CN111630585B - 针对扫描光束显示器的可变发射周期 - Google Patents

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Abstract

一种扫描光束显示器，包括被配置为发射受控可变强度的光的发射器、被配置为将光转向至受控可变光束位置的光束转向光学器件、以及被操作地耦合到发射器和光束转向光学器件的驱动电路。驱动电路被配置为向光束转向光学器件施加信号，以沿着像素位置的路径移动光束位置，该路径包括视场的中心处的第一像素位置和视场的外围处的第二像素位置。驱动电路还被配置为与信号同步地驱动一系列电流脉冲通过发射器，以在第一间隔期间照亮第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮第二像素位置，发射器在第二间隔期间以比在第一间隔期间更高的占空比被驱动。

Description

针对扫描光束显示器的可变发射周期
背景技术
扫描光束显示器通过快速扫描观察者视场内的调制光束形成显示图像。用于扫描光束显示器的光电组件结构紧凑、节能，可形成任意比例和宽高比的图像。然而，扫描光束显示器是一项新兴技术，其中影响图像质量的各种问题有待解决。
发明内容
本公开的一个方面涉及被配置为在用户的视场中形成显示图像的扫描光束显示器。扫描光束显示器包括被配置为发射受控可变强度的光的发射器、被配置为接收光并将光转向至受控可变光束位置的光束转向光学器件、以及被操作地耦合到发射器和光束转向光学器件的驱动电路。驱动电路被配置为将控制信号施加到光束转向光学器件，以沿着像素位置的路径移动光束位置，该路径包括视场的中心处的第一像素位置和视场的外围处的第二像素位置。驱动电路还被配置为与控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过发射器，以在第一间隔期间照亮第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮第二像素位置，在第二间隔期间以比在第一间隔期间更高的占空比驱动发射器。
提供本发明内容来以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下文的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现。
附图说明
图1示出了示例近眼显示器设备的方面。
图2示出了近眼显示器设备的示例扫描光束显示器的方面。
图3示出了与扫描光束显示器的操作相关联的示例像素图的方面。
图4图示了扫描光束显示器的激光二极管发射器的各种示例偏置模式。
图5是针对示例激光二极管的发射功率与驱动电流的图形。
图6图示了示例近眼显示器设备中的注视跟踪方面。
图7示出了示例显示图像投影仪和远程摄像机系统的方面。
具体实施方式
本公开内容是通过示例的方式并参考上述附图来呈现的。在附图的一个或多个中可能基本上相同的组件、过程步骤和其他元素被协调地标识，并且以最小的重复进行描述。然而，需要注意的是，被协调地标识的元素也可能在一定程度有所不同。还应注意的是，这些附图是示意性的，并且通常未按比例绘制。相反，附图中所示的各种绘图比例、宽高比和组件数量可能被故意扭曲，以使某些特征或关系更容易被看到。
图1示出了示例近眼显示器设备10的方面。所图示的显示器设备是双筒的；其采用互补的一对扫描光束显示器12。扫描光束显示器12R被配置为在显示框14R中形成显示图像，该显示图像被投影到佩戴者的右眼的视场(FOV)中。显示图像可以占据整个FOV或其任何部分。扫描光束显示器12L被配置为在显示框14L中形成互补的显示图像，该图像被投影到佩戴者左眼的FOV中。在其他示例中，单个扫描光束显示器可以用于双眼。显示器设备10包括集成计算机系统16。计算机系统被操作地耦合到扫描光束显示器和其他设备组件，包括逻辑系统18和相关联的计算机存储器20。逻辑系统和计算机存储器可以被配置为渲染提供给扫描光束显示器的显示图像，并实施本文中所公开的任何处理和控制功能。
