CN115280218A - 高分辨率液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种高分辨率液晶显示器。各个实施例阐述了高分辨率液晶显示器及其组件。在一些实施例中，由高分辨率绿色液晶显示器发射的光经由组合器与由至少一个较低分辨率红色和蓝色液晶显示器发射的光相组合。(多个)红色和蓝色显示器可以包括单个显示器或位于组合器相对侧的两个显示器。组合器可以是基于二向色元件或偏振的组合器。来自绿色显示器以及红色和蓝色显示器的组合光通过准直光学器件(诸如薄饼透镜或菲涅耳透镜)朝向观察者的眼睛。

Description

高分辨率液晶显示器
技术领域
本公开的实施例总体上涉及显示系统，并且更具体地涉及高分辨率液晶显示器。
背景技术
相关技术的描述
人工现实系统显示的内容可包括完全生成的内容或与捕获的(例如，现实世界)内容相组合的生成的内容。生成高分辨率和大视场(FOV)内容的一个限制是缺少具有小像素间距和高像素数的显示器。此外，一些人工现实系统，诸如头戴式显示器(HMD)，包括薄饼透镜，其是相对紧凑但提供有限光学透射的反射光学系统。通常需要非常明亮的显示器来平衡薄饼透镜的有限光学透射。
常规彩色液晶显示器(LCD)通常包括背光(诸如一个或多个发光二极管(LED))、以及LCD像素阵列。每个像素包括红色、绿色和蓝色子像素，其具有用于渲染红色、绿色和蓝色的相应滤色器。
LCD背光可被设计成满足包括HMD的人工现实系统的亮度要求。然而，常规彩色LCD的像素间距是有限的(大约20到25微米)。因此，常规彩色LCD在一些需要较小像素间距和较高像素数的人工现实系统(诸如HMD)中具有有限的实用性。
发明内容
本公开的一个实施例提出了一种显示系统。该显示系统包括被配置为发射第一波长范围内的光的第一显示器，以及被配置为发射至少一个其它波长范围内的光的第二显示器。该显示系统还包括组合器元件。此外，显示系统包括准直光学元件。
在一些实施例中，第一波长范围可以与绿色相关联，并且至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联。
在一些实施例中，第一显示器可以包括被嵌入在背光单元中的绿色发光二极管或量子点层。
在一些实施例中，第一显示器可以被定位成使得第一波长范围内的光由组合器元件透射；并且第二显示器被定位成使得至少一个其他波长范围内的光由组合器元件反射。
在一些实施例中，组合器元件可以是基于偏振的组合器或二向色元件之一。
在一些实施例中，准直光学元件可以是薄饼透镜。
在一些实施例中，该显示系统可以还包括：第三显示器，其被配置为发射至少一个其它波长范围内的光，其中第二显示器和第三显示器各自被配置为显示图像的一半。
在一些实施例中，准直光学元件可以是菲涅耳透镜。
在一些实施例中，第一波长范围可与绿色相关联，至少一个其它波长范围与红色相关联，并且显示系统还包括被配置为发射在与蓝色相关联的波长范围内的光的第三显示器。
在一些实施例中，组合器元件可以是交叉二向色棱镜。
在一些实施例中，显示系统中的像素可以包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
在一些实施例中，第一显示器和第二显示器可以是液晶显示器(LCD)。
本公开的另一实施例提出了一种头戴式显示器(HMD)。HMD包含显示系统，该显示系统包含被配置为发射第一波长范围内的光的第一显示器和被配置为发射至少一个其它波长范围内的光的第二显示器。该显示系统还包括组合器元件。此外，该显示系统包括准直光学元件。
在一些实施例中，第一波长范围可以与绿色相关联；至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联；并且第一显示器具有比第二显示器更高的分辨率。
在一些实施例中，组合器元件可以是以下中的一项：二向色元件、交叉二向色棱镜、或基于偏振的组合器。
在一些实施例中，准直光学元件可以是薄饼透镜或菲涅耳透镜之一。
在一些实施例中，显示系统中的像素可以包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
本公开的另一实施例提出了一种方法。该方法包括经由第一显示器发射第一波长范围内的光，以及经由第二显示器发射至少一个其它波长范围内的光。该方法还包括通过组合器元件对第一波长范围内的光与至少一个其它波长范围内的光进行组合，以生成组合光。此外，该方法包括使组合光通过准直光学元件。
