CN114503551A - 具有提高的均匀性和/或眼睛安全性的激光照射显示器 - Google Patents

Abstract

一种用于向观看者显示图像的显示器，该显示器包括图像生成器，该图像生成器具有生成至少第一颜色照射的照射子系统，该图像生成器采用照射以生成图像。投影光学器件投影自图像的照射以向观看者显示。照射子系统包括第一激光器和第二激光器，第一激光器生成具有第一偏振的第一颜色的第一激光束，第二激光器生成具有第二偏振的第一颜色的第二激光束。第一偏振和第二偏振在投影光学器件内的至少一个位置处正交，从而投影准非偏振图像。

Description

具有提高的均匀性和/或眼睛安全性的激光照射显示器

发明技术领域和背景技术

本发明涉及用于向观看者显示图像的显示器，并且更特别地，本发明涉及由激光光源照射的显示器。

某些显示器(例如近眼显示器和平视显示器)需要具有高亮度以当在明亮条件下使用时(例如，白天在户外使用)适当地可见。这对于增强现实显示器尤其如此，在增强现实显示器中，可视元素被显示为叠加于明亮的户外景色。

在用于照射空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)时，或者在跨越投影场扫描非常亮的斑而单独使用时，基于激光的照射系统可以实现这种平均高亮度。通过两个垂直的致动器移动单个镜或两个单独的镜来执行扫描。对于颜色显示器，亮斑由三个单独的激光(红色、绿色和蓝色)生成。

虽然激光的使用提供了亮度和能量效率的好处，但是它也可能引起图像不均匀的问题，并且在一些情况下，也可能引起眼睛安全的问题。

发明内容

本发明是显示器。

根据本发明的实施方式的教示，提供了一种用于向观看者显示图像的显示器，该显示器包括：(a)图像生成器，其具有照射子系统，该照射子系统生成至少第一颜色的照射，图像生成器采用照射以生成图像；(b)投影光学器件，其用于投影来自图像的照射以向观看者显示，其中，照射子系统包括第一激光器和第二激光器，第一激光器生成具有第一偏振的第一颜色的第一激光束，第二激光器生成具有第二偏振的第一颜色的第二激光束，第一偏振和第二偏振在投影光学器件内的至少一个位置处正交。

根据本发明的实施方式的另一特征，第一激光器和第二激光器是照射子系统的成组至少三个激光器中的两个，至少三个激光器具有在投影光学器件内的至少一个位置处相互正交的偏振。

根据本发明的实施方式的另一特征，第一激光束和第二激光束被部署成生成具有相互正交的偏振的并排束。

根据本发明的实施方式的另一特征，投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，该准直光学器件用于生成准直图像，该光导光学元件具有成对平行主外表面，用于通过内反射在光导光学元件内引导准直图像，该光导光学元件具有耦出结构，用于将准直图像的至少一部分朝向观看者重定向。

根据本发明的实施方式的另一特征，第一激光束和第二激光束通过照射子系统的偏振束组合器被组合成单个束，以形成包含两个正交偏振的单个束。

根据本发明的实施方式的另一特征，投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，该准直光学器件用于生成准直图像，该光导光学元件具有成对平行主外表面，用于通过内反射在光导光学元件内引导准直图像，该光导光学元件具有耦出结构，该耦出结构用于将准直图像的至少一部分朝向观看者重定向。

根据本发明的实施方式的另一特征，第一激光束和第二激光束分别具有第一波长和第二波长，第一波长和第二波长相差小于5％，并且其中，投影光学器件包括一定长度的双折射材料，该一定长度的双折射材料被构造成将第一偏振和第二偏振从平行状态差异性地旋转到基本上正交状态。

根据本发明的实施方式的另一特征，图像生成器包括由第一激光束和第二激光束照射的偏振修改空间光调制器。

根据本发明实施方式的另一特征，图像生成器还包括扫描光学布置，该扫描光学布置包括至少一个扫描镜，该扫描布置被部署成用于生成第一激光束和第二激光束沿至少一个方向的扫描运动，以顺序地照射空间光调制器的不同区域。

根据本发明的实施方式的另一特征，投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，该准直光学器件用于生成准直图像，该光导光学元件用于将准直图像传送到观看者，其中，双折射材料被部署在从准直光学器件到光导光学元件的光路中。

根据本发明的实施方式的另一特征，准直光学器件包括至少一个偏振分束器。

根据本发明的实施方式的另一特征，双折射材料是石英晶体块。

根据本发明的实施方式的另一特征，图像生成器还包括扫描光学布置，该扫描光学布置包括至少一个扫描镜，该扫描布置被部署成用于生成第一激光束和第二激光束沿至少一个方向的扫描运动。

根据本发明的实施方式的另一特征，照射子系统还包括第三激光器和第四激光器以及第五激光器和第六激光器，第三激光器和第四激光器生成在图像处具有正交偏振的第二颜色的激光束，第五激光器和第六激光器生成在图像处具有正交偏振的第三颜色的激光束。

根据本发明的实施方式的教示，还提供了一种用于向观看者显示图像的显示器，该显示器包括：(a)成组激光光源，其包括：生成红色光束的红色源、生成绿色光束的绿色源以及生成蓝色光束的蓝色源，红色光束、绿色光束和蓝色光束是并排的；(b)扫描光学布置，其包括至少一个扫描镜，该扫描布置被部署成用于生成红色光束、绿色光束和蓝色光束沿二维扫描图案的扫描运动；(c)显示控制器，其包括至少一个处理器，该显示控制器与成组激光光源相关联并且与该扫描布置相关联，该显示控制器被构造成与扫描运动同步地调制激光光源中的每一个的强度以在像平面处生成图像；以及(d)准直光学布置，其用于将来自图像的光在自像平面处进行准直以向观看者显示，其中，显示控制器还被配置成：(i)确定图像中的当前感兴趣区域，以及(ii)修改像素颜色数据以调制激光光源，以使图像中的当前感兴趣区域之外的至少一部分中的颜色饱和度降低。

根据本发明的实施方式的另一特征，还提供了眼睛跟踪布置，该眼睛跟踪布置被部署成用于跟踪用户的眼睛的当前视线，并且其中，显示控制器基于从眼睛跟踪装置接收的输入来确定当前感兴趣区域。

根据本发明的实施方式的另一特征，图像是视频图像，并且其中，显示控制器对视频图像的内容进行处理以得出当前感兴趣区域。

根据本发明的实施方式的另一特征，图像是视频图像，并且其中，显示控制器接收数据流，该数据流指示与视频图像相关联的当前感兴趣区域。

根据本发明的实施方式的另一特征，二维扫描图案以及红色源、绿色源和蓝色源的布置使得由红色光束、绿色光束和蓝色光束所遵循的路径大部分不重叠。

根据本发明的实施方式的教示，还提供了一种用于向观看者显示图像的显示器，该显示器包括：(a)成组激光光源，其包括：生成红色光束的红色源、生成绿色光束的绿色源以及生成蓝色光束的蓝色源；(b)扫描光学布置，其包括至少一个扫描镜，该扫描布置被部署成用于生成红色光束、绿色光束和蓝色光束沿二维扫描图案的扫描运动；(c)显示控制器，其包括至少一个处理器，该显示控制器与成组激光光源相关联并且与该扫描布置相关联，该显示控制器被构造成与扫描运动同步地调制激光光源中的每一个的强度以在像平面处生成图像；以及(d)准直光学布置，其用于将来自图像的光在像平面处进行准直以向观看者显示，其中，蓝色源和/或扫描光学布置被构造成使得在像平面处蓝色光束的点扩散函数是绿色光束的点扩散函数的至少两倍宽。