在一些示例中，由左右扫描光束显示器12形成的显示图像相似但不相同；它们可以展现受控的位置差距，以便创建虚拟对象显示所需的3D立体效果。在一些示例中，计算机系统16维持虚拟显示对象在现实世界坐标中的映射，并基于佩戴者头部的位置和方向调节对象的渲染。为此，近眼显示器设备10包括传感器22(例如，惯性、加速度、地磁和/或光学传感器)，其输出响应于头部位置和/或旋转。可选地，近眼显示器设备10也可以包括一个或多个眼睛成像摄像机24，例如，右眼成像摄像机24R和左眼成像摄像机24L。眼睛成像摄像机被配置为跟踪佩戴者的瞳孔围绕其相应眼睛轨道的旋转，如本文进一步详细描述的。
图2示出了示例扫描光束显示器12的方面。扫描光束显示器12是彩色显示器；其包括三个不同的光发射器，每个光发射器被配置为发射受控可变强度的光。在所图示的实施例中，发射器包括红色发射激光二极管26R、绿色发射激光二极管26G和蓝色发射激光二极管26B。单个发射器可以足以用于单色图像显示。通常，每个发射器支持一种调制方案，其中发射光的强度可以在不大于显示图像的单个像素的刷新周期的时间尺度上可控地变化。例如，如果显示图像包含720×480像素并且每秒被刷新60次，则发射器的响应函数必须小于1/720/480/60秒–1或48纳秒。最先进的激光二极管可以提供适当窄的响应函数，以及相干、共线、单色光发射和高功率输出的附加优势。在其他示例中，相反可以使用一个或多个非相干发光二极管(LED)发射器。
继续参见图2，扫描光束显示器12的每个激光二极管26被操作地耦合到相关联的驱动器28，该驱动器根据来自计算机系统16的控制信号向激光二极管提供电偏置。在所图示的示例中，驱动器28R、28G和28B被并入到集成驱动电路30中，该集成驱动电路30被配置为在驱动器之中提供共享定时以及其他控制功能。驱动器和集成驱动电路可包括模拟和/或数字组件，其包括可编程(例如，计算机)组件。
在扫描光束显示器12中，来自每个激光二极管26的准直光束通过光束组合器34被光束转向光学器件32接收。光束转向光学器件被配置为将激光发射转向到受控可变光束位置。更特别地，光束转向光学器件被配置为重定向所组合的光束沿着在佩戴者的右或左瞳孔36的FOV内(例如，横跨和向下)扫描的移动轴。为此，驱动电路30调制光束转向光学器件的控制，并同步调制通过每个激光二极管的电流，以使得所需的显示图像在FOV中被形成。在所图示的示例中，扫描光束在去往瞳孔的途中穿过瞳孔扩展光学器件38。瞳孔扩展光学器件扩展光束以覆盖比用户的解剖瞳孔更大的区域，以防止因近眼显示器设备10在佩戴者面部上未对准而可能导致的渐晕和其他不希望的效果。
在所图示的示例中，光束转向光学器件32包括微机电系统(MEMS)镜40。该镜被机械地耦合到一对压电换能器42。换能器42X控制镜在第一方向上的偏转；换能器42Y控制镜在垂直于第一方向的第二方向上的偏转。驱动电路30根据来自计算机系统16的控制信号向换能器42提供电偏置。通过对传感器的合适的控制，镜40被使得对在佩戴者的FOV内的所组合的光束进行光栅化。随着光束位置到达FOV中的给定像素位置(X，Y)，被施加到红色、绿色和蓝色发射激光二极管的电流被调节，以实现针对该像素位置所需的颜色和亮度。随着光束位置扫描通过FOV或通过其预定部分时，该控制特征可以被连续或周期性地实施。以这种方式，被提供给每个激光二极管26和换能器42的控制信号限定了在FOV中形成的显示图像。
本领域技术人员将理解，术语“光栅”并不意味着暗示光束位置在移动到邻近行之前必须扫描像素位置的完整水平行。相反，被施加到换能器42X和42Y的控制信号可以是在镜40中实现谐波共振的信号。在穿越FOV的过程中，光束可以跟踪出一条或多条复杂的轨迹(例如，Lissajous图形)。在跟踪这样的轨迹时，不期望光束位置或光束转向系统的物理部件以恒定速度行进。然而，假设镜40的水平和竖直偏转可以在任何时间点被测量或预测，则可以通过根据偏转调节通过每个二极管激光器的电流来形成显示图像。
