RU2826225C1 - Head display device - Google Patents
Head display device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2826225C1 RU2826225C1 RU2023101350A RU2023101350A RU2826225C1 RU 2826225 C1 RU2826225 C1 RU 2826225C1 RU 2023101350 A RU2023101350 A RU 2023101350A RU 2023101350 A RU2023101350 A RU 2023101350A RU 2826225 C1 RU2826225 C1 RU 2826225C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segments
- display
- clusters
- display device
- pixel elements
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к головному дисплейному (HMD, head-mounted display) устройству.The present invention relates to a head-mounted display (HMD) device.
Уровень техникиState of the art
Головные дисплейные устройства могут быть полезны для применений с дополненной реальностью. В обычных головных дисплейных устройствах (см., например, WO 2014/063716 А1) прозрачный листовой элемент снабжен массивом пиксельных элементов, которые могут приводиться в действие для отображения визуальных представлений, например, в виде цифр, символов, значков, фигур, графики, текста или других представлений изображений. Визуальное представление, далее также кратко именуемое «изображение», в традиционном уровне техники передается глазу пользователя головного дисплейного устройства с помощью системы оптических структур, обладающих эффектом линзы и/или эффектом зеркала. Оптические структуры сформированы вместе с пиксельными элементами на прозрачном листовом элементе и обладают коллимирующим эффектом для световых пучков, выходящих из пиксельных элементов. Изображение, отображаемое пиксельными элементами, может представлять, например, информативные сведения или может представлять собой изобразительный объект без информативного содержания. Пиксельные элементы распределены по прозрачному листовому элементу в области листа, расположенной в пределах поля зрения глаза или глаз пользователя головного дисплейного устройства, и оставляют достаточно места для того, чтобы пользователь мог видеть реальное изображение физического мира через прозрачный листовой элемент в дополнение к изображению, отображаемому пиксельными элементами.Head-mounted display devices may be useful for augmented reality applications. In conventional head-mounted display devices (see, for example, WO 2014/063716 A1), a transparent sheet element is provided with an array of pixel elements that can be actuated to display visual representations, such as numbers, symbols, icons, figures, graphics, text or other image representations. The visual representation, hereinafter also briefly referred to as an "image", is transmitted to the eye of the user of the head-mounted display device in the conventional art by means of a system of optical structures having a lens effect and/or a mirror effect. The optical structures are formed together with the pixel elements on the transparent sheet element and have a collimating effect for the light beams emerging from the pixel elements. The image displayed by the pixel elements may represent, for example, informational data or may represent a pictorial object without informational content. The pixel elements are distributed over a transparent sheet element in an area of the sheet located within the field of view of the eye or eyes of the user of the head-mounted display device and leave sufficient space for the user to see a real image of the physical world through the transparent sheet element in addition to the image displayed by the pixel elements.
Одна из проблем, связанных с головными дисплейными устройствами, заключается в обеспечении возможности пользователя головного дисплейного устройства видеть четкое (т.е. сфокусированное) изображение дополненной реальности, несмотря на неизбежное вращательное движение глаз.One of the challenges associated with head-mounted display devices is ensuring that the user of the head-mounted display device can see a clear (i.e., in focus) augmented reality image despite the inevitable rotational eye movement.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Ввиду вышеуказанного, целью раскрытых в настоящем документе вариантов осуществления изобретения является обеспечение головного дисплейного устройства, позволяющего пользователю наблюдать четкое изображение дополненной реальности при различных положениях вращения его глаз.In view of the above, the purpose of the embodiments of the invention disclosed herein is to provide a head-mounted display device that allows a user to view a clear image of augmented reality at various positions of rotation of his eyes.
Вышеуказанные и/или другие цели настоящего изобретения достигаются благодаря головному дисплейному устройству, определенному в прилагаемой формуле изобретения и показанному и описанному в настоящем документе.The above and/or other objects of the present invention are achieved by the head-mounted display device defined in the appended claims and shown and described herein.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечено головное дисплейное устройство, содержащее прозрачный элемент, снабженный множеством пиксельных элементов, выполненных с возможностью излучения света для отображения изображения. Множество пиксельных элементов распределены по дисплейной области прозрачного элемента таким образом, чтобы сформировать множество дисплейных сегментов. Каждый из множества дисплейных сегментов включает в себя подмножество из множества пиксельных элементов, при этом пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам, больше, чем пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами в каждом из соседних дисплейных сегментов. Дисплейное устройство дополнительно содержит управляющую схему для электрического приведения в действие каждого из множества пиксельных элементов на основании преобразования (англ. mapping) пикселей исходного изображения во множество пиксельных элементов. Управляющая схема выполнена с возможностью преобразования множества разных частей исходного изображения в соответствующие разные сегменты из множества дисплейных сегментов, при этом управляющая схема выполнена с возможностью преобразования каждой из множества разных частей изображения в соответствующий отдельный набор сегментов. Каждый набор сегментов включает в себя первый дисплейный сегмент и по меньшей мере один второй дисплейный сегмент. В некоторых вариантах осуществления между первым дисплейным сегментом и каждым из по меньшей мере одного второго дисплейного сегмента из каждого набора сегментов расположен по меньшей мере один дисплейный сегмент из по меньшей мере одного другого набора сегментов.According to some embodiments of the present invention, a head-mounted display device is provided, comprising a transparent element provided with a plurality of pixel elements configured to emit light for displaying an image. The plurality of pixel elements are distributed over a display area of the transparent element so as to form a plurality of display segments. Each of the plurality of display segments includes a subset of the plurality of pixel elements, wherein the pixel distance between adjacent pixel elements belonging to adjacent display segments is greater than the pixel distance between adjacent pixel elements in each of the adjacent display segments. The display device further comprises a control circuit for electrically driving each of the plurality of pixel elements based on the mapping of the pixels of the original image into the plurality of pixel elements. The control circuit is configured to map a plurality of different portions of the original image into corresponding different segments from the plurality of display segments, wherein the control circuit is configured to map each of the plurality of different portions of the image into a corresponding separate set of segments. Each set of segments includes a first display segment and at least one second display segment. In some embodiments, at least one display segment from at least one other set of segments is located between the first display segment and each of the at least one second display segment from each set of segments.
По меньшей мере некоторые или все из множества частей исходного изображения могут содержать единственный пиксель исходного изображения; дополнительно или альтернативно, по меньшей мере некоторые или все из множества частей исходного изображения могут, каждая, содержать множество пикселей исходного изображения. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере некоторые или все из множества частей изображения содержат столько пикселей исходного изображения, сколько пиксельных элементов входит в дисплейный сегмент.At least some or all of the plurality of parts of the original image may comprise a single pixel of the original image; additionally or alternatively, at least some or all of the plurality of parts of the original image may each comprise a plurality of pixels of the original image. In some embodiments, at least some or all of the plurality of parts of the image comprise as many pixels of the original image as there are pixel elements in the display segment.
В некоторых вариантах осуществления набор сегментов включает в себя множество вторых дисплейных сегментов, расположенных в разных направлениях от первого дисплейного сегмента. Множество вторых дисплейных сегментов могут быть распределены с одинаковым угловым промежутком вокруг первого дисплейного сегмента. Всего в наборе сегментов может быть четыре, восемь или шестнадцать вторых дисплейных сегментов.In some embodiments, the set of segments includes a plurality of second display segments located in different directions from the first display segment. The plurality of second display segments may be distributed with the same angular spacing around the first display segment. In total, the set of segments may have four, eight or sixteen second display segments.
Дисплейные сегменты могут быть расположены или не быть расположены кластеризованным образом. Варианты осуществления настоящего изобретения с кластеризованным расположением дисплейных сегментов могут обеспечить головное дисплейное устройство, содержащее прозрачный элемент, снабженный множеством пиксельных элементов, выполненных с возможностью излучения света для отображения изображения, при этом множество пиксельных элементов распределены по дисплейной области прозрачного элемента таким образом, чтобы сформировать множество дисплейных сегментов. Каждый из множества дисплейных сегментов включает в себя подмножество из множества пиксельных элементов, при этом пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам, больше, чем пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами в каждом из соседних дисплейных сегментов. Множество дисплейных сегментов распределены по дисплейной области прозрачного элемента таким образом, чтобы сформировать множество кластеров, причем каждый из множества кластеров включает в себя подмножество из множества дисплейных сегментов. Пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним кластерам, больше, чем пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам в каждом из соседних кластеров. Эти соотношения расстояний применяются по меньшей мере в одном измерении дисплейной области. В некоторых вариантах осуществления кластеры распределены в двух измерениях по дисплейной области, например, в соответствии с квадратным или параллелограммным шаблоном сетки. В таких вариантах осуществления вышеуказанные соотношения расстояний могут применяться отдельно в каждом из двух измерений. В вариантах осуществления с двумерно распределенным расположением кластеров, кластерное расстояние может быть одинаковым в каждом из двух измерений.The display segments may or may not be arranged in a clustered manner. Embodiments of the present invention with a clustered arrangement of the display segments may provide a head-mounted display device comprising a transparent element provided with a plurality of pixel elements configured to emit light for displaying an image, wherein the plurality of pixel elements are distributed over a display area of the transparent element in such a way as to form a plurality of display segments. Each of the plurality of display segments includes a subset of the plurality of pixel elements, wherein the pixel distance between adjacent pixel elements belonging to adjacent display segments is greater than the pixel distance between adjacent pixel elements in each of the adjacent display segments. The plurality of display segments are distributed over a display area of the transparent element in such a way as to form a plurality of clusters, wherein each of the plurality of clusters includes a subset of the plurality of display segments. The pixel distance between neighboring pixel elements belonging to neighboring clusters is greater than the pixel distance between neighboring pixel elements belonging to neighboring display segments in each of the neighboring clusters. These distance ratios are applied in at least one dimension of the display area. In some embodiments, the clusters are distributed in two dimensions over the display area, for example, according to a square or parallelogram grid pattern. In such embodiments, the above distance ratios can be applied separately in each of the two dimensions. In embodiments with a two-dimensionally distributed arrangement of clusters, the cluster distance can be the same in each of the two dimensions.