在一些实施例中，第一波长范围可以与绿色相关联，并且至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联。
在一些实施例中，对第一波长范围内的光与至少一个其他波长范围内的光进行组合可以包括：经由组合器元件透射第一波长范围内的光；以及经由组合器元件反射至少一个其他波长范围内的光。
应了解，本文中被描述为适合并入本发明的一个或多个方面或实施例中的任何特征旨在可概括为本公开的任何和所有方面和实施例。根据本公开的描述、权利要求和附图，本领域技术人员可以理解本公开的其他方面。前面的一般描述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的，而不是对权利要求的限制。
本文公开的显示系统的一个优点是相对于常规彩色LCD可以实现更高的显示分辨率。此外，本文公开的显示系统可以比常规彩色LCD更亮，特别是对于绿色光。因此，本文所公开的显示系统可以比常规彩色LCD更适用于一些人工现实系统(诸如HMD)。这些技术优点代表了相对于现有技术方法的一个或多个技术进步。
附图说明
为了可以详细地理解各个实施例的以上陈述的特征的方式，可以通过参考各个实施例来对以上简要概述的所公开的概念进行更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，应注意，附图仅示出所公开的概念的典型实施例，并且因此不应视为以任何方式限制范围，并且存在其它等效实施例。
图1A是根据各个实施例的近眼显示器(NED)的图；
图1B是图1A所示的NED的实施例的前刚体的横截面图；
图2A是根据各个实施例的被实现为NED的头戴式显示器(HMD)的图；
图2B是根据各个实施例的被实现为近眼显示器的图2A的HMD的横截面图；
图3是根据各个实施例的NED系统的框图。
图4是示出根据各个实施例的显示系统的示意图；
图5是示出根据现有技术的常规彩色液晶显示器(LCD)中使用的像素几何结构(pixel geometry)的示意图；
图6是示出根据各个实施例的可以用于图4的显示系统中的像素几何结构的示意图；
图7是示出根据各个实施例的可用于图4的显示系统中的备选像素几何结构的示意图；
图8是示出根据各个实施例的包括两个红色和蓝色显示器的显示系统的示意图；
图9更详细地示出了根据各个实施例的图8的显示系统；
图10是示出根据各个实施例的包括菲涅耳透镜的显示系统的示意图；
图11根据各个实施例更详细地示出了图10的绿色显示器、分束器和菲涅耳透镜；
图12是示出根据各个实施例的包括交叉二向色棱镜的显示系统的示意图；
图13是根据各个实施例示出图12的显示系统的像素几何结构的示意图；以及
图14是根据各个实施例的用于显示图像的方法步骤的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对各个实施例的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实践所公开的概念。
配置概述
本文所揭示的一个或多个实施例涉及高分辨率液晶显示器(LCD)。在一些实施例中，由高分辨率绿色液晶显示器发射的光经由组合器与由至少一个较低分辨率红色和蓝色液晶显示器发射的光相组合。(多个)红色和蓝色显示器可以包括单个显示器或位于组合器相对侧的两个显示器。组合器可以是二向色元件或基于偏振的组合器。来自绿色显示器以及(多个)红色和蓝色显示器的组合光通过准直光学器件(诸如薄饼透镜或菲涅耳透镜)朝向观察者的眼睛。
由于人眼对绿色光最敏感，使用较高分辨率的绿色显示器允许相对于常规彩色LCD提高分辨率。在这方面，一些实施例采用1：2或1：1的子像素孔径比，这允许显示系统的子像素和像素小于常规彩色LCD中的子像素和像素。因此，相对于常规彩色LCD，可以实现更高的显示分辨率。此外，相对于依赖于滤色器的常规彩色LCD，包括绿色发光二极管(LED)或嵌入在背光单元(BLU)中的量子点(QD)层的绿色显示器可用于实现绿色光的较高透射率。