根据本发明的实施方式的另一特征，在像平面处蓝色光束的点扩散函数是绿色光束的点扩散函数的至少三倍宽。

根据本发明的实施方式的另一特征，显示控制器根据与第一分辨率的图像相对应的像素数据调制绿色源的强度，并且其中，显示控制器根据与第二分辨率的图像相对应的像素数据调制蓝色源的强度，第二分辨率低于第一分辨率。

附图说明

在本文中仅以举例的方式参照附图描述本发明，在附图中：

图1A和图1B是用于向观看者显示图像的显示器的示意性侧视图，显示器分别采用反射耦出结构和衍射耦出结构；

图2A示意性地示出了用于图1A和图1B的显示器中的激光照射图像投影仪；

图2B至图2D示出了分别在正常扫描操作、垂直扫描镜失效和水平扫描镜失效的情况下的激光扫描图案；

图3A至图3C是使用图2A的图像投影仪的实现方式的扫描图案的、用于正向扫描、反向扫描和双重扫描的扫描图案的示意图；

图3D和图3E是使用图2A的图像投影仪的采用两个激光器的实现方式的扫描图案的、用于正向扫描和双重扫描的扫描图案的示意图；

图4A是采用三个并排激光器的图2A的图像投影仪的激光照射部的变型实施方式的示意图；

图4B是激光束相对于扫描轴的相对部署的第一选项的示意图；

图4C至图4E示出了当利用图4B的激光器的部署来实现时分别在正常扫描操作、垂直扫描镜失效和水平扫描镜失效的情况下的激光扫描图案；

图5A是相对于扫描轴交错的激光束的相对部署的第二选项的示意性表示；

图5B至图5D示出了当利用图5A的激光器的部署来实现时分别在正常扫描操作、垂直扫描镜失效和水平扫描镜失效的情况下的激光扫描图案；

图6A是相对于扫描轴交错的六个激光束的相对部署的示意图；

图6B是采用六个并排激光器的图2A的图像投影仪的激光照射部的变型实施方式的示意图；

图6C和6D示出了当利用图6A的激光器的部署实现时分别在水平扫描镜失效和垂直扫描镜失效的情况下的激光扫描图案；

图7A是在类似于图5A的结构的扫描期间由每种颜色遵循的迹线的图示；

图7B和7C是根据本发明的方面的在凹式颜色饱和度减小之前和之后作为沿着图7A的线207的位置的函数的图像强度的图示；

图7D是在类似于图6A的结构的扫描期间由每种颜色遵循的迹线的图示；

图8A和图8B是使用采用具有以像素间隔隔开的扫描迹线的两个激光器的图2A的图像投影仪的实现方式的扫描图案的、用于正向扫描和双重扫描的扫描图案的示意图；

图9是在类似于图6A的结构但是在类似颜色的激光扫描迹线之间具有增加的间隔的扫描期间，由每种颜色遵循的迹线的示意图；

图10是用于实现本发明的方面的显示控制器的框图；

图11A是用于将图像从图像投影仪传递到观看者眼睛的基于波导的光学孔径扩展器的示意性表示；

图11B是示出由偏振光根据第一偏振、第二偏振和两个图案之和传播穿过光学孔径扩展器而生成的两个强度图案；

图12是对每种颜色采用多个并排激光以促进投影图像的去偏振的显示器的示意性表示；

图13A是显示器的替选实施方式的示意图，该显示器采用自由空间光学器件，并且具有沿公共光路引入的针对每种颜色的多个正交偏振激光束；

图13B示出了用于图13A的显示器的激光的替选结构；

图14示意性地示出了根据本发明的方面的显示器的另一结构；

图15A是用于根据本发明的方面的用于在显示器中使用的与波导集成的去偏振器的示意图；以及

图15B是在图15A的去偏振器中采用的双折射材料的主轴的取向的示意图。

具体实施方式

本发明是采用激光照射的显示器。

参照附图和所附说明书可以更好地理解根据本发明的显示器的原理和操作。

通过介绍，本发明包括若干不同的方面，每个方面解决了与使用激光照射的显示器的显示相关的问题，并且这些方面可以用于单独地获得优点或者以协同方式组合以提供显著的优点。

更具体地，参照附图，图1A和图1B提供了其中实现了本发明的各个方面的典型显示器的示意性概况，图2A至图10涉及本发明的特定于基于快速调制激光束的扫描运动的显示器的方面，以及图11A至图15B涉及本发明的解决由激光照射的偏振特性引起的问题的方面。

装置概况

现在参照附图，图1A和图1B示出了系统的主要光学部件的示意性概况。

概括地，本文中参考用于向用户的眼睛502显示图像的显示器500来示例本发明，眼睛位于眼睛运动框504内。在某些非限制性实现方式中，显示器包括光导光学元件(Light-guide Optical Element，LOE)506，其在本文中可以被互换地称为“基板”或“波导”，该LOE具有成对主外表面508、510，这两个主外表面是相互平行的。对准直图像的图像照射进行投影的图像投影仪512光耦合至LOE 506以将图像照射引入LOE，从而通过在主外表面508、510处的内反射在LOE内进行传播。图像投影仪512可以被互换地称为“POD”。

耦出结构与LOE 506的至少耦出区域相关联，该耦出结构被构造成将在LOE内传播的图像照射的至少一部分朝向眼睛运动框504重定向以供用户的眼睛502观看。耦出结构的典型实现方式包括以下反射耦出布置：该反射耦出布置被实现为例如LOE 506内的多个相互平行部分反射表面514，其倾斜于主外表面508、510，如图1A所示。替选耦出布置采用一个或更多个衍射光学元件516，其与LOE 506相关联并且被构造成将图像照射的一部分耦出，如图1B所示。用于引导光显示器的反射和衍射耦出布置的实现方式的细节在本领域中是公知的，并且为了简洁起见，在此将不详细描述。

与扫描系统有关的考虑因素

图2A示意性地示出了适合于在显示器500中使用的图像投影仪512的光学布置。图像投影仪512使用成组激光19A。可以通过二向色组合器20(未示出的微型透镜)将激光R、G和B(分别表示红色、绿色和蓝色)组合成具有单一偏振的单一束。组合的发散束被镜22反射并且被透镜23折射到扫描镜24和25上。这些镜中的每一个绕正交轴扫描。透镜26生成将扫描束耦入波导瞳34中所需的瞳成像。微透镜阵列(Micro-Lens Array，MLA)或漫射器优选地放置在像平面29处以将束扩展。在此示出的实现方式基于偏振分束器棱镜、偏振分束器(Polarizing Beam Splitter，PBS)31将束转向透镜32，透镜32将束准直到出瞳34，束在出瞳34进入LOE(未示出)。