Каждый из вышеуказанных наборов сегментов может быть включен в соответствующий отдельный набор кластеров, при этом каждый набор кластеров включает в себя два или более кластеров. В некоторых вариантах осуществления кластеры по меньшей мере одного набора кластеров включают в себя по меньшей мере одну пару соседних кластеров. В некоторых вариантах осуществления кластеры из по меньшей мере одного набора кластеров все являются несоседними. Дисплейные сегменты из каждого набора сегментов могут располагаться в соответствующих различных позициях сегментов в каждом из кластеров по меньшей мере одного набора кластеров.Each of the above sets of segments may be included in a respective separate set of clusters, wherein each set of clusters includes two or more clusters. In some embodiments, the clusters of at least one set of clusters include at least one pair of adjacent clusters. In some embodiments, the clusters of at least one set of clusters are all non-adjacent. The display segments of each set of segments may be located in respective different segment positions in each of the clusters of at least one set of clusters.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, также обеспечено головное дисплейное устройство, содержащее прозрачный элемент, снабженный множеством пиксельных элементов, выполненных с возможностью излучения света для отображения изображения, при этом множество пиксельных элементов распределены по дисплейной области прозрачного элемента таким образом, чтобы сформировать множество дисплейных сегментов. Каждый из множества дисплейных сегментов включает в себя подмножество из множества пиксельных элементов, при этом пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам, больше, чем пиксельное расстояние между соседними пиксельными элементами в каждом из соседних дисплейных сегментов. Дисплейное устройство дополнительно содержит оптическую систему для уменьшения расходимости расходящегося светового пучка, излучаемого каждым из множества дисплейных сегментов, при этом оптическая система включает в себя множество оптических элементов, каждый из которых связан с соответствующей отдельной группой сегментов. Каждая группа сегментов включает в себя подмножество из множества дисплейных сегментов. Световой пучок, излучаемый каждым дисплейным сегментом из группы сегментов, направляется соответствующим оптическим элементом в позицию, обеспечивающую прием светового пучка на сетчатке глаза пользователя, носящего головное дисплейное устройство. Дисплейное устройство также содержит управляющую схему, выполненную с возможностью приведения в действие каждого дисплейного сегмента из набора сегментов для отображения одной и той же части (многопиксельной части или однопиксельной части) исходного изображения. Набор сегментов включает в себя два или более дисплейных сегментов из множества дисплейных сегментов, при этом каждый дисплейный сегмент из набора сегментов включен в отдельную группу сегментов.According to some embodiments of the present invention, a head-mounted display device is also provided, comprising a transparent element provided with a plurality of pixel elements configured to emit light for displaying an image, wherein the plurality of pixel elements are distributed over a display area of the transparent element in such a way as to form a plurality of display segments. Each of the plurality of display segments includes a subset of the plurality of pixel elements, wherein the pixel distance between adjacent pixel elements belonging to adjacent display segments is greater than the pixel distance between adjacent pixel elements in each of the adjacent display segments. The display device further comprises an optical system for reducing the divergence of the diverging light beam emitted by each of the plurality of display segments, wherein the optical system includes a plurality of optical elements, each of which is associated with a corresponding individual group of segments. Each group of segments includes a subset of the plurality of display segments. The light beam emitted by each display segment from the group of segments is directed by the corresponding optical element to a position ensuring the reception of the light beam on the retina of the eye of the user wearing the head display device. The display device also contains a control circuit configured to activate each display segment from the set of segments to display the same part (a multi-pixel part or a single-pixel part) of the original image. The set of segments includes two or more display segments from a plurality of display segments, wherein each display segment from the set of segments is included in a separate group of segments.
Оптические элементы могут включать в себя по меньшей мере одно из голографических и дифракционных оптических элементов. Голографические оптические элементы могут реализовывать пропускающие оптические структуры и/или отражающие оптические структуры. Дифракционные оптические элементы могут включать в себя по меньшей мере одно из микролинзовых структур, структур с микроотверстиями и микроотражающих зеркал (например, параболических зеркал).The optical elements may include at least one of holographic and diffractive optical elements. The holographic optical elements may implement transmitting optical structures and/or reflecting optical structures. The diffractive optical elements may include at least one of microlens structures, micro-hole structures, and micro-reflective mirrors (e.g., parabolic mirrors).
В вариантах осуществления, имеющих кластеризованную компоновку дисплейных сегментов, каждый из множества кластеров может соответствовать соответствующей отдельной группе сегментов. Однако следует понимать, что группировка дисплейных сегментов для установления связи каждого из множества оптических элементов с соответствующей отдельной группой сегментов не зависит от физической кластеризации дисплейных сегментов и может быть также реализована в вариантах осуществления, демонстрирующих равномерное распределение дисплейных сегментов по всей дисплейной области.In embodiments having a clustered arrangement of display segments, each of the plurality of clusters may correspond to a corresponding individual group of segments. However, it should be understood that the grouping of display segments for establishing a connection of each of the plurality of optical elements with a corresponding individual group of segments does not depend on the physical clustering of the display segments and can also be implemented in embodiments demonstrating a uniform distribution of display segments over the entire display area.
В некоторых вариантах осуществления прозрачный элемент содержит прозрачный базовый элемент (или основной корпус) в виде пластины, слайса или линзы. Дисплейная область представляет собой сплошную, непрерывную область прозрачного элемента. Головное дисплейное устройство согласно настоящему изобретению может включать более одного прозрачного элемента. Если головное дисплейное устройство включает в себя два или более прозрачных элементов с физически различными прозрачными базовыми элементами, то любое количество из двух или более прозрачных элементов может быть снабжено соответствующим множеством пиксельных элементов в соответствии с настоящим изобретением. Используемый в настоящем документе термин «прозрачный» означает не только прозрачность с четкой видимостью, но также включает в себя полупрозрачность и матовость до уровня, который еще позволяет пользователю видеть и распознавать реальный мир через прозрачный элемент.Таким образом, вместо того, чтобы определять конкретный уровень прозрачности по шкале между полной прозрачностью и полной непрозрачностью, термин «прозрачный» в контексте настоящего изобретения относится к свойству прозрачного элемента обеспечивать прохождение света в видимом диапазоне длин волн через прозрачный элемент, что позволяет пользователю головного дисплейного устройства наблюдать реальный мир через прозрачный элемент.In some embodiments, the transparent element comprises a transparent base element (or main body) in the form of a plate, slice or lens. The display area is a solid, continuous area of the transparent element. The head-mounted display device according to the present invention may include more than one transparent element. If the head-mounted display device includes two or more transparent elements with physically different transparent base elements, then any number of the two or more transparent elements may be provided with a corresponding plurality of pixel elements in accordance with the present invention. The term "transparent" as used herein means not only transparency with clear visibility, but also includes translucency and opacity to a level that still allows the user to see and recognize the real world through the transparent element. Thus, instead of defining a specific level of transparency on a scale between complete transparency and complete opacity, the term "transparent" in the context of the present invention refers to the property of a transparent element to allow light in the visible wavelength range to pass through the transparent element, which allows the user of the head-mounted display device to observe the real world through the transparent element.
Множество пиксельных элементов и множество дисплейных сегментов могут быть распределены в двух измерениях в дисплейной области. Кроме того, множество кластеров и/или множество групп сегментов могут быть распределены в двух измерениях в дисплейной области. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают по меньшей мере одно из следующего:The plurality of pixel elements and the plurality of display segments may be distributed in two dimensions in the display area. In addition, the plurality of clusters and/or the plurality of groups of segments may be distributed in two dimensions in the display area. Some embodiments of the present invention provide at least one of the following:
- множество кластеров равномерно распределены в каждом из двух измерений;- a set of clusters are uniformly distributed in each of the two dimensions;
- множество дисплейных сегментов, включенных в каждый из множества кластеров, равномерно распределены в каждом из двух измерений; и- the plurality of display segments included in each of the plurality of clusters are uniformly distributed in each of the two dimensions; and
- подмножество пиксельных элементов, включенных в каждый из множества дисплейных сегментов, равномерно распределены в каждом из двух измерений.- a subset of pixel elements included in each of the plurality of display segments are uniformly distributed in each of the two dimensions.
Шаблоны распределения кластеров, сегментов и пиксельных элементов могут быть одинаковыми или разными. Возможные двумерные шаблоны распределения по меньшей мере одного из кластеров, сегментов в кластере и пиксельных элементов в сегменте включают в себя квадратный, прямоугольный, шестиугольный, параллелограммный или треугольный шаблон сетки.The distribution patterns of the clusters, segments, and pixel elements may be the same or different. Possible two-dimensional distribution patterns of at least one of the clusters, segments in a cluster, and pixel elements in a segment include a square, rectangular, hexagonal, parallelogram, or triangular grid pattern.