在一些示例中，光束转向光学器件32可包括一对单轴镜或微镜阵列以代替镜40。在其他示例中，光束转向光学器件可以不包括镜本身，但是可以包括一个或多个具有可控衍射性质的透射或反射元件。适当的示例包括可调谐布拉格光栅和液晶浮雕闪耀光栅。通过实时调制这些元件的衍射性质，可以在用户的FOV内扫描发射光束。
图3示出了示例像素图的方面以图示一种方式，来自激光二极管26的发射可以以此方式与由光束转向光学器件32影响的光束偏转同步。在所图示的示例中，驱动电路30向光束转向光学器件施加控制信号，以沿像素位置的路径移动光束位置44。在此，光束位置在时间TN处跨过像素PN的左边界。然后红色、绿色和蓝色发射激光二极管的发射强度可以被调节以便实现从时间TN直到时间TN+1的针对当前显示帧中的像素PN所需的亮度和颜色混合。在时间TN+1处，光束位置离开像素PN的右边界并跨入像素PN+1中。现在，发射强度被重新调节以便实现像素PN+1所需的亮度和颜色混合。针对光束位置相交的每个像素，并贯穿每个连续的显示帧，继续进行强度调节。
通常，给定激光二极管26照亮像素PN所需的光发射可以以合适的集成功率的连续变化、阶梯或脉冲光发射的形式提供。当光束位置44在像素PN的边界内时，发射轮廓可以与时间窗口ΔT＝TN+1–TN一样宽。通常，对于靠近显示框中心的像素，ΔT最短，在该处光束位置的速度最大，而在靠近显示框外围的位置，光束位置的速度更低，在该处光束位置改变方向。如本文进一步详细公开的，适合于照亮像素位置的路径的发射脉冲列可以经由来自驱动电路30的一系列电流脉冲或其他激励来驱动。术语“激励”在本文中用于描述在给定像素位置的时间窗口内被施加以用于照亮该像素位置的电流波形。电流脉冲或激励与被施加到光束转向光学器件32的控制信号同步地被驱动通过激光二极管。
图4图示了偏置激光二极管26以照亮像素位置的路径的模式。图4的图形46是随着光束位置44沿路径行进时，所期望的通道亮度(例如，R、G或B亮度)与时间的图形。为便于说明，所期望的亮度以模拟波形示出。实际上，亮度可以是任何适当幅度和时间分辨率的阶梯数字波形。图形46中的竖直虚线界定了光束位置与连续像素位置PN–1、PN、PN+1等相交的时间窗口。在本示例中，图形的左侧处的像素位置位于用户的FOV的中心处，而图形的右侧处的像素位置位于用户的FOV的外围处。在高分辨率显示器中，数百个像素位置可以分隔用户的FOV的中心和外围部分；为便于说明，图4仅示出了该范围中的七个像素位置。在所图示的场景中，平均通道亮度沿像素位置的路径变化，在PN+2处到达最大值。对于像素位置PN-1和PN+5，在它们相应的时间窗口取平均值的亮度相同，但是针对外围像素位置PN+5的时间窗口比针对中心像素位置PN-1的时间窗口长得多。这可能是由于，例如，镜40的谐波振动，其导致光束位置44的速度的水平和竖直分量连续改变。需要注意的是，除了谐波驱动镜之外的光束转向光学器件也可能展现出这一性质(参见下文)。
图4的图形48图示了示例偏置模式，其中激光二极管26被使得在每个像素位置的整个时间窗口ΔT内发射。为实现这一结果，激光二极管以100％的占空比被驱动。在一个示例中，发射电流在时间窗口的开始处被阶跃至与所期望的像素亮度成比例且与时间窗口的长度成反比例的水平，并在该时间窗口持续期间被维持在该水平。在图4的该图形和随后的图形中，当针对给定像素位置的驱动电流激励下的面积在对应的时间窗口被积分时，其与该像素位置的期望通道亮度成比例。术语“占空比”在本文中用于表示系统(例如，扫描光束显示器)的操作时间间隔的分数或百分比，在操作时间间隔该系统的组件(例如，激光二极管)被接通。例如，如果激光二极管在整个操作时间间隔内被接通，则占空比为100％，如果在整个操作时间间隔内被断开，则占空比为0％，如果在一半操作时间间隔内被接通，而在另一半操作时间间隔内被断开，则占空比为50％，与操作时间间隔内的开关转变次数无关。简要参见图5，激光二极管的阈值电流ITH是要被观察的任何受激励射必须超过的驱动电流I。在低于ITH的驱动电流处，电荷载流子以超过累积速率的速率非辐射地重组。图4的图形48及接下来的图形中的最小驱动电流值与所图示的示例中的阈值电流ITH相对应。在其他示例中，脉冲之间的驱动电流可以被减少至低于ITH(例如，减少到零)，以便节约用电。