图2B示出了覆盖扫描图像场的典型的二维扫描图案。沿着轨迹44扫描(所有激光的)组合斑42，同时根据图像数据对组合斑42的强度进行调制以生成图像场46。

在不以任何方式限制本发明的已经独立于下文理论分析的准确性而确立的效用的情况下，为了增强对本发明的某些方面的理解，如下对某些眼睛安全问题进行评估是有帮助的。在下文中，我们将假设整数以近似地估计冲击眼睛的强度。

假设以60Hz完全刷新的图像中的800x600像素，则横向(共振)镜必须以60x600/2＝18KHz振荡(忽略扫描开销并且假定以两个运动方向照射)。因此，每线的时间为(1/18000)/2＝27微秒。

每像素的时间是27e-6/800＝35纳秒

每帧的时间为1/60＝16毫秒

在下文的计算中，我们假设针对跨整个图像的室外白天5000尼特(NIT)的白场对照射进行了优化。

眼睛安全考虑因素

下文的分析是针对参数的粗略估计给出的，并且不应该被依赖作为眼睛安全计算的基础。

故障情况可以假设一个或两个扫描仪无法操作，而激光继续以等于白屏的功率(额定最大功率)操作。如果两个扫描仪都停止振荡并且斑42变为静止，则强度将集中在一个像素上：

5000NIT x 600x 800＝2.4xe9 NIT

这是非常亮的点，其将导致人眨眼并且最终移除近眼显示器。为了进行比较，在正午时直视太阳为1.6xe9 Nit。因此，扫描仪停止的这种情况对于用户是不舒服的，并且可能对眼睛是有危险的。

图2C示出扫描仪25不工作并且只有扫描仪24(共振)工作的情况。由于共振镜快速移动，假设屏幕的所有功率沿着全部线50分布，因此，该线中的强度将是：

每一个像素的强度/每条线的像素数＝2.4xe9 NIT/800＝3e6 NIT

这与单个斑相比损害较小，但是对于用户而言仍然是非常高且不舒服的。

图2D示出了在扫描仪24停止工作并且只有扫描仪25是活跃时生成的线扫描。在这种情况下，由于该扫描仪25的移动较慢(每线毫秒，而对眼睛的损害的热常数以微秒为单位)，所以每像素的强度可以近似为与每个静止斑(2.4xe9 NIT)相同。

扫描图案考虑因素

图3A示出了图示108，在曲线图中，扫描激光斑42遵循图案44。该图案由快速横向扫描共振镜24和线性(受控)镜25生成。

插图45A示意性地示出了场的中心的像素布置，其中，垂直速度被设置成使得在两个方向(标记为箭头)上运动期间生成的像素相邻，即，单像素间距(pitch)间隔。

如插图45B所示，在场的边缘处，一些像素交叠，而在其他地方存在间隙。

显然，在扫描108处，场的中心处的线62之间的间隙是一个像素(最佳相邻像素)，而图案的边缘64处的间隙接近两个像素(两个叠加像素并且距下一像素一个像素间隙)。图3B中的反向扫描110示出了类似的图案。如图3C的组合迹线112所示，扫描线优选位于不同的位置。场的两侧处的迹线以及间隙70和间隙72顺序出现，并且因此可以在场的边缘处引起闪烁。

应当注意，人的视觉通常对视觉的外围区域的闪烁特别敏感，而对视觉中心的闪烁更不敏感。因此，在扫描图像侧部的快速变化的不均匀性(闪烁)的存在对于许多观察者是非常令人困扰的。

图3D和图3E示出了用于双通道行间扫描的另一选项，其中，每个斑表示交叠的所有颜色。图3D的迹线113A示出了单个帧，而图3E的113B示出了叠覆的反向迹线。显然，如果在通道(标记为空心圆和完整圆，显示为一个像素的距离)之间没有间隙，那么在场的边缘处将存在两个像素的间隙73并且在中心75处没有间隙(相邻具有一个像素的间隔)。因此，如在单通道中，间隙将在边缘处引起闪烁。

颜色考虑因素

关于各个激光的功率存在若干冲突的考虑因素。一方面，必须调整三种颜色源的相对功率以当混合颜色时提供期望的白平衡水平。另一方面，绝对功率必须低于眼睛安全阈值。与红光和绿光相比，后一要求对于蓝光更严格。因此，出于安全原因，蓝色照射被最严格地限制，并且为了维持白平衡，其他颜色的激光功率必须远低于其安全限制。因此，由于对蓝色激光功率施加了安全限制，总图像亮度降低。

偏振考虑因素

本发明主要涉及采用由激光生成的照射的显示器。术语“激光器”在本文中被宽泛地用于任何类型的发光激光器。对于紧凑装置，二极管激光器或S-LED是特别优选的。这些生成具有典型地小于1纳米的光谱带宽的偏振光。当与用于将图像中继到眼睛的波导一起使用时，由POD输出的偏振图像照射生成非均匀输出图像。这是因为光的偏振在全内反射(Total Internal Reflection，TIR)期间改变，而耦出机构(衍射或反射)是偏振敏感的。激光束的高相干性和快速扫描速率使得主动地(例如，通过可变LCD)或者被动地(诸如石英晶体的双折射窄窗口)使每个激光去偏振是不实际的。

现在将讨论与本发明的各个方面相对应的若干方法，其用于解决由于使用激光器而引起的上述限制中的一些。

强度降低

在图4A中将根据本发明实施方式的一族实现方式示出为光学布置114。该光学布置代替了装置100的上部(图2A)，与该布置的不同之处在于，此处的激光R、G和B在几何上并排组合为19B，而不是使用二向色组合器20将它们组合成单个束。因此，三个激光的束不交叠。例如，装置的其余部分可以类似于图2A以及图1A或图1B的其他细节。

图4B示出了三个激光斑80、81和82在它们出现在像平面上(三个圆)时的一种可能部署。两个正交轴表示镜24和镜25的扫描轴。

在图4C中示出了通过扫描激光而生成的图像。在此处，通过一些移位生成三个图像：与斑80相关的76，与斑81相关的77和与斑82相关的78。斑的扫描图案显示为90(短划线、实线和点线)。显然，可以数字地校正水平偏移，并且仅使用交叠区域。

三个斑的优点是强度分布使得每个斑具有1/3的强度(这是近似)。因此，如果两个扫描仪停止工作，则每个斑的强度等于(为了清楚起见，在该计算中不考虑颜色)：

2.4e9 NIT/3＝800e6 NIT

该强度与单个组合斑的强度相比较低。这在斑间隔开至少0.5度的情况下将对眼睛生成可观察到的亮度的降低。

在图4C中示出了图4B中的三个斑的扫描图案。显然，所有三个激光的图案几乎重叠。因此，所有三个激光以非常短的间隔照射同一眼睛部分。在图4D中强调了照射的该方面，图4D表示当扫描仪25故障并且不移动时生成的线96。在这种情况下，斑80、81和82具有近似重叠的路径，从而增加了亮度影响。因此，用户的表观亮度可以近似为与图2C相等的3e6 NIT。然而，对于大于0.5度的斑分离，对眼睛的影响低于单个斑。