В некоторых вариантах осуществления множество пиксельных элементов распределены вдоль первого направления и второго направления, которое перпендикулярно первому направлению. Каждый из дисплейных сегментов может включать в себя квадратный массив пиксельных элементов, например, массив 2×2 или 3×3 пиксельных элементов, при этом каждый из кластеров может включать в себя квадратный массив сегментов, например, массив 3x3 сегментов. Пиксельное расстояние в первом и/или втором направлениях между соседними пиксельными элементами, принадлежащими одному и тому же дисплейному сегменту, может быть одинаковым или различным для всего множества дисплейных сегментов, при этом сегментное расстояние в первом и/или втором направлениях между соседними дисплейными сегментами, принадлежащими одному и тому же кластеру дисплейных сегментов может быть одинаковым или различным во всем множестве кластеров. Подмножества пиксельных элементов каждого дисплейного сегмента расположены отстоящими друг от друга на заданное пиксельное расстояние в каждом из первого и второго направлений. Множество кластеров расположены отстоящими друг от друга на заданное кластерное расстояние в каждом из первого и второго направлений. И множество дисплейных сегментов каждого кластера расположены отстоящими друг от друга на заданное сегментное расстоянием в каждом из первого и второго направлений. Сегментное расстояние меньше, чем кластерное расстояние по меньшей мере в одном из первого и второго направлений, а пиксельное расстояние меньше, чем сегментное расстояние по меньшей мере в одном из первого и второго направлений.In some embodiments, a plurality of pixel elements are distributed along a first direction and a second direction that is perpendicular to the first direction. Each of the display segments may include a square array of pixel elements, for example, a 2x2 or 3x3 array of pixel elements, while each of the clusters may include a square array of segments, for example, a 3x3 array of segments. The pixel distance in the first and/or second directions between adjacent pixel elements belonging to the same display segment may be the same or different for the entire plurality of display segments, while the segment distance in the first and/or second directions between adjacent display segments belonging to the same cluster of display segments may be the same or different in the entire plurality of clusters. Subsets of pixel elements of each display segment are located spaced from each other by a given pixel distance in each of the first and second directions. A plurality of clusters are arranged to be spaced apart from each other by a given cluster distance in each of the first and second directions. And a plurality of display segments of each cluster are arranged to be spaced apart from each other by a given segment distance in each of the first and second directions. The segment distance is less than the cluster distance in at least one of the first and second directions, and the pixel distance is less than the segment distance in at least one of the first and second directions.
В некоторых вариантах осуществления каждый из множества пиксельных элементов выполнен с возможностью излучения света с неизменной длиной волны или выполнен с возможностью излучения света с регулируемой длиной волны. Каждый из пиксельных элементов может быть выполнен с возможностью излучения видимого света (т.е. видимого для человеческого глаза). Изменение излучаемой длины волны (длин волн) пиксельных элементов может осуществляться посредством электрического управления.In some embodiments, each of the plurality of pixel elements is configured to emit light with a fixed wavelength or is configured to emit light with an adjustable wavelength. Each of the pixel elements may be configured to emit visible light (i.e., visible to the human eye). The emitted wavelength(s) of the pixel elements may be changed by electrical control.
В некоторых вариантах осуществления дисплейное устройство содержит оптическую систему, выполненную с возможностью приема света, излучаемого множеством пиксельных элементов, и преобразования света, излучаемого пиксельными элементами каждого набора сегментов, во множество коллимированных, по существу, параллельных, пространственно относительно смещенных световых пучков, каждый из которых несет свет, исходящий от соответствующего отдельного сегмента из дисплейных сегментов набора сегментов. Таким образом, реплицируемая изобразительная информация, исходящая из одной и той же части исходного изображения, может быть доставлена глазу пользователя взаимно смещенным образом.In some embodiments, the display device comprises an optical system configured to receive light emitted by a plurality of pixel elements and to transform the light emitted by the pixel elements of each set of segments into a plurality of collimated, substantially parallel, spatially relatively offset light beams, each of which carries light emanating from a corresponding individual segment of the display segments of the set of segments. In this way, the replicated image information emanating from the same portion of the original image can be delivered to the user's eye in a mutually offset manner.
Головное дисплейное устройство согласно настоящему изобретению может быть любым дисплейным устройством, предназначенным для ношения на голове человека, и, например, может быть частью шлема или может иметь собственную опорную конструкцию для поддержки головного дисплейного устройства на голове пользователя. Такая опорная конструкция может иметь, например, вид жесткой оправы, опирающейся на уши и/или нос пользователя, или может включать в себя эластичный ремешок, огибающий голову, или текстильную ленту для завязывания вокруг головы. В некоторых вариантах осуществления головное дисплейное устройство представляет собой пару очков, или визор, или является их частью. Головное дисплейное устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено таким образом, чтобы обеспечивать множество кластеров дисплейных сегментов только перед одним глазом пользователя (т.е. человека, носящего головное дисплейное устройство) или обеспечивать соответствующие множества дисплейных сегментов перед каждым из правого глаза и левого глаза пользователя.The head-mounted display device according to the present invention may be any display device intended to be worn on a person's head, and, for example, may be part of a helmet or may have its own support structure for supporting the head-mounted display device on the user's head. Such a support structure may have, for example, the form of a rigid frame resting on the user's ears and/or nose, or may include an elastic strap encircling the head, or a textile band for tying around the head. In some embodiments, the head-mounted display device is a pair of glasses or a visor, or is a part thereof. The head-mounted display device according to the present invention may be designed to provide a plurality of clusters of display segments in front of only one eye of the user (i.e., the person wearing the head-mounted display device) or to provide corresponding pluralities of display segments in front of each of the right eye and the left eye of the user.
Прозрачный элемент представляет собой деталь или часть дисплейного устройства, обладающую прозрачностью для видимого света, так что пользователь может видеть окружающий физический мир через прозрачный элемент. Область прозрачного элемента, обладающая прозрачностью, может называться прозрачной областью. Пиксельные элементы могут быть расположены на по меньшей мере на одной внешней поверхности прозрачного основного корпуса прозрачного элемента. Основной корпус может быть выполнен, например, в виде листа, пластины или линзы. Пиксельные элементы могут быть обеспечены по меньшей мере на одной внешней поверхности основного корпуса путем прикрепления прозрачной пленки или листа, содержащего пиксельные элементы, к основному корпусу с использованием, например, приклеивания или других методов соединения.A transparent element is a detail or part of a display device that is transparent to visible light, so that the user can see the surrounding physical world through the transparent element. An area of a transparent element that is transparent can be called a transparent area. Pixel elements can be located on at least one external surface of a transparent main body of a transparent element. The main body can be made, for example, in the form of a sheet, plate or lens. Pixel elements can be provided on at least one external surface of the main body by attaching a transparent film or sheet containing pixel elements to the main body using, for example, gluing or other bonding methods.
Пиксельный элемент - это элемент для отображения монохроматического или полихроматического пикселя изображения. В монохроматическом случае каждый пиксельный элемент может включать в себя один светоизлучающий диод. В полихроматическом случае каждый пиксельный элемент может включать в себя множество индивидуально управляемых светоизлучающих диодов разных цветов (например, красного, зеленого и синего). Пиксельные элементы могут включать в себя, например, органические светоизлучающие диоды (OLED) или микро-LED или ЖК-элементы.A pixel element is an element for displaying a monochromatic or polychromatic pixel of an image. In the monochromatic case, each pixel element may include one light-emitting diode. In the polychromatic case, each pixel element may include a plurality of individually controllable light-emitting diodes of different colors (e.g., red, green, and blue). Pixel elements may include, for example, organic light-emitting diodes (OLEDs) or micro-LEDs or LCD elements.
В любом направлении распределения пиксельных элементов соседние пиксельные элементы могут иметь любое из трех расстояний одного от другого: относительно короткое внутрисегментное пиксельное расстояние; относительно более длинное внутрикластерное и межсегментное пиксельное расстояние (или просто межсегментное пиксельное расстояние в некластеризованных вариантах осуществления); и еще относительно более длинное межкластерное пиксельное расстояние (только для кластеризованных вариантов осуществления, т.е. вариантов осуществления с кластеризованным расположение дисплейных сегментов). Внутрисегментное пиксельное расстояние - это расстояние между ближайшими (то есть соседними) пиксельными элементами, принадлежащими одному и тому же дисплейному сегменту; внутрисегментное пиксельное расстояние также может называться просто пиксельным расстоянием. Внутрикластерное и межсегментное пиксельное расстояние - это расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам в пределах одного кластера (или просто между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним дисплейным сегментам в некластеризованных вариантах осуществления); это расстояние можно назвать просто сегментным расстоянием. Межкластерное пиксельное расстояние - это расстояние между соседними пиксельными элементами, принадлежащими соседним кластерам (только для кластеризованных вариантов осуществления); это расстояние можно назвать просто кластерным расстоянием. В некоторых вариантах осуществления межкластерное пиксельное расстояние можно взять в качестве репрезентативной характеристики для расстояния между соседними кластерами (т.е. кластерного расстояния), а внутрикластерное и межсегментное пиксельное расстояние можно взять в качестве репрезентативной характеристики для расстояния между соседними дисплейными сегментами, принадлежащими одному и тому же кластеру дисплейных сегментов (т.е. сегментного расстояния).In any direction of distribution of pixel elements, neighboring pixel elements may have any of three distances from one another: a relatively short intra-segment pixel distance; a relatively longer intra-cluster and inter-segment pixel distance (or simply inter-segment pixel distance in non-clustered embodiments); and an even relatively longer inter-cluster pixel distance (for clustered embodiments only, i.e., embodiments with a clustered arrangement of display segments). An intra-segment pixel distance is the distance between the closest (i.e., neighboring) pixel elements belonging to the same display segment; an intra-segment pixel distance may also be referred to simply as a pixel distance. The intra-cluster and inter-segment pixel distance is the distance between adjacent pixel elements belonging to adjacent display segments within the same cluster (or simply between adjacent pixel elements belonging to adjacent display segments in non-clustered embodiments); this distance can be referred to simply as the segment distance. The inter-cluster pixel distance is the distance between adjacent pixel elements belonging to adjacent clusters (for clustered embodiments only); this distance can be referred to simply as the cluster distance. In some embodiments, the inter-cluster pixel distance can be taken as a representative characteristic for the distance between adjacent clusters (i.e., the cluster distance), and the intra-cluster and inter-segment pixel distance can be taken as a representative characteristic for the distance between adjacent display segments belonging to the same cluster of display segments (i.e., the segment distance).