本公开的实施例还可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来实现。人工现实是在呈现给用户之前已经以某种方式调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(VR)系统，增强现实(AR)系统，混合现实(MR)系统，混杂现实系统，或其一些组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括但不限于完全生成的内容或与捕获的(例如，真实世界)内容组合的生成的内容。人工现实内容可包括但不限于视频、音频、触觉反馈或其一些组合。人工现实内容可以被呈现在单个通道或多个通道中(诸如对观看者生成三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实系统还可以与应用、产品、附件、服务或其一些组合相关联，所述应用、产品、附件、服务或其一些组合用于例如在人工现实系统中创建内容和/或以其他方式用于(例如在人工现实系统中执行活动)人工现实系统。人工现实系统可以在各种平台上实现，包括被连接到主计算机系统的头戴式显示器(HMD)、独立HMD、移动设备或计算系统、或能够向一个或多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台。
系统概述
图1A是根据各个实施例的近眼显示器(NED)100的布线图。尽管本文作为参考示例公开了NED和头戴式显示器(HMD)，但是包括高分辨率液晶显示系统的显示设备也可以被配置用于放置在固定位置处的用户的一只眼睛或多只眼睛附近，而不是头戴式的(例如，显示设备可以被安装在诸如汽车或飞机的交通工具中，用于放置在用户的一只眼睛或多只眼睛的前方)。
如图所示，NED 100包括前刚体105和带110。前刚体105包括电子显示器(未示出)的一个或多个电子显示元件、惯性测量单元(IMU)115、一个或多个位置传感器120和定位器125。如图1A所示，位置传感器120位于IMU 115内，并且IMU 115和位置传感器120对于用户都不可见。在NED 100用作AR或MR设备的各个实施例中，NED 100的部分和/或其内部组件是至少部分透明的。
图1B是图1A所示的NED 100的实施例的前刚体105的横截面160。如图所示，前刚体105包括一起向出射瞳孔145提供图像光的电子显示器130和光学块135。出射瞳孔145是前刚体105的位置，其中用户的眼睛140可以位于前刚体105处。出于说明的目的，图1B示出了与单只眼睛140相关联的横截面160，但是与光学块135分开的另一光学块可以向用户的另一只眼睛提供改变的图像光。此外，NED 100包括眼睛跟踪系统(图1B中未示出)。眼睛跟踪系统可以包括一个或多个照射用户一只或两只眼睛的光源。眼睛跟踪系统还可以包括一个或多个照相机，其捕获用户一只或两只眼睛的图像以跟踪眼睛的位置。
电子显示器130向用户显示图像。在各个实施例中，电子显示器130可以包括单个电子显示器或多个电子显示器(例如，用于用户的每只眼睛的显示器)。电子显示器130的示例包括：液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、有源矩阵有机发光二极管显示器(AMOLED)、QOLED、QLED、一些其它显示器或其一些组合。
光学块135调整从电子显示器130发射的图像光的取向，使得电子显示器130出现在距用户特定虚像距离处。光学块135被配置为接收从电子显示器130发射的图像光并将图像光引导到与出射瞳孔145相关联的眼盒。引导到眼盒的图像光在眼睛140的视网膜处形成图像。眼盒是定义眼睛140向上/向下/向左/向右移动多少而图像质量没有显著下降的区域。在图1B的图示中，视场(FOV)150是在任何给定时刻由眼睛140看到的可观察世界的范围。
此外，在一些实施例中，光学块135放大所接收的光、校正与图像光相关联的光学误差、并且将经校正的图像光呈现给眼睛140。光学块135可以包括光学串联的一个或多个光学元件155。光学元件155可以是孔径、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、波导、Pancharatnam-Berry相位(PBP)透镜或光栅、颜色选择滤光器、波片、C片、或影响图像光的任何其它合适的光学元件155。此外，光学块135可以包括不同光学元件的组合。光学块135中的一个或多个光学元件可以具有一个或多个涂层(诸如抗反射涂层)。
在一些实施例中，电子显示器130和光学块135可以包括高分辨率液晶显示系统的组件，下面结合图4和图6至图13更详细地讨论其示例。