图4E示出了在扫描仪24发生故障并且停止工作的情况下的扫描图案。在这种情况下，与图2D的组合替选方案相比，此时，图2D中描述的线被分割成强度为1/3的三条线。

在图5A至图5D中示出了用于减少对眼睛的潜在损害的更优化的布置。图5A示出了相对于两个扫描轴以一角度交错的激光布置。在图5B中示出了扫描场。针对每个激光76、77和78的扫描场相对于其他扫描图案垂直地且水平地移位。尽管在此将间隔示意性示出为类似于或小于像素间距，但是取决于结构实现方式，束之间的角间隔优选为至少0.5度，并且可以对应于多个像素尺寸，并且在一些情况下，超过20个像素尺寸，或者甚至超过50像素尺寸。最优选地，扫描图案是完全不交叠的(忽略交叉)，因此大大降低了在正常操作期间每个像素中的局部强度。这对于打算持续使用的显示装置是显著的优点。

图5C和图5D示出了当扫描仪25或24分别发生故障时生成的线扫描图案。显然，通过倾斜的激光取向，两种情况都避免了扫描重叠，使得在这两种情况下局部亮度都降低为三分之一。

图6A示出了采用六个激光器的组合的架构的另一非限制性示例。实现这样的架构的装置的局部视图在图6B中被示出为布置132，其中，激光器组件19C类似于图4A的19B，但是具有两个红色激光器(R1、R2)，两个绿色激光器(G1、G2)和两个蓝色激光器(B1、B2)。仅示意性地示出了激光器的布置。图6A示意性地示出了激光斑在像平面处呈对角线布置的优选对准。图6C和图6D分别示出了图案136和138，它们表示将由相应扫描机构的故障产生的线扫描，并且示出了激光生成的非重叠线图案。因此，相对于组合的单斑架构，亮度降低为约六分之一。

其他激光器取向也是可能的。在所有情况下，特别优选的实现方式避免了具使得沿与主扫描轴中的任何一个平行的线定位一个以上的激光。为了眼睛安全的蓝色激光模糊 和计算负荷减小

要注意的是，人眼对颜色的感知在可见光谱的绿色波长处比其在蓝色和红色波长处对分辨率更敏感。因此，像平面中通过光学点扩散函数(Point-Spread-Function，PSF)度量的图像锐度，对于蓝色和红色照射不如其对于绿色照射那样重要。

另一方面，从激光安全的观点来看，对于长期(例如，数小时)直接眼睛暴露于蓝光而言，最大允许曝射(MPE)近似为0.1mW/cm2，而对于绿光，近似为1.0mW/cm2。(这些数字基于Maini，A.K.(编辑).(2013).Lasers and Optoelectronics:Fundamentals,Devices andApplications,599–603.https://doi.org/10.1002/9781118688977，附录A，表A.4和A.6。)

为了利用这些观察结果，根据本发明的一个方面，用于向观看者显示图像的显示器采用一组激光光源，该组激光光源包括生成红色光束的红色源R1、R2，生成绿色光束的绿色源G1、G2以及生成蓝色光束的蓝色源B1、B2的每一个中的至少一个。采用至少一个扫描镜24、25的扫描光学布置生成红色光束、绿色光束和蓝色光束的呈二维扫描图案的扫描运动。显示控制器包括至少一个处理器，该显示控制器与该组激光光源和扫描布置相关联，并且被配置成与扫描运动同步地调制每个激光光源的强度，以在像平面处生成图像。准直光学布置将来自图像的光准直在像平面处以向观看者显示。

本发明的一个方面的某些实施方式的特定特征在于，蓝色源和/或扫描光学布置被构造成使得在像平面处的蓝色光束的点扩散函数是绿色光束的点扩散函数的至少两倍宽，并且优选地至少三倍宽。

点扩散函数(PSF)的宽度可以由像平面中的激光斑的表观宽度直观地定义，但是可以通过使用与斑强度相关的半高全宽(Full Width at Half Maximum，FWHM)来更精确地定义。

作为特定示例，通过将PSF(直径)增宽为约10^0.5＝3.2倍来将像平面上的蓝光照射的功率密度减小为十分之一，同时将绿色照射的PSF并且优选地将红色照射的PSF保持在它们的最佳值处。因此，可以将蓝色激光器的功率以及所有三个激光器的总功率增加为10倍，而不超过由MPE确定的对眼睛的损害阈值。

增宽蓝色PSF还使得能够实现由控制器228(图10)提供的蓝色分辨率的降低。作为示例，如果绿色图像具有1000x1000像素的阵列，并且像素大小为5x5微米，则在PSF增宽之后，蓝色图像可以具有333x333像素的阵列，并且像素大小约为15微米。蓝色图像降低的分辨率使控制器228中的电子器件的尺寸和复杂度降低，以及使蓝色激光器驱动器中快速脉冲调制的所需带宽降低。如果红色图像的分辨率也降低，则尺寸、复杂度和带宽的类似降低也适用于控制器228和红色激光器驱动器。因此，显示控制器228将根据与第一分辨率的图像相对应的像素数据来调制绿色源的强度，并且将根据与第二分辨率的图像相对应的像素数据来调制蓝色源的强度，并且可选地，还根据与第二分辨率的图像相对应的像素数据来调制红色源的强度，第二分辨率低于第一分辨率。

可以通过各种方法、在图1的光学布局的中继部(MLA 29之后)或激光部(MLA 29之前)中实现对蓝色PSF的增宽。例如，可以在中继部中引入色差，使得与红色、绿色和蓝色照射相对应的透镜焦距不同。通过将焦平面32(或276)放置在对于蓝色是次优(散焦)的并且对于绿色和红色几乎最优的相对于29的距离处，蓝色PSF增宽并且蓝色图像在图像显示器处具有较低分辨率。

然而，由于两个原因，在中继处使用色差来获得PSF增宽可能不是最好的方法。首先，在蓝色光学器件(blue optics)中缺乏准直导致蓝色图像强度的空间不均匀性，并且可能导致其他图像伪影。此外，在一些情况下，观察者的眼睛可以补偿或“适应”蓝色图像的散焦以及使眼睛的晶状体重新聚焦以使蓝色激光图像锐化。在这样的情况下，适应之后眼睛的视网膜上的功率密度(power density)可能超过MPE。

克服上述困难的使PSF增宽的另一更优选的方法是在光到达MLA 29处的像平面之前，使激光部中的蓝色激光束散焦。这不仅根据需要增宽了PSF，而且部分地移除通过像平面中的漫射器或MLA之后的光学相位信息。因此，图像显示器上的图像不能被观察者的眼睛重新聚焦，并且保持了眼睛的视网膜上降低的功率密度。此外，到达入瞳34的蓝色照射被透镜32(或276)很好地准直，并且在呈现给观察者的蓝色图像中不会出现不均匀性。

应当注意，蓝色照射的PSF增宽也可以通过沿着光路移动图1中的蓝色激光器的位置使得到达在像平面处稍微失焦的位置来实现。所有用于PSF增宽的方法也可以应用于红色照射。