现在继续参见图4，图形48的偏置模式容许有某些缺点。首先，如本领域技术人员将理解的，由于在激光腔内积累反向电荷载流子群所需的时间，激光二极管可能经受接通延迟。因此，可能有在像素位置PN处的发射不可能覆盖整个时间窗口ΔT的场景，例如，在高分辨率(短ΔT)处，当像素PN-1必须为暗时。尽管激光二极管可以被设置低于ITH以缩短或消除接通延迟，但这种策略可能会削弱功率效率，特别是如果在每个像素处被应用时。
在整个ΔT窗口之上维持发射的另一缺点是，这种发射可能被其眼睛跟踪移动显示对象的观察者感知为“运动模糊”。随着观察者跟踪对象，瞳孔围绕眼睛轨道旋转，导致来自长时间照亮的像素位置的光激活视网膜上的一条延长的路径的受体。观察者可能将其感知为影响移动对象的模糊。此外，在以颜色顺序模式操作扫描光束显示器12的实施例中，即使少量的运动模糊也可能以颜色分离的形式被显现。幸运的是，在大多数观看场景中，运动模糊和相关效果通常仅在观看者的FOV的中心部分被观察到，因为这是人类通常跟踪运动对象的区域。
为了解决接通延迟和运动模糊的问题，可以使用图形50的偏置模式。在此，针对每个像素位置，以单个窄脉冲形式的激励被安排在ΔT窗口的中心。本示例中的激光二极管以显著低于100％的操作周期被驱动。这种方法不仅克服了接通延迟和运动模糊的问题，而且在某些场景中(例如，当亚阈值启动电流在脉冲之间暂停时)还可以提供经改进的功率效率。
尽管有上述益处，图形50的偏置模式也容许有某些缺点。在图形50中，激光二极管在给定时间窗口内的发射的占空比可以为20％或更少。在某些观看场景中，发射的较短的占空比可能会给用户造成“闪烁”的感觉。通常，闪烁在观察者的FOV的外围是最引人注意的，在该处显示像素被成像远离中央凹。视网膜的外围部分支持高密度的视杆，视杆通常对运动非常敏感。闪烁在FOV的中心处最不引人注意，在该处显示像素被直接成像在中央凹上。中央凹支持高密度的视锥，对运动的敏感度较低，并且具有相对较少的视杆。
继续参见图4，图形52图示了混合偏置模式，被配置为在如上文所指示的相同时间窗口之上照亮相同路径的像素。在图形52中，对于用户的FOV的中心处及靠近中心的像素，激光二极管以较低的占空比被驱动，而对于FOV的外围处的像素，激光二极管以更高的占空比被驱动，即使在中心和外围像素位置被照亮至相同的通道亮度时。(请注意，图形46中针对像素位置PN–1和PN+5指示了相同的通道亮度。)FOV的外围处的高占空比防止了闪烁，但不太可能导致引人注意的运动模糊，因为用户不太可能跟踪该区域中的对象。相反，FOV的中心处的低占空比防止了运动模糊，并且由于中央凹的更低的视杆密度，在该区域中不太可能被感知为闪烁。
在图形52所图示的示例中，被施加到激光二极管的系列电流脉冲包括PN-1间隔内的基本(例如，标称)持续时间的激励54以及PN+5间隔内比基本持续时间更长的激励56。在该示例中，激励54和56每个都包括单个电流脉冲。在所图示的示例中，激励56填充对应外围像素位置的时间窗口，占空比为100％。然而，这一方面并非严格地必要。在一些示例中，占空比可以从FOV的中心处的低值(以任何增量)变化到位于外围处的高值。换句话说，激励56的持续时间可以随着距FOV的中心的增加的距离而增加。
图形58图示了与图形52有关的偏置模式。如先前示例中的，基本持续时间的激励54包括PN-1间隔内的单个电流脉冲。然而，先前示例的激励56现在由包括一系列电流脉冲的、占空比约为50％的激励60替代。自然地，图形52和58的偏置模式可以以各种方式组合。例如，激励60中的多个电流脉冲中的至少一个的持续时间可以随着距FOV的中心的增加的距离而增加。备选地，或附加地，在多个电流脉冲中包括的多个脉冲可以随着距FOV的中心的增加的距离而增加。