Таким образом, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают дисплейное устройство, в котором пиксельные элементы, расположенные в одном и том же дисплейном сегменте отстоят друг от друга на относительно меньшее пиксельное расстояние, тогда как дисплейные сегменты, расположенные в одном и том же кластере дисплейных сегментов, отстоят друг от друга на относительно большее сегментное расстояние, а пары соседних кластеров дисплейных сегментов отстоят друг от друга на относительно еще большее кластерное расстояние.Thus, some embodiments of the present invention provide a display device in which pixel elements located in the same display segment are spaced from each other by a relatively smaller pixel distance, while display segments located in the same cluster of display segments are spaced from each other by a relatively larger segment distance, and pairs of adjacent clusters of display segments are spaced from each other by a relatively even larger cluster distance.
В обычном головном дисплейном устройстве пиксели исходного изображения преобразуют (англ. mapped) «один-в-один» в соответствующий пиксельный элемент головного дисплейного устройства. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, наоборот, установлено преобразование «один-во-много» пикселей исходного изображения во множество пиксельных элементов. В таких вариантах осуществления один пиксель исходного изображения преобразуют в группу пиксельных элементов, так что каждый из группы пиксельных элементов отображает один и тот же пиксель. Это позволяет реализовать методы репликации луча, способные доставлять четкое изображение глазу пользователя даже при наличии вращательного движения глаз относительно головного дисплейного устройства. Используя такие методы репликации луча, можно получить большой окуляр для головного дисплейного устройства согласно настоящему изобретению. Каждая из групп пиксельных элементов расположена в отдельном дисплейном сегменте, и каждый из дисплейных сегментов, включающих в себя группу пиксельных элементов, может быть расположен в отдельном кластере или в отдельной группе сегментов (при этом каждая группа сегментов связана с отдельным оптическим элементом оптической системы). В некоторых вариантах осуществления содержимое изображения, соответствующее размеру одного дисплейного сегмента, реплицируется по всей дисплейной области несколько раз, т.е. несколько отстоящих друг от друга дисплейных сегментов (каждый из которых может быть расположен в отдельном кластере) управляются и приводятся в действие для отображения одной и той же части исходного изображения одновременно.In a conventional head-mounted display device, the pixels of the original image are mapped one-to-one into a corresponding pixel element of the head-mounted display device. In some embodiments of the present invention, on the contrary, a one-to-many mapping of the pixels of the original image into a plurality of pixel elements is established. In such embodiments, one pixel of the original image is mapped into a group of pixel elements, so that each of the group of pixel elements displays the same pixel. This allows implementing beam replication methods that are capable of delivering a clear image to the user's eye even in the presence of rotational eye movement relative to the head-mounted display device. Using such beam replication methods, it is possible to obtain a large eyepiece for the head-mounted display device according to the present invention. Each of the groups of pixel elements is located in a separate display segment, and each of the display segments that include a group of pixel elements can be located in a separate cluster or in a separate group of segments (wherein each group of segments is associated with a separate optical element of the optical system). In some embodiments, image content corresponding to the size of one display segment is replicated across the entire display area multiple times, i.e., multiple spaced display segments (each of which may be located in a separate cluster) are controlled and driven to display the same portion of the original image simultaneously.
Пиксельные элементы каждого дисплейного сегмента могут быть распределены, равномерно или неравномерно, в пределах области соответствующего дисплейного сегмента. Точно так же дисплейные сегменты каждого кластера могут быть распределены, равномерно или неравномерно, в пределах области соответствующего кластера, при этом кластеры также могут быть распределены, равномерно или неравномерно, в пределах дисплейной области прозрачного элемента.The pixel elements of each display segment may be distributed, uniformly or non-uniformly, within the region of the corresponding display segment. Similarly, the display segments of each cluster may be distributed, uniformly or non-uniformly, within the region of the corresponding cluster, and the clusters may also be distributed, uniformly or non-uniformly, within the display region of the transparent element.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Дополнительные подробности, преимущества и аспекты настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания некоторых вариантов осуществления в сочетании с чертежами.Additional details, advantages and aspects of the present invention will become apparent from the following detailed description of some embodiments taken in conjunction with the drawings.
На чертежах:In the drawings:
на фиг. 1 схематично показаны очки, реализующие головное дисплейное устройство в соответствии с примерным вариантом осуществления;Fig. 1 schematically shows glasses implementing a head-mounted display device in accordance with an exemplary embodiment;
на фиг. 2 схематично в аксонометрии показана часть прозрачного элемента головного дисплейного устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 2 is a schematic, axonometric view of a portion of a transparent element of a head-mounted display device in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;
на фиг. 3 схематично в плане показана большая часть прозрачного элемента с фиг. 2;Fig. 3 shows a schematic plan view of a large part of the transparent element from Fig. 2;
на фиг. 4 схематично в плане показана часть прозрачного элемента с фиг. 2 и 3; иFig. 4 shows a schematic plan view of part of the transparent element from Figs. 2 and 3; and
на фиг. 5 показано схематическое представление оптического действия головного дисплейного устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 5 shows a schematic representation of the optical operation of a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Сначала рассмотрим фиг. 1. Очки в общем обозначены позицией 10 и содержат оправу 12 и две линзы (или два стекла) 14, удерживаемые на месте оправой 12. Оправа 12 включает в себя, как широко известно, боковые дужки 16 и мостик 18. При ношении пользователем, очки 10 боковыми дужками 16 опираются на уши пользователя, а мостик 18 опирается на нос пользователя. Линзы/стекла 14 могут быть оптическими линзами, обеспечивающими эффект коррекции зрения, полезный для ослабления дефекта зрения (например, близорукости, астигматизма, дальнозоркости, пресбиопии) глаз пользователя очков 10, или, альтернативно, могут быть простыми листами, слайсами или пластинами, изготовленными из прозрачного основного материала и не обеспечивающими эффекта коррекции зрения. В более общем смысле, каждая/каждое из линз/стекол 14 реализуют прозрачный элемент в понимании согласно настоящему изобретению. Глаза пользователя обозначены позицией 20 на фиг. 1. Следует понимать, что головное дисплейное устройство в соответствии с настоящим изобретением не ограничено реализацией в виде очков. Возможны и другие виды реализации, которые легко могут быть предусмотрены специалистом в данной области техники. Например, еще одной реализацией головного дисплейного устройства в соответствии с настоящим изобретением может быть визор шлема. Для реализации настоящего изобретения может быть использовано любое устройство, содержащее подходящую опорную головную конструкцию, позволяющую размещать прозрачный элемент перед одним или обоими глазами пользователя устройства. Головная опорная конструкция может быть выполнена из или состоять из одного или более твердых или жестких конструктивных компонентов (таких как, например, оправа 12) и/или одного или более гибких компонентов, таких как, например, эластичный ремень, текстильная лента, проволочный элемент и т.д.First, let us consider Fig. 1. The glasses are generally designated by the
Далее в настоящем документе очки 10 в целом также называются головным дисплейным устройством.Hereinafter, in this document, the
По меньшей мере одна (одно) из линз/стекол 14 содержит слой 22 пиксельных элементов и слой 24 оптических элементов. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, обе (оба) линзы/стекла 14 снабжены слоем 22 пиксельных элементов и слоем 24 оптических элементов. Слой 22 пиксельных элементов содержит множество пиксельных элементов, а слой 24 оптических элементов содержит множество оптических элементов. Ни пиксельные элементы, ни оптические элементы на фиг. 1 конкретно не показаны; эти элементы будут раскрыты более подробно при рассмотрении фиг. 2-5. Пиксельные элементы распределены по области соответствующей (соответствующего) линзы/стекла 14 в общем неравномерным образом, формируя множество кластеров дисплейных сегментов (далее кратко - «кластеры»), каждый из которых содержит множество дисплейных сегментов (далее кратко - «сегменты»). Каждый сегмент, в свою очередь, содержит множество пиксельных элементов. Каждый пиксельный элемент слоя 22 пиксельных элементов служит для отображения соответствующего пикселя исходного изображения, отображаемого головным дисплейным устройством 10.At least one of the lenses/
