[发明专利]用于驱动显示设备的系统和方法

说明书

本发明公开了一种实现在显示设备中减少余晖和/或减少延迟的棋盘渲染和锯齿渲染系统和方法。在操作中，处理器执行用于在显示器上显示图像的指令。该操作包括：利用脉宽调制(PWM)方法驱动显示器的一组像素，该PWM方法产生由PWM引起的多个脉冲；在预定时段内使用第一脉冲激励与第一帧相关联的第一像素；在激励第一脉冲的时段内对第二脉冲进行锯齿化。

对相关申请的引用

本申请要求于2017年6月22日提交的美国专利申请62/523,717的优先权。

技术领域

本发明涉及一种显示设备。更具体地说，本发明涉及一种用于驱动显示设备的系统和方法。

背景技术

头戴式显示器用于渲染图像，以显示映射到观看者的透视坐标系的物体，例如在使用虚拟、增强和混合现实系统的情况中。例如，这样的系统要求头部的运动不会引起伪影，例如模糊、色乱(例如明亮物体与暗色背景对比的红、绿、蓝彩虹色晕)、立体深度调制(例如物体相对于距观看者的距离似乎不稳定)、以及相关的时空问题。这些问题是由在显示器上渲染物体的方式不能将光正确地整合在观看者的相应眼睛的视网膜上引起的。

可能出现在图像中的伪影的例子例如包括模糊和色晕伪影。当观看者的头部移动时，模糊伪影可能使置于诸如虚拟现实等应用中的图像的一部分或整个图像变得模糊。在头部运动期间，必须在显示器上沿相反方向移动静止的虚拟物体，以使其看起来是静止的。例如，在观看者在头部运动期间跟踪虚拟静止物体的情况下，在观看者的跟踪物体的能力范围之内，虚拟静止物体聚焦在观看者的视网膜上。在完美系统中，随着时间的推移，物体在每个视网膜上变得静止。若图像的显示发生在视频帧时间的很大部分期间，对于现有技术系统的典型帧速率来说，在头部移动时虚拟静止物体在该时间内会在显示器上保持静止，导致物体移过观看者的视网膜。在每帧内移过观看者的视网膜并在多帧内如此重复的物体会被感知为模糊的(例如表现为每个物体在不同位置随时间的积分)。

例如，在颜色顺序成像系统中渲染的图像中可能出现色晕伪影。例如，可使用单个成像器(例如单个装置)按时间分别渲染红色、绿色和蓝色。这称为颜色顺序渲染。在头戴式应用中，由于头部的运动，红、绿、蓝图像通常在观看者的视网膜上以不同的配准方式呈现。因此能够看到这些单独的颜色，尤其是沿着白色和黑色的边界。因此，图像中的物体的余晖很长，并且具有位置误差的物体在视网膜上的叠加可能导致色晕伪影。

硅基液晶(LCoS)器件具有较长的液晶上升和下降时间，因此难以产生具有短余晖的图像。此外，对于需要成本足够低的高对比度器件的AR、VR、MR应用，LCoS器件通常太慢。一部分速度问题与液晶上升和下降时间过长有关。另一部分速度问题与设备的电子驱动装置以及将所有像素电极的驱动电压从一个电压改变到另一个电压所需的时间有关。此外，在传统上，还存在着缩短渲染时间与成像器位深之间的权衡。

而且，若在头部运动、物体操控或其他观看者的动作、以及与这些动作对应的显示结果之间存在滞后，则这种滞后会变得明显，并且通常是令人反感的。由于跟踪观看者和其他物体、更新真实和虚拟物体的内部模型、对立体或三维(3D)全息数字视频数据进行渲染，以及将视频数据发送到显示器所需的处理，可能会出现这种滞后。当发送视频数据的带宽和帧速率不够时，可能会观察到运动伪影。系统的带宽还可能受成本和系统考虑因素的限制，例如，系绳系统的庞大电缆等。带宽问题可能导致与显示设备或系统相关的延迟问题。

发明内容

本发明涉及图像数据处理、棋盘渲染(checkerboarding)和/或锯齿渲染(serration)系统和/或用于驱动显示设备的方法等，目的是实现减少延迟、余晖和/或带宽。本发明的棋盘渲染和/或锯齿渲染系统和/或方法实现了可在需要短余晖和/或短延迟的系统(例如头戴式显示系统和/或方法)中使用的输出。

应理解，上文的总体说明和下文的详细说明都仅是示例性和说明性的，仅用于提供由所附权利要求限定的本发明的进一步解释。

附图说明