[发明专利]用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法

说明书

集成显示器分辨率倍增解决方案的系统可以通过多种不同方式实现。在许多实施例中，系统包括：用于投影图像光的图像投影仪、用于计算原始图像和在预定义方向上移位的至少一个图像的图像处理器，以及至少一个能够在衍射状态和非衍射状态之间切换的可切换光栅。在一些实施例中，可切换光栅光学耦合到图像投影仪。在许多实施例中，可切换光栅具有用于传播原始图像的光的第一配置和用于传播具有与在预定义方向上的图像移位对应的角位移的移位后图像的光的至少一个其它配置。通过在人眼融合期内顺序地显示原始图像和移位后图像，可以倍增显示器分辨率。

技术领域

本发明一般而言涉及显示器，并且更具体地涉及用于倍增(multiplying)像素化(pixelated)显示器的分辨率的全息装置。

背景技术

波导可以称为具有限制和引导波的能力的结构(即，限制波可以在其中传播的空间区域)。一个子类包括光波导，它是能够引导电磁波的结构，通常是那些在可见光谱中的电磁波。波导结构可以被设计成使用许多不同的机制来控制波的传播路径。例如，可以将平面波导设计成利用衍射光栅衍射入射光并将入射光耦合到波导结构中，使得入射耦合光可以经由全内反射(“TIR”)在平面结构内继续传播。

制造波导可以包括允许在波导内记录全息光学元件的材料系统的使用。一类这样的材料包括聚合物分散的液晶(“PDLC”)混合物，它是包含可光聚合单体和液晶的混合物。这样的混合物的另一个子类包括全息聚合物分散的液晶(“HPDLC”)混合物。可以将诸如体积相位光栅之类的全息光学元件，通过用两个相互相干的激光束照明材料记录在这种液体混合物中。在记录处理期间，单体聚合和混合物进行光聚合诱导的相分离，从而创建液晶微滴密集填充的区域，其间散布着透明聚合物区域。交替的富含液晶区域和缺乏液晶区域形成光栅的条纹平面。

可以考虑将诸如上述的波导光学器件用于一系列显示器和传感器应用。在许多应用中，包含一个或多个编码多种光学功能的光栅层的波导可以使用各种波导体系架构和材料系统来实现，从而在增强现实(“AR”)和虚拟现实(“VR”)的近眼显示器、航空和公路运输的紧凑型平视显示器(“HUD”)以及用于生物识别和激光雷达(“LIDAR”)应用的传感器领域实现新的创新。

发明内容

一个实施例包括一种用于倍增显示器分辨率的设备，该设备包括：图像投影仪，用于将来自像素化图像源的像素的光引导到唯一的角方向；图像处理器，用于计算原始图像和在预定义方向上的至少一个图像移位，以由图像投影仪顺序地显示；以及至少一个可切换光栅，可在光学耦合到图像投影仪的衍射状态和非衍射状态之间切换，其中，至少一个可切换光栅具有用于传播原始图像的光的第一配置和用于传播具有与在预定义方向上的图像移位对应的角位移的移位后图像的光的至少一个配置。

在另一个实施例中，至少一个可切换光栅设置在至少一个波导内。

在另一个实施例中，至少一个可切换光栅包括第一光栅、第二光栅、第三光栅、第四光栅，其中第一光栅与第三光栅重叠并且第二光栅与第四光栅重叠，其中第一光栅和第三光栅充当输入耦合器并且第二光栅和第四光栅充当输出耦合器，其中第一配置由处于其衍射状态的第一光栅或第三光栅中的一个以及第二光栅或第四光栅中的一个提供，并且其中用于传播移位后图像的光的至少一个配置由第一光栅、第二光栅、第三光栅和第四光栅的衍射状态的至少一个其它组合提供。

在又一个实施例中，第一光栅和第二光栅设置在波导内的第一层中，第三光栅和第四光栅设置在波导内的第二层中。

在又一个实施例中，至少一个可切换光栅包括设置在第一波导中的第一光栅和第二光栅以及设置在第二波导中的第三光栅和第四光栅，其中第一光栅与第三光栅重叠并且第二光栅与第四光栅重叠，其中第一光栅和第三光栅充当输入耦合器并且第二光栅和第四光栅充当输出耦合器，其中当第一光栅和第二光栅处于其衍射状态时提供第一配置，并且其中当第一光栅和第二光栅处于其非衍射状态时提供第二配置。

在又一个实施例中，图像移位等于(N+1/2)乘以像素维度，其中N是整数。