Оптические элементы слоя 24 оптических элементов могут включать в себя любые элементы, эффективно формирующие и/или направляющие световые пучки, излучаемые пиксельными элементами слоя 22 пиксельных элементов. Оптические элементы могут включать любые дифракционные, преломляющие, пропускающие и отражающие структуры. В некоторых вариантах осуществления оптические элементы образованы голографическими оптическими элементами, реализующими зеркала, отражающие световые пучки, излучаемые пиксельными элементами. В других вариантах осуществления оптические элементы образованы голографическими оптическими элементами, реализующими структуры собирающих линз, пропускающие световые пучки, излучаемые пиксельными элементами. В некоторых вариантах осуществления слой 22 пиксельных элементов и слой 24 оптических элементов обеспечены на одной и той же поверхности соответствующей (соответствующего) линзы/стекла 14; в других вариантах осуществления слои 22, 24 обеспечены на противоположных сторонах соответствующей (соответствующего) линзы/стекла 14. В примерном случае, показанном на фиг. 1, слой 22 пиксельных элементов расположен на стороне связанной (связанного) с ним линзы/стекла 14, обращенной (обращенного) к левому или правому глазу 20, а слой 22 оптических элементов расположен на противоположной стороне линзы/стекла 14, обращенной от левого или правого глаза 20. В этом случае пиксельные элементы слоя 22 пиксельных элементов излучают свои световые пучки в направлении от левого/правого глаза 20, а оптические элементы слоя 24 оптических элементов эффективно отражают принимаемые световые пучки и направляют их к левому/правому глазу 20. Слой 22 пиксельных элементов и слой 24 оптических элементов могут быть образованы отдельно изготовленными пленками или листами, которые могут быть прикреплены к линзе/стеклу 14, например, с помощью подходящего клея.The optical elements of the
Головное дисплейное устройство 10 выполнено таким образом, чтобы направлять световые пучки, излучаемые пиксельными элементами слоя 22 пиксельных элементов, на левый или правый глаз 20, так что световые пучки, входящие в левый/правый глаз 20, фокусируются на сетчатке посредством роговицы и хрусталика. В некоторых вариантах осуществления слой 24 оптических элементов обладает коллимирующим эффектом для световых пучков, излучаемых пиксельными элементами слоя 22 пиксельных элементов. При излучении пиксельными элементами эти световые пучки обычно расходятся, и слой 24 оптических элементов уменьшает степень расхождения световых пучков для преобразования их в коллимированные световые пучки, имеющие, по существу, нулевое расхождение (и нулевое схождение) или имеющие остаточную малую степень расхождения.The head-mounted
Материал линз/стекол 14 обычно пропускает свет в видимом диапазоне длин волн (т.е. видимый для человеческого глаза). В то же время слой 22 пиксельных элементов оставляет достаточное пространство между соседними пиксельными элементами, позволяя пользователю головного дисплейного устройства 10 наблюдать изображение окружающего его физического мира через слой 22 пиксельных элементов. Эти промежутки остаются между соседними пиксельными элементами, принадлежащими разным сегментам или разным кластерам, а также могут быть оставлены между соседними пиксельными элементами, принадлежащими к одному и тому же сегменту. Таким образом, пользователь головного дисплейного устройства 10 может видеть физический мир вокруг себя и одновременно видеть изображение дополненной реальности, созданное слоем 22 пиксельных элементов в сочетании со слоем 24 оптических элементов.The lens/
Теперь дополнительно обратимся к фиг. 2, на которой схематически показана часть прозрачного элемента 26, снабженного множеством пиксельных элементов 28, распределенных неравномерным образом в дисплейной области 30 прозрачного элемента 26. Прозрачный элемент 26 выполнен из основного материала, который прозрачен для света в видимом диапазоне длин волн, или включает в себя такой материал, и может быть изготовлен из стекла или пластика. Прозрачный элемент 26 может быть образован любой (любым) из линз/стекол 14 головного дисплейного устройства 10, показанного на фиг. 1. В этом случае пиксельные элементы 28 могут быть включены в слой 22 пиксельных элементов. Как показано на фиг. 2, пиксельные элементы 28 сгруппированы в сегменты 32, каждый из которых в проиллюстрированном примерном варианте осуществления содержит равномерную компоновку 2×2 из четырех пиксельных элементов 28. Следует понимать, что количество пиксельных элементов 28 в каждом сегменте 32 не сводится к четырем, и что вместо этого в каждый сегмент 32 может быть включено любое другое количество пиксельных элементов 28. Кроме того, следует понимать, что шаблон расположения пиксельных элементов 28 в каждом сегменте 32 не ограничивается квадратной матричной компоновкой (например, в матрице 2×2, 5×5 или 20×20), но может быть любым шаблоном, включая, помимо прочего, прямоугольную матричную компоновку (например, 3×2, 5×3 или 10×5), треугольную матричную компоновку, ромбовидную матричную компоновку и т.д. В целом, общее количество пиксельных элементов 28 в сегменте 32 может составлять от 2 до более 100. Кроме того, следует понимать, что количество пиксельных элементов 28 может быть одинаковым или не одинаковым во всех сегментах 32.Now, let us additionally refer to Fig. 2, which schematically shows a part of a
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, сегменты 32 равномерно расположены в строках и столбцах с расстоянием Sx между соседними сегментами 32 в направлении строки (1-е направление, или х-направление) и расстоянием Sy между соседними сегментами 32 в направлении строки в направлении столбца (2-е направление, или у-направление). Расстояние Sx может измеряться, например, от центра до центра двух пиксельных элементов 28, которые соседствуют друг с другом в направлении строки, при этом каждый из них принадлежит другому сегменту 32 из пары соседних сегментов 32. Альтернативно, расстояние Sx может измеряться как промежуток от края до края между соседними пиксельными элементами 28. Расстояние Sx представляет внутрикластерное и межсегментное пиксельное расстояние в направлении строки и относится к х-расстоянию между соседними сегментами 32 в пределах одного кластера сегментов 32. Расстояние Sy может быть определено аналогичным образом и представляет собой внутрикластерное и межсегментное пиксельное расстояние в направлении столбца. Расстояние Sx и расстояние Sy могут быть равными или различными. В некоторых вариантах осуществления расстояние Sx одинаково для всех пар сегментов 32, которые соседствуют друг с другом в направлении строки и принадлежат одному кластеру. Аналогично, расстояние Sy является одинаковым в некоторых вариантах осуществления для всех пар сегментов 32, которые соседствуют друг с другом в направлении столбца и принадлежат одному кластеру. Кроме того, некоторыми вариантами осуществления предусмотрено, чтобы расстояние Sx было одинаковым во всех кластерах, и/или расстояние Sy было одинаковым во всех кластерах. Расстояние Sx можно кратко назвать сегментным расстоянием в направлении строки, а расстояние Sy можно кратко назвать сегментным расстоянием в направлении столбца.In the embodiment shown in Fig. 2, the
Как также показано на фиг. 2, пиксельные элементы 28 каждого сегмента 32 распределены по тем же направлениям строк и столбцов, что и сегменты 32, и имеют внутрисегментное пиксельное расстояние Рх друг от друга в направлении строки и внутрисегментное пиксельное расстояние Ру друг от друга в направлении столбца. Расстояния Рх и Ру могут быть одинаковыми или различными. Опять же, расстояния Рх и Ру могут измеряться, например, от центра до центра двух соседних пиксельных элементов 28, принадлежащих одному и тому же сегменту 32, или могут измеряться как промежуток от края до края между двумя соседними пиксельными элементами 28. В некоторых вариантах осуществления расстояние Рх одинаково для всех пар пиксельных элементов 28, которые соседствуют друг с другом в направлении строки и принадлежат одному сегменту 32 (применимо только, если предусмотрено более двух пиксельных элементов в сегменте 32 в направлении строки). Аналогично, в некоторых вариантах осуществления расстояние Ру одинаково для всех пар пиксельных элементов 28, которые соседствуют друг с другом в направлении столбца и принадлежат одним и тем же сегментам 32 (применимо, только если предусмотрено более двух пиксельных элементов 28 в сегменте 32 в направлении столбца). Кроме того, в некоторых вариантах осуществления предусмотрено, что расстояние Рх будет одинаковым во всех сегментах 32 кластера и, возможно, также во всех кластерах, и/или расстояние Ру будет одинаковым во всех сегментах 32 кластера и, возможно, также во всех кластерах. Расстояние Рх можно кратко назвать пиксельным расстоянием или пиксельным шагом в направлении строки, а расстояние Ру можно кратко назвать пиксельным расстоянием или пиксельным шагом пикселя в направлении столбца.As also shown in Fig. 2, the
Как можно легко понять из показанного на фиг. 2, сегментное расстояние Sx в направлении строки больше, чем пиксельное расстояние Рх, а сегментное расстояние Sy в направлении столбца больше, чем пиксельное расстояние Ру. Например, сегментное расстояние Sx может быть больше в 2 или в 3 раза, или в 5, или в 10, или в 20 в более раз, чем пиксельное расстояние Рх, а сегментное расстояние Sy может быть больше в 2 или в 3 раза, или в 5, или в 10 или в 20 или в более раз, чем пиксельное расстояние Ру. Коэффициент, с которым сегментное расстояние Sx превышает пиксельное расстояние Рх, может быть таким же или отличным от коэффициента, с которым сегментное расстояние Sy превышает пиксельное расстояние Ру. Таким образом, сегменты 32 и пиксельные элементы 28 в каждом сегменте 32 расположены с разными расстояниями.As can be easily understood from Fig. 2, the segment distance Sx in the row direction is greater than the pixel distance Px, and the segment distance Sy in the column direction is greater than the pixel distance Py. For example, the segment distance Sx may be greater than 2 or 3 times, or 5 or 10 or 20 times more than the pixel distance Px, and the segment distance Sy may be greater than 2 or 3 times, or 5 or 10 or 20 times or more than the pixel distance Py. The ratio by which the segment distance Sx exceeds the pixel distance Px may be the same as or different from the ratio by which the segment distance Sy exceeds the pixel distance Py. Thus, the
Пиксельные элементы 28 могут иметь любую структуру, пригодную для излучения света под электрическим управлением. В некоторых вариантах осуществления пиксельные элементы 28 выполнены из светоизлучающих диодов (включая органические светоизлучающие диоды, OLED, и микро-LED). В других вариантах осуществления для реализации пиксельных элементов 28 можно использовать другие типы светоизлучающих структур, включая микролазерные структуры и жидкокристаллические дисплейные (LCD) элементы.The