上述用于蓝色激光器照射的PSF增宽可以在并排激光器部署的情况下或者在激光束沿公共轴组合的情况下实现。如已经讨论的，并排结构提供了使光强度分布在较大区域上的附加优点，并且因此通常是优选的。

通过降低颜色保真度来去闪烁

在图7A中，为了清楚起见，呈现了具有不同的形状的图5A或图6A的不同颜色斑。彩色激光斑202包括具有实线扫描作为红色的圆形、具有点划线作为绿色的方形和具有短划线作为蓝色的矩形。

考虑扫描速度将激光器布置在具有特定取向的焦平面处，使得在扫描期间迹线(扫描线)不会如图所示重叠。两次红色扫描之间的间隙204包含蓝色迹线206和绿色迹线208。

人的视力对外围场(peripheral field)中的颜色不敏感，因此只要所有颜色被照射(与白色有一些偏差)，观察者将会感知到所有被照射的迹线没有差异。因此，将感知到间隙204被均匀地照射并且在场的边缘处没有间隙。因此，对于在外围具有白色或平衡的灰度级(包括颜色的组合)的图像将观察到最小的闪烁。然而，如果投影图像的外围区域具有高着色，则这意味着其他颜色中的一个或更多个将处于低强度，从而产生引起闪烁的未照射区域。

为了利用这些观察结果，根据本发明的一个方面，用于向观看者显示图像的显示器采用成组激光光源，该成组激光光源包括生成红色光束的至少一个红色源R1、R2，生成绿色光束的至少一个绿色源G1、G2以及生成蓝色光束的至少一个蓝色源B1、B2，红色、绿色和蓝色光束是并排的。扫描光学布置采用至少一个扫描镜24、25以生成红色光束、绿色光束和蓝色光束的沿二维扫描图案的扫描运动。显示控制器包括至少一个处理器，该显示控制器与该成组激光光源和扫描布置相关联，并且与扫描运动同步地调制每个激光光源的强度以在像平面处生成图像。准直光学布置将来自图像的光准直在像平面处以向观看者显示。

本发明的一个方面的某些实施方式的特定特征在于，显示控制器还被构造成：(i)确定图像的当前感兴趣区域，以及(ii)修改像素颜色数据以进行激光光源的调制，从而使当前感兴趣区域之外的图像的至少一部分中的颜色饱和度降低。换言之，在确定哪个(些)区域不是当前感兴趣区域之后，可以在降低这些区域中的颜色饱和度的同时保持这些区域的亮度，从而至少部分地均衡三种颜色的强度，并且从而填充不同颜色扫描之间的否则可能引起干扰闪烁的间隙。

该方法在图7B和7C中示出。图7B示出了在图像中仅为红色的区域中沿着图7A中的垂直线207的图像照射强度(两个接近的交叉点被示为单个峰208)。扫描线之间的间隙是明显的。图7C示出了沿同一图像的同一条线但是具有受抑制的颜色保真度(降低的颜色饱和度但是保持亮度)的图像照射强度。在这种情况下，红色(实线)继续是主色，但是绿色(点划线)和蓝色(短虚线)也被照射，使得整个亮度包络210具有降低的不均匀性。由于人的外围视觉对颜色的敏感度低，因此，这将被感知为均匀的照射，从而减少了感知到的闪烁。

如上所述，上述方法基于以下观察：在视场的中心处，人眼对颜色敏感但对闪烁不敏感，而在外围视觉处则相反，眼睛对颜色不敏感但对闪烁更敏感。这些眼睛特性可以用于抑制闪烁的可见性而不损害所感知的颜色保真度。

可以使用各种方法来限定图像内的“感兴趣区域”。在某些应用中，特别是在显示器的不同部分用于呈现不同类型的信息的情况下，可以将显示器的某些区域预定义为对颜色保真度更关键，并且将其他区域预定义为较不关键。更优选地，通过若干方法之一动态地定义“感兴趣区域”。选项包括但不限于：

1.使用眼睛跟踪布置，该眼睛跟踪布置被部署成用于跟踪用户眼睛的当前视线。然后，显示控制器基于从眼睛跟踪布置接收的输入确定当前感兴趣的区域。

2.在要显示的图像是视频图像的情况下，显示控制器处理视频图像的内容以得出例如在存在明显运动的区域中的当前感兴趣区域。

3.在图像是视频图像的某些情况下，显示控制器可以与图像数据一起接收相关联的数据流，该数据流指示与视频图像相关联的当前感兴趣的区域。

在这些情况中的每一种情况下，由于假定观察者正在看感兴趣区域，所以该区域内的颜色保真度不变。如果在该区域中存在闪烁，由于中心视场对闪烁的不敏感性，闪烁将不被注意到。通过图像处理可以使场的其余部分的颜色保真度降低(根据距感兴趣区域的距离和显示器的该区域中可能出现的不均匀性)。以这种方式，闪烁将被抑制，而颜色变化将不会被注意到。如所描述的，当感兴趣区域移动穿过场时，保持颜色保真度的区域也是如此。

图7D类似于图7A，但是示出了6个激光斑212的布置，每个RGB颜色有两个激光斑，类似于上文图6A中所示的。其他布置也是可能的。通过布置迹线使其不重叠(通过对激光器交错取向、间隔和扫描速度的选择)，间隙214(该示例中，在红色激光器的相邻迹线之间)填充有其他颜色的迹线。垂直扫描速度的合适的、倾斜和设置将生成迹线的均匀分布。以这种方式，参照图7B和7C所说明的前述颜色保真度管理可以被非常高效地实现，以实现去闪烁。

在目前为止所示出的示例中，采用两个通道的扫描图案已经将通道示为是相邻的(图3D)。图8A示出了替选结构，在该结构中激光通道之间具有间隙。将激光通道相邻放置具有的优点是场的中心没有间隙(图3D的区域75)，因此在场的中心没有闪烁，但是遭受的缺点是场的侧部的间隙是加倍的(图3D的区域73)。在图8的结构中，在两个隔开的通道之间具有间隙，间隔为两个像素216，在它们之间具有一个空像素的间隙。图8B示出了组合迹线，该组合迹线也包括反向扫描。由于通道布置，场的侧部处的间隙218仅是一个像素(比缘自图3D的间隙73的闪烁少)，但是在这种情况下，中心现在也具有一个像素的间隙(在图8A中标记为220)，与在图3D的区域75处将发生的闪烁相比，这引入了更多的闪烁。

图9示出了应用于成组的两个三色通道156的间隔开的方法。迹线的非重叠布置优选填充场222的侧部处的间隙(类似于图7D的区域214，但具有更窄的间隙)，并且还填充场224的中心处的间隙。

在该布置156中，可以应用前述凹式的(foveated)降低的颜色保真度以在整个场上(不仅在边缘处)获益，因此如果当前感兴趣的区域位于场侧部处，则可以有利地在图像的剩余部分(包括中心)中降低颜色保真度。由于迹线之间的间隙较小，所以需要更小的颜色保真度降低。

