[发明专利]超高分辨率扫描光纤显示器

说明书

一个实施例涉及一种用于扫描电磁成像辐射的紧凑系统，包括第一波导和第二波导，其中每一个是可操作地被耦合到至少一个电磁辐射源并被配置以致于来自于所述第一和第二波导的输出是亮度调制的并且使扫描沿一个或多个轴被扫描以至少形成图像的一部分。

相关申请数据

本申请要求2013年1月15日提交的基于35 U.S.C.§119的美国临时申请号NO.61/752,972的权益。前述申请在此通过引用以其整体并入到本申请中。

技术领域

本发明通常涉及用于在捕获和/或投影图像中使用的紧凑成像系统，而且更具体而言，涉及通过多个光纤芯参与图像处理的配置。

背景技术

对于军事人员、以及平民、飞行员，情境感知具有首要重要性。例如可控飞行撞地(CFIT)事故源于缺少关于即将发生与环境的灾难性碰撞的信息。飞行员的通过驾驶舱的视野可能会受到能见度条件(黑夜、恶劣的天气)，或者由于对通过窗帘或座舱罩的电子制暗有意地模糊视野以防范定向能威胁的需求的阻碍。

关于飞机系统的状态、飞行路径、高度、空气速度、姿态、和许多其它飞行参数的信息对于总体情境感知也是重要的。另外，现在具有大量数据通过非机载或机载数据库对飞行员是可获得的，如驾驶舱中的实时信息(RTIC)的概念，包括但不限于天气信息、敌对力量的位置、空对空和地面对空的威胁、任务信息、和地形细节。另一信息源来自高分辨率机载传感器，例如，前视红外(FLIR)和夜视传感器。可获得数据的大量流入可通过头下显示器(HDD)、头上显示器(HUD)或者两者的一些结合呈现给工作人员。HDD具有飞行员头向下而非参与并专注于驾驶舱外的景象的明显缺点。HUD的缺点在于信息仅通过通常固定在飞机的视轴(bore sight)上的眼盒(eyebox)可见的。

光学地传递来自于一个或多个头盔安装微显示器的输出以在飞行员的视场(FOV)中显示图像的头戴显示器(HMD)允许飞行员保持专注驾驶舱外，同时呈现相关情境数据作为覆盖在视觉场景的顶部的视觉线索或符号，或甚至在受损的能见度的情况下作为驾驶舱外地形和场景的充分人工渲染。因为显示系统随飞行员头部移动，他/她可以始终在他们视场(FOV)中保持显示的信息。

为了充分利用人类视觉系统的广阔能力，HMD应该提供大的水平和垂直FOV、高的空间分辨率、和大的颜色深度。另外，亮度(luminance)是非常重要的，因为透视显示器必须足够亮以便针对高眩光背景清楚地显示信息。飞机空速、附近快速移动的物体和信息、以及飞行员的快速头部运动意味着高帧率也是必要的。

HMD的FOV可以由微显示器图像尺寸和观察光学部件共同确定。人类视觉系统具有总共约200°水平乘130°垂直的FOV，但是大部分HMD提供40°FOV的数量级。对于合成的视觉应用，其中大量的可操作数据是可获得的，一个更大的接近人类视觉能力的视场将使能外围视觉线索的呈现，其减少飞行员的头部扫描并增加他们的自我稳定性的感知。约50-60弧秒的角分辨率是对于20/20视敏度性能的阈值，并且其由微显示器的像素密度确定。为了最佳匹配平均人类视觉系统的能力，HMD应该提供跨过40°乘40°FOV的20/20的视敏度，因此在50弧秒的角分辨率下，其等于大约8百万像素(Mpx)。为将其增加到期望的120°乘80°FOV将需要将近50Mpx。

由于现今具有许多HMD系统在使用，它们中的许多围绕具有为该显示器尺寸设计的传递和观察光学部件的12mm对角图像源被标准化，在该包封中适配新的显示技术并且与已经存在的微显示器基本可以互换以便达到最大的利用是有用的。

为了在该12mm格式中适配8MPX，像素尺寸可以是3微米或更小。在HMD微型显示技术中本领域的现状不能以所需要的高帧率提供足够的分辨率和FOV来为将来的飞行员HMD提供最小期望(20/20敏度)的视觉要求。目前部署的图像源例如AMOLED、AM-LCD、和LCOS的像素密度受最小可实现像素尺寸限制。对于这些技术的每一个，彩色显示器需要3个并排元件，进一步限制了有效像素间距和结果角分辨率，所以新的使能技术必须被开发。