图2A是根据各个实施例的被实现为NED的HMD 162的图。如图所示，HMD 162是增强现实眼镜对的形式。HMD 162将计算机生成的媒体呈现给用户，并用计算机生成的媒体增强物理、现实环境的视图。由HMD 162呈现的计算机生成的媒体的示例包括一个或多个图像、视频、音频或其一些组合。在一些实施例中，经由从HMD 162、控制台(未示出)或两者接收音频信息的外部设备(例如，扬声器和耳机)呈现音频，并且基于音频信息呈现音频数据。在一些实施例中，HMD 162可被修改为还作为VR HMD、MR HMD或其一些组合来操作。HMD 162包括框架175和显示器164。如图所示，框架175将NED安装到用户的头部，而显示器164向用户提供图像光。显示器164可以被定制为各种形状和尺寸以符合不同风格的眼镜框。
图2B是根据各个实施例的被实现为NED的图2A的HMD 162的横截面图。该视图包括框架175、显示器164(其包括显示组件180和显示块185)和眼睛170。显示组件180向眼睛170提供图像光。显示组件180容纳显示块185，在不同实施例中，显示块185包围不同类型的成像光学器件和重定向结构。出于说明的目的，图2B示出了与单个显示块185和单个眼睛170相关联的横截面，但是在未示出的替换实施例中，与图2B所示的显示块185分离的另一显示块向用户的另一只眼睛提供图像光。
如图所示，显示块185被配置为将来自局部区域的光与来自计算机生成的图像的光组合以形成增强场景。显示块185还被配置为向对应于用户眼睛170的位置的眼盒165提供增强场景。显示块185可以包括例如波导显示器、聚焦组件、补偿组件或其一些组合。在一些实施例中，显示块185可以包括下面结合图4和图6至图13详细讨论的高分辨率液晶显示系统的一个或多个组件。
HMD 162可以包括在显示块185和眼睛170之间的一个或多个其它光学元件。光学元件可用于例如校正从显示块185发射的图像光中的像差、放大从显示块185发射的图像光、对从显示块185发射的图像光进行一些其它光学调整、或其一些组合。光学元件的示例可以包括孔径、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器或影响图像光的任何其它合适的光学元件。显示块185还可以包括具有一个或多个折射率的一种或多种材料(例如，塑料、玻璃等)，该一种或多种材料有效地最小化重量并加宽HMD 162的视场。
图3是其中控制台310操作的近眼显示系统300的实施例的框图。在一些实施例中，NED系统300对应于NED 100或HMD 162。NED系统300可以在VR系统环境，AR系统环境，MR系统环境或其一些组合中操作。图3所示的NED系统300包括NED 305和耦合到控制台310的输入/输出(I/O)接口315。
虽然图3示出了包括一个NED 305和一个I/O接口315的示例NED系统300，但是在其他实施例中，NED系统300中可以包括任意数量的这些组件。例如，可以有多个NED 305，每个NED 305具有相关联的I/O接口315，其中每个NED 305和I/O接口315与控制台310通信。在可替换配置中，NED系统300中可以包括不同的和/或附加的部件。此外，在一些实施例中，包括在NED 305，控制台310和I/O接口315中的各种组件可以以与结合图3所描述的方式不同的方式分布。例如，控制台310的一些或全部功能可以由NED 305提供。
NED 305可以是向用户呈现内容的头戴式显示器。该内容可以包括包含计算机生成的元素(例如，二维或三维图像、二维或三维视频、声音等)的物理、现实世界环境的虚拟和/或增强视图。在一些实施例中，NED 305还可以向用户呈现音频内容。NED 305和/或控制台310可以经由I/O接口315将音频内容传输到外部设备。外部设备可以包括各种形式的扬声器系统和/或耳机。在各个实施例中，音频内容与由NED 305显示的视觉内容同步。
NED 305可以包括一个或多个刚体(rigid body)，它们可以被刚性或非刚性地耦合在一起。刚体之间的刚性耦合使经耦合的刚体用作单个刚性实体(rigid entity)。相反，刚体之间的非刚性耦合允许刚体相对于彼此移动。
如图3所示，NED 305可以包括深度相机组件(DCA)320、显示器325、光学组件330、一个或多个位置传感器335、惯性测量单元(IMU)340、眼睛跟踪系统345和变焦模块350。在一些实施例中，显示器325和光学组件330可以一起被集成到投影组件中。NED 305的各个实施例可以具有比以上列出的那些更多，更少或不同的组件。此外，在各个实施例中，每个组件的功能可以部分地或完全地被一个或多个其它组件的功能所涵盖。
