捉的真实场景上，并且非透明显示器将合成图像呈现给眼睛。另一种配置通常被称为“光学透视”显示器，其中终端用户可以透视显示子系统中的透明(或半透明)元素以直接观看来自环境中真实对象的光。通常被称为“合成器”的透明元素将来自显示器的光叠加在终端用户对真实世界的视图之上。

VR和AR系统通常利用具有投影子系统和位于终端用户的视场前方的显示表面的显示子系统，投影子系统顺序地将图像帧投影在该显示表面上。在真实的三维系统中，显示表面的深度可以以帧率或子帧率控制。投影子系统可以包括：一个或多个光纤，来自一个或多个光源的光以限定的图案发射不同颜色的光到该一个或多个光纤中；以及扫描设备，其以预定图案扫描光纤以创建顺序地向终端用户显示的图像帧。