Спектр светового излучения пиксельных элементов 28 может быть монохроматическим или полихроматическим. В случае полихроматического спектра каждый пиксельный элемент 28 может состоять из множества (например, трех) субпиксельных элементов, при этом каждый субпиксельный элемент выполнен с возможностью излучения света отличного монохроматического цвета, например красного, синего и зеленого. Благодаря индивидуальному управлению субпиксельными элементами с помощью подходящей схемы электрического приведения в действие можно создать множество цветов на основании полихроматического цветового диапазона. Каждый субпиксельный элемент может быть выполнен, например, как светоизлучающий диод, органический светоизлучающий диод, жидкокристаллический дисплейный элемент или микролазер.The spectrum of light emission of the
На фиг. 2 дополнительно изображена управляющая схема 34, включающая в себя электрическую схему 36 приведения в действие пикселей и электронный блок 38 управления для индивидуального управления пиксельными элементами 28, включенными в сегменты 32. Управление, обеспечиваемое управляющей схемой 34, включает в себя управление включением-выключением пиксельных элементов 28, а в некоторых вариантах осуществления дополнительно включает в себя управление по меньшей мере одним из интенсивности и цвета света, излучаемого каждым пиксельным элементом 28. Управление включением-выключением определяет, активно ли излучает свет каждый пиксельный элемент 28 пикселей (т.е. включенное состояние) или остается темным (выключенное состояние). Блок 38 управления хранит пиксельную информацию или имеет доступ к пиксельной информации исходного пикселизированного изображения и соответствующим образом выполнен с возможностью (например, путем программирования) преобразования (англ. mapping) пиксельной информации исходного изображения в пиксельные элементы 28 прозрачного элемента 26. На основании указанного преобразования блок 38 управления управляет схемой 36 приведения в действие пикселей, чтобы электрически приводить в действие пиксельные элементы 28.Fig. 2 further shows a
Теперь дополнительно рассмотрим фиг. 3, на которой показана большая часть прозрачного элемента 26 с фиг. 2. На фиг. 3 пиксельные элементы 28 прозрачного элемента 26 не изображены по отдельности. Напротив, на фиг. 3 показано только распределение сегментов 32 прозрачного элемента 26 по дисплейной области 30. Как показано, сегменты 32 сгруппированы в кластеры 40, которые равномерно распределены в одинаковых х- и у-направлениях (направлениях строк и столбцов) в виде сегментов 32 по фиг. 2, с расстоянием Сх, существующим между соседними кластерами 34 в направлении строки, и расстоянием Су, существующим между соседними кластерами 34 в направлении столбца. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 3, каждый кластер 40 состоит всего из девяти сегментов 32, расположенных в матричном массиве 3x3. Следует понимать, что общее количество сегментов 32, входящих в каждый кластер 40, не ограничено девятью и может в других вариантах осуществления составлять любое другое количество сегментов 32. Однако, ради пояснения принципов настоящего изобретения здесь и далее предполагается, что каждый кластер 40 содержит всего девять сегментов 32. Кроме того, следует понимать, что шаблон расположения сегментов 32 в каждом кластере 40 не ограничивается квадратной матричной компоновкой (например, в матрице 2×2, 3×3, 4×4 или 5×5), но может быть любым шаблоном, включая, но не ограничиваясь этим, например, прямоугольную матричную компоновку (например, 3×2, 4×3 или 5×2), треугольную матричную компоновку, ромбовидную матричную компоновку и т.д. В целом, общее количество сегментов 32 в кластере 40 может составлять где-то от 2 до свыше 20.Now let us further consider Fig. 3, which shows a large portion of the
Расстояние Сх может измеряться, например, от центра до центра двух пиксельных элементов 28, которые соседствуют друг с другом в направлении строки, при этом каждый принадлежит другому кластеру 40 из пары соседних кластеров 40. Альтернативно, расстояние Сх может измеряться как промежуток от края до края между соседними пиксельными элементами 28. Расстояние Сх представляет собой межкластерное пиксельное расстояние в направлении строки. Расстояние Су может быть определено аналогичным образом и представляет собой межкластерное пиксельное расстояние в направлении столбца. Расстояния Сх и Су могут быть одинаковыми или разными. В некоторых вариантах осуществления расстояние Сх одинаково для всех пар кластеров 40, которые соседствуют друг с другом в направлении строки. Аналогично, расстояние Су в некоторых вариантах осуществления одинаково для всех пар кластеров 40, которые соседствуют друг с другом в направлении столбца. Расстояния Сх и Су можно кратко назвать кластерным расстоянием в направлениях строки и столбца, соответственно.The distance Cx can be measured, for example, from the center to the center of two
Как можно легко понять из показанного на фиг. 3, кластерное расстояние Сх в направлении строки больше, чем сегментное расстояние Sx, а кластерное расстояние Су в направлении столбца больше, чем сегментное расстояние Sy. Например, кластерное расстояние Сх может быть в 2, или в 3 раза, или в 5, или в 10 раз больше, чем сегментное расстояние Sx, а кластерное расстояние Су может быть больше в 2, 3 раза, в 5, 10 или более раз, чем сегментное расстояние Sy. Коэффициент, с которым кластерное расстояние Сх превышает сегментное расстояние Sx, может быть таким же или отличным от коэффициента, с которым кластерное расстояние Су превышает сегментное расстояние Sy. Таким образом, кластеры 40 и сегменты 32 расположены с разными расстояниями; при кластеризации некоторые пары соседних сегментов 32 (т.е. те пары, у которых соседние сегменты 32 расположены в разных кластерах) имеют большее расстояние, чем другие пары соседних сегментов 32 (т.е. те пары, у которых соседние сегменты 32 расположены в одном кластере).As can be easily understood from Fig. 3, the cluster distance Cx in the row direction is greater than the segment distance Sx, and the cluster distance Cy in the column direction is greater than the segment distance Sy. For example, the cluster distance Cx may be 2, 3, 5, or 10 times greater than the segment distance Sx, and the cluster distance Cy may be 2, 3, 5, 10 or more times greater than the segment distance Sy. The ratio by which the cluster distance Cx exceeds the segment distance Sx may be the same as or different from the ratio by which the cluster distance Cy exceeds the segment distance Sy. Thus, the
Размер и плотность пиксельных элементов 28, сегментов 32 и кластеров 40 выбираются таким образом, чтобы между пиксельными элементами 28, сегментами 32 и кластерами 40 оставалось достаточно места, чтобы пользователь мог распознавать физический мир на основании света, проходящего через прозрачный элемент 26 в промежутках между пиксельными элементами 28, сегментами 32 и кластерами 40.The size and density of the
В варианте осуществления по фиг. 2 и 3, кластеризация сегментов 32 может использоваться для так называемой репликации светового пучка, излучаемого конкретным сегментом 32, расположенным в конкретном кластере 40, путем управления одним или более другими сегментами 32, находящимися в одном или более других кластерах 40, для одновременного отображения одной и той же части исходного изображения, которая отображается в данный момент конкретным сегментом 32. В частности, некоторые варианты осуществления предусматривают, чтобы управляющая схема 34 была выполнена соответствующим образом для управления пиксельными элементами 28, чтобы часть исходного изображения, отображаемая в данный момент конкретным сегментом 32, расположенным в конкретном кластере 40, реплицировалась (т.е. отображалась одновременно) множеством других сегментов 32, каждый из которых расположен в другом соседнем кластере 40. Управляющая схема 34 способна выполнять требуемое преобразование (англ. mapping) конкретной части изображения исходного изображения во множество сегментов 32, находящихся в разных кластерах 40. Репликация отображения частей исходного изображения с использованием кластеризованной компоновки дисплейных сегментов 32 на фиг. 2 и 3 будет более подробно пояснена ниже при рассмотрении фиг. 4 и 5.In the embodiment according to Fig. 2 and 3, the clustering of the
На фиг. 4 показан вид сверху части прозрачного элемента 26, показанного на фиг. 2 и 3. В общем, на фиг. 4 показаны девять кластеров дисплейных сегментов с 40-1 по 40-9 в компоновке 3x3. Каждый из кластеров с 40-1 по 40-9 на фиг. 4 соответствует одному из кластеров 40 на фиг. 3 и содержит, как и на фиг. 3, в общей сложности девять дисплейных сегментов 32, расположенных в матрице 3×3. Центральный кластер на фиг. 4 обозначен 40-1, а кластеры, окружающие центральный кластер 40-1, обозначены позициями с 40-2 по 40-9. Таким образом, каждый из кластеров с 40-2 по 40-9 является соседним по отношению к центральному кластеру 40-1. В примере, показанном на фиг. 4, окружающие кластеры с 40-2 по 40-9 распределены вокруг центрального кластера 40-1 с одинаковым угловым промежутком. Очевидно, что термин «центральный кластер» относится только к центральному местоположению кластера 40-1 в наборе кластеров, показанном на фиг. 4; при этом центральный кластер 40-1 не обязательно должен располагаться в центре прозрачного элемента 26, и наоборот - может располагаться в любом месте дисплейной области 30 прозрачного элемента 26.Fig. 4 is a top view of a portion of the
Центральный кластер 40-1 имеет центральный сегмент 32 (первый сегмент), обозначенный указанным номером позиции 1 на фиг. 4. Термин «центральный сегмент» относится к сегменту, который расположен в центре матрицы 3×3 сегментов рассматриваемого кластера. Каждый из окружающих кластеров с 40-2 по 40-9 имеет периферийный сегмент 32 (второй сегмент), помеченный указанным номером позиции 1'. Термин «периферийный сегмент» относится к любому из сегментов, которые не являются центральным сегментом матрицы 3×3 сегментов рассматриваемого кластера. Номер позиции 1 указывает конкретную часть исходного изображения, которая отображается центральным сегментом 32 центрального кластера 40-1 в определенный момент времени. Номер позиции 1' указывает репликацию или «копию» той же части исходного изображения. Каждый из соседних, то есть окружающих кластеров с 40-2 по 40-9, имеет периферийный сегмент 32, который отображает «копию» 1' в тот же момент времени, в какой центральный сегмент 32 центрального кластера 40-1 отображает исходную часть 1 изображения. Сегмент 32, отображающий часть 1 исходного изображения, и сегменты 32, отображающие «копии» 1' части 1 исходного изображения, вместе образуют набор сегментов, каждый элемент которого приводится в действие управляющей схемой 34 для отображения одного изобразительного содержания одновременно. Блок 38 управления имеет функцию преобразования (англ. mapping) одной и той же части исходного изображения во все элементы набора сегментов.The central cluster 40-1 has a central segment 32 (the first segment), designated by the indicated