在这些和其他示例中，驱动电路30还被配置为变化每个激励(或其中的电流脉冲)的幅度，以便对沿着光束位置44的路径的每个像素位置赋予预定的积分发射强度。预定的积分发射强度自然地与所期望的信道亮度相对应，并且可以以多种方式来实现。在一些示例中，给定激励的所有脉冲(当多个脉冲被使用时)可以具有相同的幅度。在其他示例中，脉冲幅度可以在激励内变化。
如上所述，图4的水平轴上的虚线和刻度线界定了从中心到外围的跨用户的FOV的像素位置。在操作上，该像素位置可以与近眼显示器设备10的右或左显示框14的水平和/或竖直像素偏移有关。例如，近眼显示器设备的每个眼睛成像摄像机24可以响应于在其相应眼睛轨道内的成像瞳孔的旋转而提供输出。计算机系统16中的逻辑可以被配置为接收该数据并计算映射，以将FOV的每个部分与显示框的对应部分相关联。以这种方式，图4中所示的水平坐标可以基于观察到的瞳孔旋转或视角被映射到相对于显示框的像素偏移。在其他实施例中，眼睛跟踪和显式像素映射被省略，因为可以假设用户的FOV的中心与显示框的中心一致，并且用户的FOV的边缘与显示框的相应边缘相对应。该假设基于用户将其头部转向直接面对感兴趣对象的自然倾向。
在其中假设了用户的FOV的中心与显示框的中心一致的场景中，图形52和58的偏置模式的优势仅被放大。特别地，甚至靠近显示框的中心的窄脉冲也可以提供显著的占空比，不太可能引起闪烁，因为在该区域的光束速度非常大。相反，由于单个窄脉冲引起的闪烁问题在显示框的外围处尤其令人担忧，在该处光束速度最慢并且时间窗口最宽。
提供了图6以便图示跟踪近眼显示器设备佩戴者的瞳孔旋转的示例模式。然而，本文中所公开的原理同样适用于使用远程摄像机系统的视线跟踪。对于左右扫描光束显示器12中的每一个，图6中所图示的配置包括摄像机62、轴上灯64和离轴灯66。每个灯可以包括例如发光二极管(LED)或二极管激光器，其发射在摄像机的高灵敏度波段的红外(IR)或近红外(NIR)照明。
术语“轴上”和“离轴”指代相对于摄像机62的光轴A的眼睛的照明的方向。如图6所示，离轴照明可以创建从观看者的角膜70反射的镜面闪光68。离轴照明也可以用于为了“暗瞳孔”效果而照亮眼睛，其中瞳孔72看起来比周围的虹膜74更暗。相比之下，来自IR或NIR源的轴上照明可以用于创建“亮瞳孔”效果，其中瞳孔看起来比周围的虹膜更亮。更具体而言，来自轴上灯64的IR或NIR照明可以照亮视网膜76的逆向反射组织，该逆向反射组织通过瞳孔将照明反射回来，形成瞳孔的亮图像78。来自摄像机的图像数据被传输至计算机系统16中的相关联的逻辑。在那里，图像数据可以被处理以解析诸如来自角膜的一个或多个闪光或瞳孔轮廓等特征。这些特征在图像数据中的位置可以用作模型(例如，多项式模型)中的输入参数，该模型将特征位置关联到瞳孔的视在中心。尽管眼睛成像在确定瞳孔旋转方面具有优点，但该度量可以通过各种其他方式来确定、估计或预测。例如，近眼显示器设备10可以包括一个或多个电光学传感器。
更通常地，上述描述的任何方面均不应以限制性含义被解释，也可以设想许多变化、扩展和省略。例如，被指示的是，扫描光束显示器的各种像素位置的时间窗口不相等的一个原因是，相比穿过外围的每个像素，由谐振镜引导的光束将更快地穿过FOV的中心中的每个像素。对于(一次照亮一个像素并持续一段固定时间的)相等尺寸像素的任何平面网格，其复合问题在于，对于FOV的每个角度单位，在这样的平面上显示的图像将在外围处相比中心处“消耗”更多的像素。例如，在FOV的中心处的10个水平像素的空间内容可能需要外围处的15个像素。因此，即使可能像阴极射线管屏幕的光束位置一样提供光栅化的光束位置，在外围处的显示内容相比在中心处的等效内容将仍需要更多的时间来写入。