DCA 320捕获描述NED 305周围区域的深度信息的传感器数据。传感器数据可以通过诸如三角测量、结构光成像、飞行时间成像、激光扫描等深度成像技术中的一种或其组合而被生成。DCA 320可以使用传感器数据计算NED 305周围区域的各种深度特性。附加地或备选地，DCA 320可以将传感器数据传输到控制台310用于处理。
DCA 320包括照明源、成像设备和控制器。照明源将光发射到围绕NED 305的区域上。在一个实施例中，所发射的光是结构光。照明源包括多个发射器，每个发射器发射具有某些特性(例如，波长，偏振，相干性，时间行为等)的光。发射器之间的特性可以相同或不同，并且发射器可以同时或单独操作。在一个实施例中，多个发射器可以是例如激光二极管(诸如边缘发射器)、无机或有机发光二极管(LED)、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或一些其它源。在一些实施例中，照明源中的单个发射器或多个发射器可以发射具有结构光图案的光。除了由多个发射器生成的从环境中的对象反射的光之外，成像设备还捕获围绕NED305的环境中的环境光。在各个实施例中，成像设备可以是红外照相机或配置为在可见光谱中操作的照相机。控制器协调照明源如何发光和成像设备如何捕获光。例如，控制器可以确定发射光的亮度。在一些实施例中，控制器还分析检测到的光以检测环境中的对象和与这些对象相关的位置信息。
显示器325根据从控制台310接收的像素数据向用户显示二维或三维图像。在各个实施例中，显示器325包括单个显示器或多个显示器(例如，用于用户的每只眼睛的单独显示器)。在一些实施例中，显示器325包括单个或多个波导显示器。光可以经由例如LCD、有机发光二极管(OLED)显示器、无机发光二极管(ILED)显示器、有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器、透明有机发光二极管(TOLED)显示器、基于激光的显示器、一个或多个波导、其它类型的显示器、扫描仪、一维阵列等而被耦合到单个或多个波导显示器中。此外，显示器类型的组合可以被并入到显示器325中，并且分别地、并行和/或组合使用。
光学组件330放大从显示器325接收的图像光，校正与图像光相关联的光学误差，并将校正的图像光呈现给NED 305的用户。光学组件330包括多个光学元件。例如，光学组件330中可以包括以下光学元件中的一个或多个：孔径、菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜、滤光器、反射表面或任何其他合适的光学元件，这些光学元件偏转、反射、折射和/或以某种方式改变图像光。此外，光学组件330可以包括不同光学元件的组合。在一些实施例中，光学组件330中的一个或多个光学元件可以具有一个或多个涂层(诸如部分反射或抗反射涂层)。光学组件330可以集成到投影组件中(例如，投影组件)。在一个实施例中，光学组件330包括光学块155。
在操作中，光学组件330放大并聚焦由显示器325生成的图像光。这样，与不使用光学组件330的显示器相比，光学组件330使得显示器325在物理上更小，更轻，并且消耗更少的功率。此外，放大可以增加由显示器325呈现的内容的视场。例如，在一些实施例中，所显示的内容的视场部分地或完全地使用用户的视场。例如，显示图像的视场可以达到或超过310度。在各个实施例中，可通过添加或移除光学元件来调整放大率的量。
在一些实施例中，光学组件330可以被设计成校正一种或多种类型的光学误差。光学误差的示例包括桶形或枕形失真、纵向色差或横向色差。除了其它类型的光学误差之外，其它类型的光学误差还可以包括球面像差、色差或由透镜场曲率、散引起的误差。在一些实施例中，被传输到显示器325的视觉内容被预失真，并且当来自显示器325的图像光透射光学组件330的各种光学元件时，光学组件330校正失真。在一些实施例中，光学组件330的光学元件作为投影组件被集成到显示器325中，该投影组件包括与一个或多个光学元件耦合的至少一个波导。在一些实施例中，显示器325和/或光学组件330可以包括下面结合图4至图7讨论的外围显示系统或其组件。