应当注意的是，在此处以及整个附图中，将扫描图案示意性地示为就好像激光斑彼此接近，分开一个像素或两个像素。然而，出于上文讨论的眼睛安全的原因以及为了制造方便，激光斑之间的物理距离优选大得多，并且为了最佳眼睛安全，优选地对应于半度或更大。然而，这些激光斑的运动迹线确实具有如示意图中所示的接近度(例如，相邻像素，或者间隔开一个像素)。激光斑的这种较大间隔相应地生成在图4C和图5B中描述的框的上方和/或侧面的更大的边距(margin)，为了在未按比例绘制的示意图中清楚地呈现，这些边距在大多数附图中未示出。

图10示出了示意性图示适合于实现本发明的该方面和其他方面——特别是适合于双通道激光扫描系统的示例——的激光驱动器的框图。图像由CPU处理器228接收或生成。CPU还可以从眼睛跟踪器226接收指示观察者注视方向的信号，从而限定感兴趣区域。替选地，从与要投影的图像相关联的记录数据227接收感兴趣区域，或者直接从图像数据得出感兴趣区域。CPU在需要时限定颜色保真度修改，并且将图像传输到预处理器230(其可以包括与两个激光通道相对应的两个分离的预处理器)。预处理器230对与特定通道相关联的图像进行修改。这包括白平衡和持续颜色保真度修改。硬件232根据来自扫描仪驱动器238的镜位置信息来协调脉冲，并且激光驱动器234将电力驱动到激光器236。

去偏振

作为介绍，本发明的另一方面涉及用于在以下情况下降低图像从光导光学元件(LOE或基板或波导)耦出时的不均匀性的光学组件、系统和方法，所述情况为：从一个或更多个激光器得到图像照射；以及耦出结构对在LOE内传播的光的偏振敏感，如基于成倾斜角的部分反射内表面和衍射耦出结构进行的耦出那样的情况。本发明的该方面的原理可以适用于由来自一个或更多个激光器的光照射的大范围的显示器，包括基于调制激光束的快速扫描以相继照射顺序像素的显示器，以及其中使用激光照射来照射空间光调制器(spatiallight modulator，SLM)的显示器，空间光调制器例如为LCOS(liquid crystal onsilicon，硅上液晶)图像生成器或者微镜调制器。在照射SLM的情况下，照射可以是静态的“泛光”照射，或者可以是跨SLM表面扫描的照射。

将非偏振光注入波导通常生成均匀图像。(由于某些光学设计的各种限制而可能存在导致在投影图像内产生暗条的另外的原因，但是这样的问题可以适当的光学设计被避免并且此处不再提及。)根据本发明的方面，可以通过引入来自两个不相关的激光器的具有近似相同的波长但正交的偏振的照射来产生实际上非偏振的光。两个激光器之间的波长的任何偏差(在下文进一步讨论)优选足够小，使得两个波长在颜色上被感知为相同的颜色。

图11示出了波导结构158，该波导结构158具有两组内部反射器250和252以实现二维孔径扩展来向观察者的眼睛投影图像。来自投影仪的光通过棱镜258被注入波导254中并且通过全内反射(TIR)被引导直到被反射器250反射。重定向光继续被引导并且反射器252将光反射出去256到观察者眼睛。反射器250和252是偏振选择性的。注入波导254的激光的第一偏振取向将生成非均匀图像，如图11B中所示图像260。注入波导254的第二正交偏振激光生成另一非均匀但互补的图像262。通过同时注入两个正交偏振的激光，生成均匀的图像，如图11B的图像264所示。优选地，关于每种颜色(R、G和B)实现这两个正交偏振的激光器对，从而总共需要6个激光器。

尽管在本文中给出的示例涉及每种颜色的成对两个激光器，但是本发明也可以使用相同颜色的三个或更多个激光器来实现。通常将偏振参数描述为数学上定义的庞加莱球(Poincare-sphere)上的矢量。上述具有正交偏振的两个激光束的定义可以在数学上被概括为指庞加莱球上两个相反的矢量，从而具有零幅度的组合庞加莱球矢量。该相同的数学描述可以用于针对两个以上的相同颜色的束定义期望的相对偏振，以同样满足组合矢量为零幅度的要求。这种组合也被称为“正交”。

因此，根据本发明的该方面的某些实施方式，用于向观看者显示图像的显示器包括图像生成器，该图像生成器具有生成至少第一颜色的照射的照射子系统，图像生成器采用照射以生成图像。投影光学器件投影来自图像的照射以向观看者显示。本发明该方面的某些实施方式的特定特征在于，照射子系统包括第一激光器和第二激光器，第一激光器生成具有第一偏振的第一颜色的第一激光束，第二激光器生成具有第二偏振的第一颜色的第二激光束，并且第一偏振和第二偏振在投影光学器件内的至少一个位置处正交。

根据图像生成器和/或图像投影光学器件是否包括偏振元件，可以将本发明的去偏振方面的实现方式大体地分为两类。因此，例如，采用诸如LCOS调制器的偏振修改空间光调制器或者在图像投影仪中使用基于PBS的光学器件的装置，直到光穿过图像生成器和投影仪的最后偏振元件才能实现去偏振。在图12中示出了一个这样的示例，其中，基于PBS 31的光学器件被用作准直图像投影仪的一部分。

为了使得能够对来自准直图像投影仪的平面偏振激光照射去偏振，第一激光束和第二激光束优选通过它们各自波长的小于5％的小差异来实现。波长差异足够小，使得每对激光被感知为相同的颜色，但是当图像照射传播通过一定长度的双折射材料时，足以提供偏振的不同旋转速率，从而允许两个激光分量有差异地旋转，直到它们的偏振平面基本上正交。

在图12的实现方式中，去偏振器放置在PBS平面31之后的光路中。在这种架构中，所有的激光器具有相同的初始偏振取向(示为双头箭头)，但每种颜色的每对两个激光器具有稍微不同的波长(例如，在550纳米波长处的9纳米差异)。相对薄的双折射窗266(例如，主轴为45度的1.7mm晶体石英)将使两个激光的相对偏振偏离90度(如点和双头箭头所示)，并且因此生成被感知为264的互补图像260和262。两个组合图像的光谱(颜色)差异将不会被注意到。

由于不同颜色的激光使用同一个窗，每种颜色的每两个激光之间的光谱差最优选地被设置成经过相同的长度实现约90度的偏振旋转。例如，如果使用1.7mm晶体石英窗，那么最佳的非限制性示例将针对640nm波长采用光谱差12nm，针对550nm采用光谱差9nm以及针对470nm波长采用光谱差7nm。

最好根据波导取向(垂直和平行)来定向两个(现在是正交的)偏振，为此，可以邻近窗266引入波片以设置该取向。

在一些情况下，两个激光的偏振的垂直度可能漂移或者以其他方式不准确。可选地，在这种情况下，除了双折射晶体之外，还可以在266处引入有源偏振旋转器(例如，active polarization rotator，LCD)。