此外，本文中所公开的扫描光束偏置模式不限于近眼显示系统，而是同等地适用于各种比例和形状因素的显示投影仪。图7以示例的方式示出了前投影系统10’的方面，该前投影系统10’包括扫描光束投影仪12’和远程计算机系统16’。该系统还包括以远程摄像机24’形式的眼睛成像传感器，其经由远程计算机被操作地耦合到扫描光束显示器。
本公开的一个方面涉及被配置为在用户的视场中形成显示图像的扫描光束显示器。扫描光束显示器包括：发射器，被配置为发射受控可变强度的光；光束转向光学器件，被配置为接收光并将光转向到受控可变光束位置；以及驱动电路，被操作地耦合到发射器和光束转向光学器件，被配置为：将控制信号施加到光束转向光学器件，以沿着像素位置的路径移动光束位置，该路径包括视场的中心处的第一像素位置和视场的外围处的第二像素位置，并与控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过发射器，以在第一间隔期间照亮第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮第二像素位置，发射器在第二间隔期间以比在第一间隔期间更高的占空比被驱动。
在一些实施方式中，第一间隔是其中光束位置与第一像素位置相交的间隔，第二间隔是其中光束位置与第二像素位置相交的间隔。在一些实施方式中，该系列电流脉冲包括在第一间隔内的基本持续时间的激励和在第二间隔内比基本持续时间更长的激励。在一些实施方式中，基本持续时间的激励包括单个电流脉冲。在一些实施方式中，比基本持续时间更长的激励包括单个电流脉冲。在一些实施方式中，比基本持续时间更长的激励包括多个电流脉冲。在一些实施方式中，多个电流脉冲中的至少一个的持续时间随着距第一像素位置的距离增加而增加。在一些实施方式中，在多个电流脉冲中包括的脉冲数量随着距第一像素位置的距离增加而增加。在一些实施方式中，光束转向光学器件包括被机械地耦合到换能器的镜，并且控制信号被施加到该换能器。在一些实施方式中，驱动电路还被配置为变化一系列电流脉冲的幅度，以便赋予第一像素位置和第二像素位置预定的亮度。在一些实施方式中，发射器是激光二极管。在一些实施方式中，发射器是被配置为发射光的多个发射器中的一个发射器，并且光束转向光学器件被配置为接收和转向来自多个发射器中的每一个发射器的光。在一些实施方式中，扫描光束显示器还包括：传感器，响应于用户的头部旋转提供输出；以及逻辑，被配置为基于输出来调节显示图像的渲染。在一些实施方式中，扫描光束显示器还包括:传感器，响应于视场相对于扫描光束显示器设备的显示框的位移提供输出；以及逻辑，被操作地耦合到传感器，并被配置为将视场的每个部分关联到显示框的对应部分。在一些实施方式中，扫描光束显示器被布置在近眼显示器设备中。
本公开的另一方面涉及被配置为在显示框内形成显示图像的扫描光束显示器。扫描光束显示器包括：发射器，被配置为发射受控可变强度的光；光束转向光学器件，被配置为接收光并将光转向到受控可变光束位置；以及驱动电路，被操作地耦合到发射器和光束转向光学器件，被配置为：将控制信号施加到光束转向光学器件，以沿着像素位置的路径移动光束位置，该路径包括显示框的中心处的第一像素位置和显示框的外围处的第二像素位置，并与控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过发射器，以在第一间隔期间照亮第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮第二像素位置，发射器在第二间隔期间以比在第一间隔期间更高的占空比被驱动。
在一些实施方式中，第一间隔是其中光束位置与第一像素位置相交的间隔，第二间隔是其中光束位置与第二像素位置相交的间隔，并且该系列电流脉冲包括在第一间隔内的基本持续时间的激励和在第二间隔内比基本持续时间更长的激励。