在一些实施例中，显示器325和光学组件330可以包括下面结合图4和图6至图13详细讨论的高分辨率液晶显示系统的一个或多个组件。
IMU 340是基于从一个或多个位置传感器335接收的测量信号和从DCA 320接收的深度信息而生成指示NED 305的位置的数据的电子设备。在NED 305的一些实施例中，IMU340可以是专用硬件组件。在其它实施例中，IMU 340可以是在一个或多个处理器中实现的软件组件。
在操作中，位置传感器335响应于NED 305的运动生成一个或多个测量信号。位置传感器335的示例包括：一个或多个加速计，一个或多个陀螺仪，一个或多个磁力计，一个或多个高度计，一个或多个倾斜计，和/或用于运动检测，漂移检测和/或误差检测的各种类型的传感器。位置传感器335可以位于IMU 340的外部，IMU 340的内部，或其一些组合。
基于来自一个或多个位置传感器335的一个或多个测量信号，IMU 340生成指示NED 305相对于NED 305的初始位置的估计当前位置的数据。例如，位置传感器335可以包括用于测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)的多个加速度计和用于测量旋转运动(例如，俯仰、偏航和滚动)的多个陀螺仪。在一些实施例中，IMU 340快速采样测量信号并根据采样数据计算NED 305的估计当前位置。例如，IMU 340可以随时间积分从加速度计接收的测量信号以估计速度矢量，并且随时间积分速度矢量以确定NED 305上的参考点的估计当前位置。可替换地，IMU 340将采样的测量信号提供给控制台310，控制台310分析采样数据以确定一个或多个测量误差。控制台310还可以向IMU 340传输一个或多个控制信号和/或测量误差，以配置IMU 340来校正和/或减少一个或多个测量误差(例如，漂移误差)。参考点是可用于描述NED 305的位置的点。参考点一般可以被定义为空间中的点或与NED305的位置和/或取向相关的位置。
在各个实施例中，IMU 340从控制台310接收一个或多个参数。一个或多个参数用于保持对NED 305的跟踪。基于所接收的参数，IMU 340可以调整一个或多个IMU参数(例如，采样率)。在一些实施例中，某些参数使IMU 340更新参考点的初始位置，以使其对应于参考点的下一位置。更新参考点的初始位置作为参考点的下一个校准位置有助于减少检测IMU340的当前位置估计时的漂移误差。
在一些实施例中，眼睛跟踪系统345被集成到NED 305中。眼睛跟踪系统345可以包括一个或多个照明源和成像设备(照相机)。在操作中，当用户佩戴NED 305时，眼睛跟踪系统345生成并分析与用户眼睛相关的跟踪数据。眼睛跟踪系统345还可以生成眼睛跟踪信息，该信息可以包括关于用户眼睛的位置的信息(即，关于眼睛注视的角度的信息)。
在一些实施例中，变焦模块350还集成到NED 305中。变焦模块350可以通信地耦合到眼睛跟踪系统345，以便使变焦模块350能够从眼睛跟踪系统345接收眼睛跟踪信息。变焦模块350还可以基于从眼睛跟踪系统345接收的眼睛跟踪信息修改从显示器325发射的图像光的焦点。因此，变焦模块350可以减少当用户的眼睛分辨图像光时可能产生的聚散度调节冲突。在各个实施例中，变焦模块350可以与光学组件330的至少一个光学元件接合(例如，机械地或电地)。
在操作中，变焦模块350可以调整光学组件330中的一个或多个光学元件的位置和/或取向，以便调整传播通过光学组件330的图像光的焦点。在各个实施例中，变焦模块350可以使用从眼睛跟踪系统345获得的眼睛跟踪信息来确定如何调整光学组件330中的一个或多个光学元件。在一些实施例中，变焦模块350可以基于从眼睛跟踪系统345获得的眼睛跟踪信息来执行图像光的凹渲染，以便调整由显示器325发射的图像光的分辨率。在这种情况下，变焦模块350将显示器325配置为在用户眼睛注视的中央凹区中显示高像素密度，而在用户眼睛注视的其他区域中显示低像素密度。
I/O接口315便于将动作请求从用户传递到控制台310。此外，I/O接口315便于将设备反馈从控制台310传递到用户。动作请求是执行特定动作的请求。例如，动作请求可以是开始或结束图像或视频数据的捕获的指令、或执行应用内的特定动作的指令，诸如暂停视频回放，增加或减少音频回放的音量等。在各个实施例中，I/O接口315可以包括一个或多个输入设备。示例输入设备包括：键盘、鼠标、游戏控制器、操纵杆和/或用于接收动作请求并将动作请求传送到控制台310的任何其它合适的设备。在一些实施例中，I/O接口315包括IMU 340，其捕获指示I/O接口315相对于I/O接口315的初始位置的估计当前位置的校准数据。