可以有若干选项用于生成其之间具有预定义的小波长偏移的成对激光。这些选项包括：

1.结构修改：

1.1.波长选择性谐振器：可以通过将诸如选择性镜或栅的波长选择性光学器件引入谐振器中，将激光谐振设置成在不同波长处谐振。

1.2.外部反馈：使用外部腔光反射器(镜或栅)，其将光反射回谐振器的，也可以使激光器在预定义波长处于活动状态。

2.激活参数的修改：

2.1.温度：将两个激光器稳定在不同温度处将使得能够在两个不同波长处进行发射。

2.2.不同的工作电流：用于每个激光器的电流引起波长的偏移。例如，一个激光器可以发射短且窄的脉冲，而另一个可以发射强度较低且较长的脉冲。

3.增益介质修改：

3.1.改变半导体激光器中的带隙将改变激光器波长。对掺杂的轻微修改可以实现这一点。

3.2.激光器自身的涂层结构(作为示例，量子点结构)将修改激光器输出波长。

选择使用什么双折射材料将取决于实现所需的偏振正交的可用光路长度和波长差的幅度。在某些实现方式中，材料的优选选择是石英晶体块。各种双折射聚合物材料也是合适的。

图12的布置需要前述波长偏移，以在光离开最后的偏振分束器(Polarized BeamSplitter，PBS)之后，使用双折射材料内的相对短的光路来实现两个分量的正交偏振。在投影仪中使用基于PBS的光学器件固有地生成偏振输出，因此正交偏振只能在光学布置的后续阶段生成。相反，图13A示出了采用诸如自由空间光学器件的非偏振光学器件以扫描(在相关时)、导引和准直图像照射的布置。在这种情况下，变得可以生成由具有正交偏振的成对激光束组成的被组合成单个束的复合束，并且允许针对两个束使用相同的波长。在这种情况下，除了如之前所述在一些情况下将轴与波导的主轴对准之外，通常不需要进一步修改束在进入波导时的偏振特性。

因此，图13A示出了在准直光学器件276处不包含偏振部件的光学系统的情况。一组RGB激光器光P偏振由波片268旋转为S偏振(示为点)，而另一组激光器以P偏振(示出为双头箭头)发射到PBS 270上。从该点起穿过光学系统的光包括两种偏振并且不需要去偏振器。

每组RGB激光器的组合可以包括二向色组合器20(如图所示)或者可以在PBS 270的每侧并排，从而生成分离的并排斑，如图13B所示(仅示出了组合到PBS的激光器)。如果所有6个激光器如图19C所示是并排的，具有如图6A所示的斑，则也可以实现等效的去偏振。

当激光器用于泛光照射或者扫描图像生成矩阵例如振幅或相位调制LCOS(偏振敏感)或诸如德州仪器(Texas Instrument)的DLP的微镜矩阵时，本发明通过组合两个激光器进行去偏振也是适用的。

在扫描应用中，激光器通过相同的光学孔径(扫描仪镜等)扫描视场减轻了对使两个正交偏振激光具有重叠束的需要。由此，去偏振适用于如图12所示的结构162。在该图中，162示出了与图2A中的100等效的架构，其中，激光器19C和另外的双折射窗266放置在准直光学器件与输出孔径34之间。

图14示出了根据本发明的实施方式的教示的另一显示器实现方式。在这种情况下，激光部280由透镜282准直，并且由扫描仪24和25扫描(在该图中，呈现了单个双轴扫描仪)。来自扫描仪的光由光学器件284聚焦到LCOS 286上。从LCOS，反射光被准直到出口孔径34上，该出口孔径34是LOE的入口(此处未按比例绘制)。在该示例中，光学系统基于偏振分束器，因此，如参照图12所描述的，通过将成对的具有相同感知颜色和相同偏振的波长有差异的激光器引入激光部280来执行去偏振。此处，双折射窗266放置在PBS紧之后。

可以在使用DLP布置时实现不使用PBS的等效系统，其中，光学部可以等效于图13A或13B所示的激光器。还可以实现具有选择性偏振旋转的并排激光器。

尽管上文关于将双折射去偏振窗部署为紧接在PBS之后的投影光学器件的一部分进行说明，但是双折射部件可以替选地与波导集成。这样的实现方式在图15A中示出。该实现方式可以允许使用双折射材料的相对较长的去偏振块，这可以实现甚至单个激光束的有效去偏振(不使用上述波长偏移)。

因此，图15A示出了集成到波导250中从而经过相对长的光路实现去偏振(或偏振旋转)的双折射部280的实现方式。注入的光进入耦合棱镜258，该耦合棱镜附接到透明的双折射材料部280。之后，光传递到包括反射小平面的部250。双折射部280的主轴282(图15B)的取向应当与波导取向的主轴平行，并且激光照射应当在其偏振平面与那些轴大致成45度的情况下注入波导中。

进入到部280中的光将根据如170中所示的每个偏振(P偏振和S偏振)的折射率而折射。TIR不会引起偏振之间的耦合，因为主轴是正交的。当光离开双折射部280到达下一部250时，两个偏振的光束再次很好地变为平行。在双折射部中相对较的传播可以有效地用于实现甚至单个激光束的去偏振，即使该单个激光束的光谱宽度窄也如此。

应当理解，上文描述仅旨在用作示例，并且在所附权利要求所限定的本发明的范围内，许多其他实施方式也是可能的。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于向观看者显示图像的显示器，所述显示器包括：

(a)图像生成器，其具有照射子系统，所示照射子系统生成至少第一颜色的照射，所述图像生成器采用所述照射以生成图像；

(b)投影光学器件，其用于投影来自所述图像的照射以向所述观看者显示，其中，所述投影光学器件包括：

(i)准直光学器件，所述准直光学器件用于准直来自所述图像生成器的所述照射以生成准直图像，以及

(ii)光导光学元件，所述光导光学元件具有成对平行主外表面，用于通过内反射在所述光导光学元件内引导所述准直图像，所述光导光学元件具有耦出结构，用于将所述准直图像的至少一部分朝向所述观看者重定向，

其中，所述照射子系统包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器生成具有第一偏振的第一颜色的第一激光束，所述第二激光器生成具有第二偏振的所述第一颜色的第二激光束，所述第一偏振和所述第二偏振在所述投影光学器件内的至少一个位置处正交。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光器和所述第二激光器是所述照射子系统的成组至少三个激光器中的生成所述第一颜色的激光束的两个激光器，所述至少三个激光器具有在所述投影光学器件内的至少一个位置处相互正交的偏振。

3.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束被部署成生成具有相互正交的偏振的并排束。

4.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束通过所述照射子系统的偏振束组合器被组合成单个束，以形成包含两个正交偏振的单个束。

5.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束分别具有第一波长和第二波长，所述第一波长和所述第二波长相差小于5％，并且其中，所述投影光学器件包括一定长度的双折射材料，所述一定长度的双折射材料被构造成将所述第一偏振和所述第二偏振从平行状态差异性地旋转到基本正交状态。

6.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述图像生成器包括由所述第一激光束和所述第二激光束照射的偏振修改空间光调制器。

7.根据权利要求6所述的显示器，其中，所述图像生成器还包括扫描光学布置，所述扫描光学布置包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成所述第一激光束和所述第二激光束沿至少一个方向的扫描运动，以顺序地照射所述空间光调制器的不同区域。

8.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，所述准直光学器件用于生成准直图像，所述光导光学元件用于将准直图像传送到观看者，其中，所述双折射材料被部署在从所述准直光学器件到所述光导光学元件的光路中。

