[发明专利]动态菲涅尔投影仪

说明书

一种用于生成多深度图像序列的系统包括调制阵列。调制阵列包括多个光调制器，所述光调制器可将入射在调制器上的光移位多个度。所述多个光调制器可根据调制位移图案协调地移位光。所述调制位移图案可以被配置为将入射光聚焦到体素上或形成3D图像。可以使一个或多个调制位移图案改变或循环通过，以将一个或多个图像深度平面中的一个或多个图像对象光栅化。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年1月7日提交的序列号为62/276,099、名称为“DYNAMIC FRESNELPROJECTOR(动态菲涅尔投影仪)”、代理案卷号为ML.30033.00的美国临时专利申请的优先权。上述专利申请的全部内容通过引用明确地并入此文。

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”体验的系统的开发，其中数字再现的图像或其部分被呈现给用户并可以被感知为真实的。虚拟现实(“VR”)场景通常涉及以对其它实际的真实世界视觉输入不透明的方式呈现数字或虚拟图像信息。增强现实“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，作为对用户周围现实世界的可视化的增强。

例如，参照图1A，示出了增强现实场景100，其中，AR技术设备的用户看到以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台104为特征的真实世界公园状设置102。除了这些项之外，AR技术的用户还感知他/她“看到”站在真实世界平台104上的机器人雕像106，以及正在飞行的卡通式的化身角色108，尽管这些元素在真实世界中不存在。事实证明，人类视觉感知系统非常复杂，产生有助于虚拟图像元素在其他虚拟或现实世界图像元素中舒适、自然感觉、丰富的呈现的VR或AR技术是具有挑战性的。

参照图1B，已经开发了立体可穿戴眼镜112式配置，其一般以两个显示器(例如，114a、114b)为特征，这两个显示器被配置为显示具有稍微不同的元素呈现的图像，使得人类视觉系统感知到三维透视图。已经发现这类配置由于在三维中感知图像所必需克服的聚散度(vergence)与调节(accommodation)之间的失配而使许多用户不舒适。实际上，一些用户不能耐受立体配置。另外，在一些成像设备中，(例如，为显示器114a、114b)处理图像的一个或多个成像模块116可被集成到设备中。为了保持设备“可穿戴”，成像模块116通常一定是小的，因此可能存在图像质量与设备尺寸之间的权衡。例如，较大的成像模块可以在显示器(114a、114b)上产生较高质量的图像输出，同时导致眼镜112笨重和/或沉重。

参照图1C，以角膜120、虹膜122、晶状体124、巩膜126、脉络膜层128、黄斑130、视网膜132和通向大脑的视神经通路134为特征示出了人眼118的简化截面图。黄斑是视网膜的中心，被用于看中等细节。在黄斑的中心是“中心凹(fovea)”，其被用于看最精细的细节。中心凹包含比视网膜的任何其他部分更多的感光体(每视度约120个视锥)。

人类视觉系统不是被动传感器型的系统。人类视觉系统被配置为主动扫描环境。以某种程度上类似于用平板扫描仪扫描图像或用手指从纸上读取盲文的方式，眼睛的感光体响应于刺激的变化而触发，而不是持续地响应于持续的刺激状态。因此，需要向大脑呈现感光体信息的动作(如线性扫描仪阵列在平板扫描仪中扫过一张纸的动作，或手指划过压印在纸上的盲文字的动作)。

实际上，用诸如眼镜蛇毒液之类的用于麻痹眼睛肌肉的物质进行的实验已经表明，如果在他/她的眼睛张开的情况下定位，用由毒液导致麻痹的眼睛观看静止的场景，则受试人将会经历失明。换言之，在没有刺激变化的情况下，感光体不向大脑提供输入，并经历失明。据信，这至少是一个原因：即，正常人的眼睛已经被观察到在所谓的“微跳视”的左右运动中前后移动或抖动。

如上所述，视网膜的中心凹包含最大密度的感光体，并且，虽然人类通常认为他们在其整个视野中具有高分辨率的可视化能力，但他们通常实际上只有小的高分辨率中心以及对用中心凹新近捕获到的高分辨率信息的持久记忆，人类在该小的高分辨率中心周围大量机械扫掠。