[发明专利]在增强现实显示器中利用激光束扫描的多平面投影

说明书

本公开涉及在增强现实显示器中利用激光束扫描的多平面投影。一种图像投影系统，包括第一发射器，被配置为生成第一光束；第一准直透镜，被配置为接收第一光束并且生成待被投影到眼睛上的第一准直光束，以渲染在第一投影平面处感知的第一投影图像；第二发射器，被配置为生成第二光束；第二准直透镜，被配置为接收第二光束并且生成待被投影到眼睛上的第二准直光束，以渲染在第二投影平面处感知的第二投影图像；第一光束组合器，被配置为在组合传输路径上传输第一准直光束和第二准直光束；以及扫描器，被配置为根据扫描图案使第一准直光束和第二准直光束转向，以将第一投影图像和第二投影图像渲染到眼睛上。

技术领域

本公开总体涉及图像投影系统。更具体地，涉及在增强现实显示器中利用激光束扫描的多平面投影。

背景技术

增强现实(AR)是一种通过将数字内容覆盖在物理环境上来增强移动设备屏幕上的物理环境的技术。它将数字元素添加到实时视图中。例如，所捕获的环境片段利用叠加在其上的数字信息来增强。因此，数字内容被叠加到所捕获的环境片段上，以在视觉上向用户提供附加信息。数字内容可以显示在透明基板或显示器上，诸如智能眼镜、智能隐形眼镜、平视显示器(HUD)和头戴式显示器(HMD)，或直接投影到用户的视网膜上，如虚拟视网膜显示器就是这种情况。

虚拟现实(VR)是一种用计算机生成的虚拟环境完全取代用户的真实世界环境的技术。因此，向用户呈现完全数字化的环境。特别是，计算机生成的立体视觉完全围绕用户。在VR模拟环境中，可以使用提供360度视场的VR耳机。

混合现实(MR)体验结合了AR和VR两者的元素，使得真实世界和数字对象交互。这里，真实世界环境与虚拟环境相融合。

这些技术以及增强用户感官的其他技术可以称为扩展现实(XR)技术。XR技术的一个现有问题出现在聚散调节冲突时。当眼睛调节与立体投影显示中的眼睛聚散未对准时，就会发生这种类型的冲突。这会使用户感到厌恶或恶心。XR技术的另一现有问题被称为焦点竞争，其中虚拟对象与真实对象竞争焦点注意力。焦点竞争会导致对象失焦，并且可能由于频繁的眼睛重新聚焦而进一步导致眼睛疲劳和用户疲乏。为了避免这种情况，应当在正确的虚拟距离处进行无缝虚拟对象插入，以避免在从真实对象跳转到虚拟对象时眼睛重新聚焦。然而，当前系统的局限性在于它们需要庞大的投影透镜并且需要时分复用，这表示它们不能在不同虚拟距离或多个虚拟平面处同时投影多个对象(即，在特定时间只能投影一个虚拟距离)。

为了增强XR技术的用户体验并且解决上述问题中的一个或多个，使用激光束扫描实现多平面投影可能是有益的。

发明内容

一个或多个实施例提供了一种图像投影系统，该图像投影系统包括：被配置为生成与第一投影平面相对应的第一光束并且沿着第一传输路径传输第一光束的第一发射器；布置在第一传输路径上的第一准直透镜，第一准直透镜被配置为接收第一光束并且生成待被投影到眼睛上的第一准直光束，以渲染在第一投影平面处感知的第一投影图像；被配置为生成与不同于第一投影平面的第二投影平面相对应的第二光束并且沿着第二传输路径传输第二光束的第二发射器；布置在第二传输路径上的第二准直透镜，第二准直透镜被配置为接收第二光束并且生成待被投影到眼睛上的第二准直光束，以渲染在第二投影平面处感知的第二投影图像；布置在第一传输路径和第二传输路径的交点处的第一光束组合器，第一光束组合器被配置为在组合传输路径上传输第一准直光束和第二准直光束；以及布置在组合传输路径上的扫描器，扫描器被配置为接收第一准直光束和第二准直光束，并且根据扫描图案使第一准直光束和第二准直光束转向，以将第一投影图像和第二投影图像渲染到眼睛上。