9.根据权利要求8所述的显示器，其中，所述准直光学器件包括至少一个偏振分束器。

10.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述双折射材料是石英晶体块。

11.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述图像生成器还包括扫描光学布置，所述扫描光学布置包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成第一激光束和第二激光束沿至少一个方向的扫描运动。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的显示器，其中，所述照射子系统还包括第三激光器和第四激光器以及第五激光器和第六激光器，所述第三激光器和所述第四激光器生成在所述图像处具有正交偏振的第二颜色的激光束，所述第五激光器和所述第六激光器生成在所述图像处具有正交偏振的第三颜色的激光束。

Claims (22)

1.一种用于向观看者显示图像的显示器，所述显示器包括：

(a)图像生成器，其具有照射子系统，所示照射子系统生成至少第一颜色的照射，所述图像生成器采用所述照射以生成图像；

(b)投影光学器件，其用于投影来自所述图像的照射以向所述观看者显示，

其中，所述照射子系统包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器生成具有第一偏振的第一颜色的第一激光束，所述第二激光器生成具有第二偏振的所述第一颜色的第二激光束，所述第一偏振和所述第二偏振在所述投影光学器件内的至少一个位置处正交。

2.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光器和所述第二激光器是所述照射子系统的成组至少三个激光器中的两个，所述至少三个激光器具有在所述投影光学器件内的至少一个位置处相互正交的偏振。

3.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束被部署成生成具有相互正交的偏振的并排束。

4.根据权利要求3所述的显示器，其中，所述投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，所述准直光学器件用于生成准直图像，所述光导光学元件具有成对平行主外表面，用于通过内反射在所述光导光学元件内引导所述准直图像，所述光导光学元件具有耦出结构，用于将所述准直图像的至少一部分朝向所述观看者重定向。

5.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束通过所述照射子系统的偏振束组合器被组合成单个束，以形成包含两个正交偏振的单个束。

6.根据权利要求5所述的显示器，其中，所述投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，所述准直光学器件用于生成准直图像，所述光导光学元件具有成对平行主外表面，用于通过内反射在所述光导光学元件内引导所述准直图像，所述光导光学元件具有耦出结构，用于将所述准直图像的至少一部分朝向所述观看者重定向。

7.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述第一激光束和所述第二激光束分别具有第一波长和第二波长，所述第一波长和所述第二波长相差小于5％，并且其中，所述投影光学器件包括一定长度的双折射材料，所述一定长度的双折射材料被构造成将所述第一偏振和所述第二偏振从平行状态差异性地旋转到基本正交状态。

8.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述图像生成器包括由所述第一激光束和所述第二激光束照射的偏振修改空间光调制器。

9.根据权利要求8所述的显示器，其中，所述图像生成器还包括扫描光学布置，所述扫描光学布置包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成所述第一激光束和所述第二激光束沿至少一个方向的扫描运动，以顺序地照射所述空间光调制器的不同区域。

10.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述投影光学器件包括准直光学器件和光导光学元件，所述准直光学器件用于生成准直图像，所述光导光学元件用于将准直图像传送到观看者，其中，所述双折射材料被部署在从所述准直光学器件到所述光导光学元件的光路中。

11.根据权利要求10所述的显示器，其中，所述准直光学器件包括至少一个偏振分束器。

12.根据权利要求7所述的显示器，其中，所述双折射材料是石英晶体块。

13.根据权利要求1所述的显示器，其中，所述图像生成器还包括扫描光学布置，所述扫描光学布置包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成第一激光束和第二激光束沿至少一个方向的扫描运动。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的显示器，其中，所述照射子系统还包括第三激光器和第四激光器以及第五激光器和第六激光器，所述第三激光器和所述第四激光器生成在所述图像处具有正交偏振的第二颜色的激光束，所述第五激光器和所述第六激光器生成在所述图像处具有正交偏振的第三颜色的激光束。

15.一种用于向观看者显示图像的显示器，所述显示器包括：

(a)成组激光光源，其包括：生成红色光束的红色源、生成绿色光束的绿色源以及生成蓝色光束的蓝色源，所述红色光束、所述绿色光束和所述蓝色光束是并排的；

(b)扫描光学布置，其包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成所述红色光束、所述绿色光束和所述蓝色光束沿二维扫描图案的扫描运动；

(c)显示控制器，其包括至少一个处理器，所述显示控制器与所述成组激光光源相关联并且与所述扫描布置相关联，所述显示控制器被构造成与所述扫描运动同步地调制所述激光光源中的每一个的强度，以在像平面处生成图像；以及

(d)准直光学布置，其用于将来自所述图像的光在像平面处准直以向所述观看者显示，

其中，所述显示控制器还被配置成：

(i)确定所述图像中的当前感兴趣区域，以及

(ii)修改像素颜色数据以调制所述激光光源，以使所述图像中在所述当前感兴趣区域之外的至少一部分中的颜色饱和度降低。

16.根据权利要求15所述的显示器，还包括眼睛跟踪布置，所述眼睛跟踪布置被部署成用于跟踪所述用户的眼睛的当前视线，并且其中，所述显示控制器基于从所述眼睛跟踪布置接收的输入来确定所述当前感兴趣区域。

17.根据权利要求15所述的显示器，其中，所述图像是视频图像，并且其中，所述显示控制器对所述视频图像的内容进行处理以得出所述当前感兴趣区域。

18.根据权利要求15所述的显示器，所述图像是视频图像，并且其中，所述显示控制器接收数据流，所述数据流指示与所述视频图像相关联的当前感兴趣区域。

19.根据权利要求15所述的显示器，其中，所述二维扫描图案以及所述红色源、所述绿色源和所述蓝色源的布置使得由所述红色光束、所述绿色光束和所述蓝色光束遵循的路径大部分不重叠。

20.一种用于向观看者显示图像的显示器，所述显示器包括：

(a)成组激光光源，其包括：生成红色光束的红色源、生成绿色光束的绿色源以及生成蓝色光束的蓝色源；

(b)扫描光学布置，其包括至少一个扫描镜，所述扫描布置被部署成用于生成所述红色光束、所述绿色光束和所述蓝色光束沿二维扫描图案的扫描运动；

(c)显示控制器，其包括至少一个处理器，所述显示控制器与所述成组激光光源相关联并且与所述扫描布置相关联，所述显示控制器被构造成与扫描运动同步地调制所述激光光源中的每一个的强度以在像平面处生成图像；以及

(d)准直光学布置，其用于将来自所述图像的光在所述像平面处进行准直以向所述观看者显示，

其中，所述蓝色源和/或所述扫描光学布置被构造成使得在所述像平面处所述蓝色光束的点扩散函数是所述绿色光束的点扩散函数的至少两倍宽。

21.根据权利要求20所述的显示器，其中，所述在像平面处所述蓝色光束的点扩散函数是所述绿色光束的点扩散函数的至少三倍宽。

22.根据权利要求20所述的显示器，其中，所述显示控制器根据与第一分辨率的图像相对应的像素数据调制所述绿色源的强度，并且其中，所述显示控制器根据与第二分辨率的图像相对应的像素数据调制所述蓝色源的强度，所述第二分辨率低于所述第一分辨率。

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