Как показано на фиг. 4, периферийные сегменты 32, отображающие «копии» 1' части 1 исходного изображения, находятся в соответствующих различных периферийных положениях в кластерах с 40-2 по 40-9. В примерном варианте осуществления на фиг. 4 кластер 40-2, который является левым верхним соседом центрального кластера 40-1, отображает «копию» 1' в своем нижнем правом угловом сегменте 32, который является ближайшим к центральному кластеру 40-1. Аналогично, верхний правый, нижний правый и нижний левый соседние кластеры 40-4, 40-6 и 40-8, каждый, отображают «копию» 1' в их нижних левых, верхних левых и верхних правых угловых сегментах 32, соответственно. Верхний, правый, нижний и левый соседние кластеры 40-3, 40-5, 40-7 и 40-9 отображают «копию» 1' в их нижнем, левом, верхнем и правом средних краевых сегментах 32, соответственно.As shown in Fig. 4, the
В варианте осуществления, показанном на фиг. 4, кластеры с 40-1 по 40-9 вместе образуют набор кластеров в смысле настоящего изобретения. Каждый кластер из набора кластеров имеет сегмент 32, который отображает одинаковый набор пикселей исходного изображения, то есть одинаковую часть исходного изображения. Как отмечалось выше, каждый из кластеров с 40-2 по 40-9 является соседним по отношению к центральному кластеру 40-1. Однако следует понимать, что кластеры с 40-2 по 40-9, отображающие «копии» 1', не обязательно должны быть соседями центрального кластера 40-1. Напротив, в объем настоящего раскрытия входит набор кластеров, не включающий в себя взаимных соседей. Таким образом, набор кластеров может не включать в себя пару кластеров 40, которые являются соседями друг друга. Например, может быть предусмотрен вариант осуществления, в котором набор кластеров включает в себя центральный кластер 40 и множество окружающих кластеров 40, окружающих центральный кластер 40, например, с одинаковым угловым промежутком. Между каждым из окружающих кластеров 40 и центральным кластером 40, т.е. если смотреть в радиальном направлении от центрального кластера 40, может находиться по меньшей мере один другой кластер 40, принадлежащий другому набору кластеров.In the embodiment shown in Fig. 4, clusters 40-1 to 40-9 together form a set of clusters in the sense of the present invention. Each cluster of the set of clusters has a
Используя вышеприведенный шаблон репликации, часть исходного изображения, отображаемая в центральном сегменте 32 конкретного кластера 40, может быть реплицирована в общей сложности восемь раз соответствующими различными периферийными сегментами 32 (различными с точки зрения расположения вдоль периферии кластера) восьми окружающих кластеров 40. Сегменты 32 каждого кластера 40 затем, каждый, отображают разные части исходного изображения, при этом центральный сегмент 32 отображает, так сказать, часть «исходного» изображения, а остальные (т.е. периферийные) сегменты 32, каждый, отображают «реплику». Поясняемый в настоящем документе шаблон репликации может быть применен ко всем кластерам 40, обеспеченным в дисплейной области 30 прозрачного элемента 26, при условии, что кластеры 40, расположенные на периферии дисплейной области 30, не окружены со всех сторон другими кластерами 40, а только имеют уменьшенное количество соседних кластеров 40.By using the above replication pattern, a portion of the original image displayed in the
В приведенном выше иллюстративном сценарии восемь «копий» части «исходного» изображения проявляются в восьми «реплицированных» световых пучках, которые сдвинуты или смещены в плоскости х-у по отношению к световому пучку, создаваемому сегментом 32, отображающему «оригинал» рассматриваемой части изображения (т.е. «исходный» световой луч). В некоторых вариантах осуществления реплицированные световые пучки и исходный световой пучок проходят, как коллимированные световые пучки, по существу, параллельно друг другу от прозрачного элемента 26 до глаза (глаз) пользователя головного дисплейного устройства. Эти световые пучки могут быть пространственно не соединяющимися или могут частично накладываться друг на друга.In the above illustrative scenario, eight "copies" of a portion of the "original" image are manifested in eight "replicated" light beams that are shifted or offset in the x-y plane relative to the light beam produced by the
Обратимся далее к фиг. 5, где одинаковые или подобные компоненты обозначены теми же ссылочными позициями, что и на фиг. 1 - фиг. 4, с той разницей, что на фиг. 5 к указанным ссылочным позициям добавлена буква «а». Поскольку следующее пояснение к фиг. 5 не указывает на иное, для объяснения этих компонентов рассматривается вышеприведенное описание фиг. 1-фиг. 4.Referring now to Fig. 5, the same or similar components are designated by the same reference numerals as in Fig. 1 to Fig. 4, with the difference that in Fig. 5 the letter "a" is added to the said reference numerals. Unless the following explanation of Fig. 5 indicates otherwise, the above description of Fig. 1 to Fig. 4 is considered for the explanation of these components.
На фиг. 5 головное дисплейное устройство в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения в целом обозначено 42а и, как показано, расположено для надлежащего использования перед глазом 20а пользователя, носящего головное дисплейное устройство 42а. Головное дисплейное устройство 42а содержит множество пиксельных элементов (не показаны на фиг. 5), которые обеспечены на прозрачном элементе (не показан, но образован, например, прозрачным элементом 26 с фиг. 2-фиг. 4) и сгруппированы во множество дисплейных сегментов 32а, имеющих кластеризованную компоновку. Группирование пиксельных элементов в сегменты 32а может следовать тем же принципам, которые объяснялись в связи с фиг. 2, а группирование дисплейных сегментов 32а в кластеры 40а может следовать тем же принципам, которые объяснялись в связи с фиг. 3 и 4. На фиг. 5 показаны три кластера 40а-1, 40а-2 и 40а-3 с тремя сегментами 32а в каждом кластере 40а-1, 40а-2, 40а-3. Следует понимать, что общее количество сегментов 32а в каждом кластере 40а-1, 40а-2 или 40а-3 может быть больше трех и может быть, например, девятью (как на фиг. 3 и 4). Вид головного дисплейного устройства 42а на фиг. 5 соответствует виду в разрезе прозрачного элемента 26 на фиг. 3 и 4, чтобы сегменты 32а, расположенные в плоскостях спереди и сзади от плоскости чертежа на фиг. 5, не были видны на виде в разрезе на фиг. 5.In Fig. 5, a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention is generally designated 42a and is shown positioned for proper use in front of an
Головное дисплейное устройство 42а дополнительно содержит оптическую систему 43а, включающую в себя множество голографических оптических элементов 44а, которые вместе могут образовывать слой 24 оптических элементов по фиг. 1 или быть включены в него. В примерном сценарии, показанном на фиг. 5, голографические оптические элементы 44а расположены на расстоянии от сегментов 32а на обращенной к глазу 20а стороне сегментов 32а и пропускают световые пучки 46а, создаваемые сегментами 32а. Пиксельные элементы, включенные в сегменты 32а, ориентированы так, чтобы излучать свет в общем направлении глаза 20а. В альтернативных вариантах осуществления пиксельные элементы, включенные в сегменты 32а, ориентированы так, чтобы излучать свет в направлении от глаза 20а. В таких вариантах осуществления головное дисплейное устройство 42а будет включать в себя топографические оптические элементы, расположенные на расстоянии от сегментов 32а на стороне сегментов 32а, обращенной от глаза 20а, и обеспечивающие отражающий эффект для световых пучков 46а. Голографические оптические элементы 44а (пропускающие или отражающие для световых пучков 46а) уменьшают расхождение световых пучков 46а, которые расходятся при излучении из сегментов 32а, чтобы преобразовать световые пучки 46а в коллимированные световые пучки 48а и направлять коллимированные световые пучки 48а к глазу 20а. Множество коллимированных световых пучков 48а, несущих изобразительную информацию от одной части исходного изображения (т.е. исходный световой пучок и один или более реплицированных световых пучков), распространяются параллельно друг другу от местоположения гол о графических оптических элементов 44а к глазу 20а, как показано на фиг. 5. И наоборот, коллимированные световые пучки 48а, несущие изобразительную информацию от разных частей исходного изображения, могут распространяться от местоположения голографических оптических элементов 44а к глазу 20а либо параллельно, либо под углом друг к другу.The head-mounted display device 42a further comprises an optical system 43a including a plurality of holographic
На фиг. 5 каждый топографический оптический элемент 44а связан с соответствующим отдельным кластером 40а. Таким образом, кластер 40а-1 связан с голографическим оптическим элементом 44а-1, кластер 40а-2 связан с голографическим оптическим элементом 44а-2, а кластер 40а-3 связан с голографическим оптическим элементом 44а-3. Только световые пучки 46а, исходящие из сегментов 32а конкретного кластера 40а, будут должным образом коллимированы и направлены в глаз 20а соответствующим голографическим оптическим элементом 44а. Другие голографические оптические элементы 44а, которые не связаны с конкретным кластером 40а, не будут должным образом коллимировать и направлять световые пучки 46а, выходящие из сегментов 32а конкретного кластера, в глаз 20а пользователя.In Fig. 5, each topographic
В примерной ситуации, показанной на фиг. 5, три световых пучка 46а, создаваемые центральным сегментом 32а кластера 40а-2, нижним сегментом 32а кластера 40а-1 и верхним сегментом 32а кластера 40а-3 отображают одну и ту же часть исходного изображения. Используя терминологию, введенную выше, световой пучок 46а, создаваемый центральным сегментом 32а кластера 40а-2, можно назвать исходным световым пучком, тогда как световые пучки 46а, создаваемые нижним сегментом 32а кластера 40а-1 и верхним сегментом 32а кластера 40а-3 можно назвать реплицированными световыми пучками. Как показано, эти световые пучки после коллимации голографическими оптическими элементами 44а-1, 44а-2, 44а-3 доходят как взаимно параллельные коллимированные световые пучки 48а до глаза 20а и попадают на переднюю поверхность глаза 20а на соответствующие различные, относительно смещенные в пространстве позиции или области. Для пояснения предположим, что головное дисплейное устройство 42а на фиг. 5 имеет такую же компоновку 3x3 сегментов 32а в каждом кластере 40а, как показано на фиг. 3 и 4, дополнительные шесть реплицированных световых пучков будут создаваться головным дисплейным устройством 42а в качестве реплик исходного светового пучка, излучаемого из центрального сегмента 32а кластера 40а-2, три будут излучаться сегментами 32а в кластерах 40а, расположенных перед плоскостью чертежа на фиг. 5, и три будут излучаться сегментами 32а в кластерах 40а, расположенных позади плоскости чертежа на фиг. 5.In the exemplary situation shown in Fig. 5, three