本公开的另一方面涉及一种被配置为在用户的视场中形成显示图像的扫描光束显示器系统。扫描光束显示器系统包括：传感器，响应于视场相对于扫描光束显示器设备的显示框的位移提供输出；逻辑，被操作地耦合到传感器，并被配置为将视场的每个部分关联到显示框的对应部分；发射器，被配置为发射受控可变强度的光；光束转向光学器件，被配置为接收光并将光转向受控可变光束位置；以及驱动电路，被操作地耦合到发射器和光束转向光学器件，被配置为：将控制信号施加到光束转向光学器件，以沿着像素位置的路径移动光束位置，该路径包括视场的中心处的第一像素位置和视场的外围处的第二像素位置，并与控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过发射器，以在第一间隔期间照亮第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮第二像素位置，发射器在第二间隔期间以比在第一间隔期间更高的占空比被驱动。
在一些实施方式中，传感器包括被配置为对用户的眼睛进行成像的摄像机。在一些实施方式中，传感器包括远程摄像机。
应当理解，本文中所描述的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体实施方式或示例不以限制性含义被采取，因为许多变化是可行的。本文中所描述的具体例程或方法可以表示一种或多种处理策略。因此，所示或所述的各种动作可以按照所示或所述的顺序、其他顺序、并行或省略来执行。
本公开的主题包括本文中所公开的各种过程、系统和配置、其他特征、功能、动作和/或性质以及其任何和所有等同物的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

Claims (20)

1.一种扫描光束显示器，被配置为在用户的视场中形成显示图像，所述扫描光束显示器包括：
发射器，被配置为发射受控可变强度的光；
光束转向光学器件，被配置为接收所述光并将所述光转向受控可变光束位置；以及
驱动电路，被操作地耦合到所述发射器和所述光束转向光学器件，被配置为：
将控制信号施加到所述光束转向光学器件，以沿像素位置的路径移动所述光束位置，所述路径包括所述视场的中心处的第一像素位置和所述视场的外围处的第二像素位置，以及
与所述控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过所述发射器，以在第一间隔期间照亮所述第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮所述第二像素位置，所述发射器在所述第二间隔期间以比在所述第一间隔期间更高的占空比被驱动。
2.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述第一间隔是其中所述光束位置与所述第一像素位置相交的间隔，并且所述第二间隔是其中所述光束位置与所述第二像素位置相交的间隔。
3.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述一系列电流脉冲包括在所述第一间隔内的基本持续时间的激励和在所述第二间隔内的比所述基本持续时间更长的激励。
4.根据权利要求3所述的扫描光束显示器，其中所述基本持续时间的激励包括单个电流脉冲。
5.根据权利要求3所述的扫描光束显示器，其中比所述基本持续时间更长的所述激励包括单个电流脉冲。
6.根据权利要求3所述的扫描光束显示器，其中比所述基本持续时间更长的所述激励包括多个电流脉冲。
7.根据权利要求6所述的扫描光束显示器，其中所述多个电流脉冲中的至少一个电流脉冲的持续时间随着距所述第一像素位置的距离增加而增加。
8.根据权利要求6所述的扫描光束显示器，其中在所述多个电流脉冲中包括的脉冲的数量随着距所述第一像素位置的距离增加而增加。
9.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述光束转向光学器件包括被机械地耦合到换能器的镜，并且其中所述控制信号被施加到所述换能器。