在操作中，I/O接口315从用户接收动作请求并将这些动作请求传输到控制台310。响应于接收到动作请求，控制台310执行相应的动作。例如，响应于接收到动作请求，控制台310可以配置I/O接口315以将触觉反馈发射到用户的手臂上。例如，控制台315可以配置I/O接口315以在接收到动作请求时向用户递送触觉反馈。附加地或备选地，响应于接收到动作请求，控制台310可以配置I/O接口315以在控制台310执行动作时生成触觉反馈。
控制台310向NED 305提供内容以根据从以下各项中的一项或多项接收的信息进行处理：DCA 320、NED 305和I/O接口315。如图3所示，控制台310包括应用存储器355、跟踪模块360和引擎365。在一些实施例中，控制台310可以具有与结合图3描述的那些模块和/或组件相比更多的，更少的或不同的模块和/或组件。类似地，以下进一步描述的功能可以以与结合图3描述的方式不同的方式分布在控制台310的组件之间。
应用存储器355存储由控制台310执行的一个或多个应用。应用是一组指令，其在由处理器执行时执行特定的功能集(如生成用于呈现给用户的内容)。例如，应用可响应于接收到来自用户的输入(例如，当用户移动他/她的头部时经由NED 305的移动，经由I/O接口315等)而生成内容。应用的实例包括：游戏应用、会议应用、视频回放应用或其他合适的应用。
跟踪模块360使用一个或多个校准参数来校准NED系统300。跟踪模块360还可以调整一个或多个校准参数，以减少确定NED 305或I/O接口315的位置和/或取向时的误差。例如，跟踪模块360可以向DCA 320发送校准参数，以便调整DCA 320的焦点。因此，DCA 320可以更精确地确定从环境中的对象反射的结构光元件的位置。跟踪模块360还可以在确定要修改的各种校准参数时分析由IMU 340生成的传感器数据。此外，在一些实施例中，如果NED305失去对用户眼睛的跟踪，则跟踪模块360可重新校准NED系统300中的一些或全部组件。例如，如果DCA 320失去投射到用户眼睛上的至少阈值数目的结构光元件的视线，则跟踪模块360可以将校准参数传输到变焦模块350，以便重新建立眼睛跟踪。
跟踪模块360使用来自DCA 320，一个或多个位置传感器335，IMU 340或其一些组合的信息来跟踪NED 305和/或I/O接口315的移动。例如，跟踪模块360可以根据NED 305局部区域的映射来确定NED 305的参考位置。跟踪模块360可以基于从NED 305本身接收的信息生成该映射。跟踪模块360还可以利用来自IMU 340的传感器数据和/或来自DCA 320的深度数据来确定NED 305和/或I/O接口315的参考位置。在各个实施例中，跟踪模块360为NED305和/或I/O接口315的后续位置生成估计和/或预测。跟踪模块360可以将预测的后续位置传输到引擎365。
引擎365基于从NED 305接收的信息生成NED 305周围的区域(即，“局部区域”)的三维映射。在一些实施例中，引擎365基于从DCA 320接收的深度数据(例如，局部区域中的对象的深度信息)来确定局部区域的三维映射的深度信息。在一些实施例中，引擎365通过使用由DCA 320生成的深度数据来计算NED 305的深度和/或位置。具体地，引擎365可以实现用于计算NED 305的深度和/或位置的各种技术，诸如基于立体的技术，结构光照明技术，飞行时间技术等。在各个实施例中，引擎365使用从DCA 320接收的深度数据来更新局部区域的模型，并且部分地基于更新的模型来生成和/或修改媒体内容。
引擎365还执行NED系统300内的应用，并从跟踪模块360接收NED 305的位置信息，加速度信息，速度信息，预测的未来位置或其一些组合。基于所接收的信息，引擎365确定要传输到NED 305以呈现给用户的各种形式的媒体内容。例如，如果接收到的信息指示用户已经向左看，则引擎365生成用于NED 305的媒体内容，NED 305在虚拟环境中或在用附加媒体内容增强局部区域的环境中反映用户的移动。因此，引擎365可以生成和/或修改用于向用户呈现的媒体内容(例如，视频和/或音频内容)。引擎365还可以将媒体内容传输到NED305。此外，响应于从I/O接口315接收到动作请求，引擎365可以在控制台310上执行的应用内执行动作。引擎365还可以在执行动作时提供反馈。例如，引擎365可以配置NED 305以生成视觉和/或音频反馈和/或配置I/O接口315以向用户生成触觉反馈。