Подводя итог, можно сказать, что оптическая система 43а преобразует свет, полученный от сегментов 32а, в коллимированные световые пучки 48а. Оптическая система 43а выполнена таким образом, что коллимированные световые пучки 48а, исходящие из сегментов 32а, которые одновременно отображают одну и ту же часть исходного изображения, имеют одинаковое направление распространения от оптической системы 43а к глазу 20а и пространственно смещены друг относительно друга. Коллимированные световые пучки 48а, исходящие из сегментов 32а, которые отображают разные части исходного изображения и, таким образом, несут разную изобразительную информацию, могут, наоборот, распространяться во взаимно различных направлениях от оптической системы 43а к глазу 20а.To summarize, it can be said that the optical system 43a converts the light received from the segments 32a into collimated light beams 48a. The optical system 43a is designed in such a way that the collimated light beams 48a emanating from the segments 32a, which simultaneously display the same part of the original image, have the same direction of propagation from the optical system 43a to the
В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 5, голографические оптические элементы 44а показаны с взаимным перекрыванием. Следует понимать, что вполне допустимы и другие варианты осуществления, в которых голографические оптические элементы 44а выполнены без взаимного перекрывания.In the exemplary embodiment shown in Fig. 5, the holographic
Головное дисплейное устройство в соответствии с настоящим изобретением может иметь выходной зрачок большего размера, чем обычные головные дисплейные устройства, не обеспечивающие репликацию пучка, т.е. без репликации исходного светового пучка во множестве пространственно смещенных положений по области массива пиксельных элементов головного дисплейного устройства. Выходной зрачок может стать больше в результате создания множества пространственно смещенных световых пучков. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения могут гарантировать, что изобразительная информация исходного изображения может достичь зрачка пользователя и попасть в зрачок пользователя также при наличии движений глаза пользователя относительно головного дисплейного устройства.The head-mounted display device according to the present invention may have an exit pupil of a larger size than conventional head-mounted display devices that do not provide beam replication, i.e. without replicating the original light beam in a plurality of spatially offset positions over the area of the array of pixel elements of the head-mounted display device. The exit pupil may become larger as a result of creating a plurality of spatially offset light beams. Thus, embodiments of the present invention can ensure that the image information of the original image can reach the user's pupil and get into the user's pupil also in the presence of movements of the user's eye relative to the head-mounted display device.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения кластеры дисплейных сегментов могут быть равномерно распределены по дисплейной области прозрачного элемента головного дисплейного устройства, при этом каждый кластер может включать в себя равномерное распределение дисплейных сегментов, а каждый дисплейный сегмент может включать в себя равномерное распределение пиксельных элементов. В других вариантах осуществления, не имеющих кластеризованной компоновки дисплейных сегментов, дисплейные сегменты могут быть равномерно распределены по дисплейной области прозрачного элемента. Множеством поднаборов пиксельных элементов головного дисплейного устройства можно управлять так, чтобы каждый из множества поднаборов отображал одну и ту же (многопиксельную или однопиксельную) часть исходного изображения. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают преобразование (англ. mapping) «один-во-много» (многопиксельных или однопиксельных) частей исходного изображения в соответствующие отдельные наборы дисплейных сегментов, так что каждый сегмент из набора сегментов отображает одну и ту же часть исходного изображения, а разные части исходного изображения отображаются разными наборами сегментов. Сегменты каждого набора сегментов могут быть взаимно не соседними, т.е. между каждой парой сегментов конкретного набора сегментов могут располагаться один или более сегментов из по меньшей мере одного другого набора сегментов. Головное дисплейное устройство, предлагающее окуляр большого размера, можно обеспечить путем репликации изобразительного содержимого на наборе взаимно не соседних дисплейные сегменты. Управляющая схема головного дисплейного устройства может быть выполнена подходящим образом для преобразования (англ. mapping) одной и той же части изображения в каждый из поднаборов пиксельных элементов и для управления пиксельными элементами поднаборов в соответствии с указанным преобразованием. Таким образом, множество световых пучков, представляющих одну и ту же изобразительную информацию от одной и той же части исходного изображения, могут быть созданы и доставлены к глазу пользователя пространственно распределенным образом. Даже при движении глаз пользователь всегда может видеть четкое изображение информации, отображаемой головным дисплейным устройством.According to embodiments of the present invention, clusters of display segments may be uniformly distributed over a display area of a transparent element of a head-mounted display device, wherein each cluster may include a uniform distribution of display segments, and each display segment may include a uniform distribution of pixel elements. In other embodiments that do not have a clustered arrangement of display segments, the display segments may be uniformly distributed over the display area of the transparent element. A plurality of subsets of pixel elements of the head-mounted display device may be controlled so that each of the plurality of subsets displays the same (multi-pixel or single-pixel) portion of the original image. Some embodiments of the present invention provide for a one-to-many mapping of (multi-pixel or single-pixel) portions of the original image into corresponding separate sets of display segments, so that each segment of a set of segments displays the same portion of the original image, and different portions of the original image are displayed by different sets of segments. The segments of each set of segments may be mutually non-adjacent, i.e. between each pair of segments of a particular set of segments there may be one or more segments from at least one other set of segments. A head-mounted display device offering a large-size eyepiece may be provided by replicating the image content on a set of mutually non-adjacent display segments. The control circuit of the head-mounted display device may be configured in a suitable manner for mapping the same portion of an image into each of the subsets of pixel elements and for controlling the pixel elements of the subsets in accordance with said mapping. In this way, a plurality of light beams representing the same image information from the same portion of an original image may be created and delivered to the user's eye in a spatially distributed manner. Even when the eyes move, the user can always see a clear image of the information displayed by the head-mounted display device.
Claims (30)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2826225C1 true RU2826225C1 (en) | 2024-09-06 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190265476A1 (en) * | 2017-06-01 | 2019-08-29 | NewSight Reality, Inc. | See-through near eye optical module |
| CN111078170A (en) * | 2019-11-29 | 2020-04-28 | 北京小米移动软件有限公司 | Display control method, display control apparatus, and computer-readable storage medium |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190265476A1 (en) * | 2017-06-01 | 2019-08-29 | NewSight Reality, Inc. | See-through near eye optical module |
| CN111078170A (en) * | 2019-11-29 | 2020-04-28 | 北京小米移动软件有限公司 | Display control method, display control apparatus, and computer-readable storage medium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12055715B2 (en) | See-through near eye optical module | |
| US20200257122A1 (en) | See-Through Near Eye Display Optical Dithering | |
| US8503087B1 (en) | Structured optical surface | |
| CN108375840B (en) | Light field display unit based on small array image source and three-dimensional near-to-eye display device using light field display unit | |
| KR20180099781A (en) | Non-eyeglass stereoscopic display device and display method | |
| EP3762764B1 (en) | See-through near eye optical module | |
| US20200089004A1 (en) | Augmented Reality (AR) Eyewear with at Least One Quasi Fresnel Reflector (QFR) | |
| US20230185114A1 (en) | Eyewear | |
| TWI717602B (en) | Head mounted display device | |
| JP7567025B2 (en) | Head-Mounted Display Device | |
| RU2826225C1 (en) | Head display device | |
| CN112987330A (en) | Integrated stereoscopic image display device | |
| JP7475751B1 (en) | Collimating contact lenses and XR glasses | |
| US20240393589A1 (en) | See-through near eye optical module | |
| US20240258280A1 (en) | Image compensation device | |
| US20240255759A1 (en) | Near-eye display device | |
| US20250013044A1 (en) | Head-Wearable Display Device | |
| WO2020009819A1 (en) | See-through near eye optical display | |
| US10908418B1 (en) | Naked eye 3D head-up display device with reflective diffuser sheet | |
| US20210096378A1 (en) | Near-eye display with a flat pixel array | |
| WO2021222218A1 (en) | See-through near eye display optical dithering | |
| TW202007145A (en) | See-through near eye optical display | |
| JP2024082375A (en) | Virtual image display device and head-mounted display device | |
| JP2024082376A (en) | Virtual image display device and head-mounted display device |