10.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述驱动电路还被配置为变化所述一系列电流脉冲的幅度，以便向所述第一像素位置和所述第二像素位置赋予预定的亮度。
11.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述发射器是激光二极管。
12.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述发射器是被配置为发射光的多个发射器中的一个发射器，并且其中所述光束转向光学器件被配置为接收并转向来自所述多个发射器中的每个发射器的所述光。
13.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，还包括：传感器，响应于所述用户的头部旋转而提供输出；以及逻辑，被配置为基于所述输出来调节所述显示图像的渲染。
14.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，还包括：传感器，响应于所述视场相对于所述扫描光束显示器设备的显示框的位移而提供输出；以及逻辑，被操作地耦合到所述传感器并且被配置为将所述视场的每个部分关联到所述显示框的对应部分。
15.根据权利要求1所述的扫描光束显示器，其中所述扫描光束显示器被布置在近眼显示器设备中。
16.一种扫描光束显示器，被配置为在显示框内形成显示图像，所述扫描光束显示器包括：
发射器，被配置为发射受控可变强度的光；
光束转向光学器件，被配置为接收所述光并将所述光转向受控可变光束位置；以及
驱动电路，被操作地耦合到所述发射器和所述光束转向光学器件，被配置为：
将控制信号施加到所述光束转向光学器件，以沿像素位置的路径移动所述光束位置，所述路径包括所述显示框的中心处的第一像素位置和所述显示框的外围处的第二像素位置，以及
与所述控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过所述发射器，以在第一间隔期间照亮所述第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮所述第二像素位置，所述发射器在所述第二间隔期间以比在所述第一间隔期间更高的占空比被驱动。
17.根据权利要求16所述的扫描光束显示器，其中所述第一间隔是其中所述光束位置与所述第一像素位置相交的间隔，所述第二间隔是其中所述光束位置与所述第二像素位置相交的间隔，并且其中所述一系列电流脉冲包括在所述第一间隔内的基本持续时间的激励和在所述第二间隔内的比所述基本持续时间更长的激励。
18.一种扫描光束显示器系统，被配置为在用户的视场中形成显示图像，所述扫描光束显示器系统包括：
传感器，响应于所述视场相对于所述扫描光束显示器设备的显示框的位移提供输出；
逻辑，被操作地耦合到所述传感器，并且被配置为使所述视场的每个部分与所述显示框的对应部分相关；
发射器，被配置为发射受控可变强度的光；
光束转向光学器件，被配置为接收所述光并将所述光转向受控可变光束位置；以及
驱动电路，被操作地耦合到所述发射器和所述光束转向光学器件，被配置为：
将控制信号施加到所述光束转向光学器件，以沿像素位置的路径移动所述光束位置，所述路径包括所述视场的中心处的第一像素位置和所述视场的外围处的第二像素位置，以及
与所述控制信号同步地驱动一系列电流脉冲通过所述发射器，以在第一间隔期间照亮所述第一像素位置，并在第二间隔期间等效地照亮所述第二像素位置，所述发射器在所述第二间隔期间以比在所述第一间隔期间更高的占空比被驱动。
19.根据权利要求18所述的扫描光束显示器系统，其中所述传感器包括被配置为对用户的眼睛成像的相机。
20.根据权利要求18所述的扫描光束显示器系统，其中所述传感器包括远程相机。
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