在一些实施例中，基于从眼睛跟踪系统345接收的眼睛跟踪信息(例如，用户眼睛的取向)，引擎365确定提供给NED 305以在显示器325上呈现给用户的媒体内容的分辨率。引擎365可以通过至少部分地基于从眼睛跟踪系统345接收的用户注视的方向将显示器325配置为执行视觉内容的凹渲染，来调整提供给NED 305的视觉内容的分辨率。引擎365向NED305提供内容，该内容在显示器325上在用户注视的中央区域具有高分辨率，而在其他区域具有低分辨率，从而降低NED 305的功耗。此外，使用凹渲染减少了在绘制视觉内容中使用的计算周期数，而不损害用户的视觉体验的质量。在一些实施例中，引擎365可以进一步使用眼睛跟踪信息来调整从显示器325发射的图像光的焦点，以便减少聚散度调节冲突。
高分辨率液晶显示器
图4是示出根据各个实施例的显示系统400的示意图。如图所示，显示系统400包括绿色液晶显示器402、红色和蓝色液晶显示器404，组合器406和准直光学器件408。在实施例中，显示系统400可用于向用户的一只眼睛或两只眼睛提供图像光。如果显示系统400仅向用户的一只眼睛提供图像光，则可以将复制显示系统用于用户的另一只眼睛。
在一些实施例中，绿色显示器402具有比红色和蓝色显示器404更高的分辨率。由于人眼对绿色光的光子响应最大，所以显示系统400的有效分辨率可以是较高分辨率绿色显示器402的有效分辨率。例如，如果绿色显示器402具有足够高的分辨率，即使红色和蓝色显示器404具有较低的分辨率，用户也将能够很好地阅读小文本。在一些实施例中，通过采用1：2或1：1的子像素孔径比，显示系统400可以提供比常规彩色液晶显示器(LCD)更高的显示分辨率，1：2或1：1的子像素孔径比小于在常规彩色LCD中使用的1：3的子像素孔径比，如下面结合图5-图7更详细地讨论的。此外，相对于常规彩色LCD，在显示系统400中可以实现更大的透射率。在这方面，绿色显示器402是单色显示器，其可以包括绿色发光二极管(LED)、或嵌入在背光单元(BLU)中的量子点(QD)层以控制BLU的颜色，这与在常规彩色LCD中使用的滤色器相反，并且可以将面板透射率降低四倍。例如，绿色显示器402可以包括玻璃显示面板和包括绿色LED的显示器BLU、或将LED发射的光转换成绿光的嵌入式QD层。与绿色显示器402相反，在一些实施例中，红色和蓝色显示器404可以是包括滤色器的彩色LCD。
在操作中，产生图像所需的红色和蓝色由红色和蓝色显示器404发射，而产生相同图像所需的绿色由绿色显示器402发射。组合器406组合由两个显示器402和402发射的光，并且组合光通过准直光学器件408朝向观察者的眼睛410。
如图所示，绿色显示器402以及红色和蓝色显示器404彼此垂直定位。此外，组合器406被定位成使得由绿色显示器402发射的光通过组合器406，而由红色和蓝色显示器404发射的光由组合器406反射。结果，由绿色显示器402发射的光与由红色和蓝色显示器404发射的光相组合。在可替换的实施例中，绿色显示器以及红色和蓝色显示器的位置可以颠倒(reverse)，并且组合器可以用于反射由绿色显示器发射的光并使由红色和蓝色显示器发射的光通过。
组合器406可以包括适合于组合由绿色显示器402发射的光与由红色和蓝色显示器404发射的光的任何(多个)光学元件。在一些实施例中，组合器406是二向色元件，其选择性地透射颜色范围内的光，包括由绿色显示器402输出的颜色，同时反射其他颜色的光，包括由红色和蓝色显示器404输出的颜色。这种二向色元件的示例包括二向色分束器、二向色镜、二向色反射器和二向色滤光器。应当理解，一些二向色元件比其他二向色元件更小和/或更轻，这对于诸如HMD的人工现实系统是有益的。
在其它实施例中，组合器406可以是基于偏振的组合器，假设准直光学器件408不是偏振敏感(polarization-sensitive)的。应当理解，诸如绿色显示器402以及红色和蓝色显示器404的LCD通常发射偏振光。在一些实施例中，绿色显示器402以及红色和蓝色显示器404发射具有不同偏振的光。在这种情况下，组合器406可以是基于偏振的组合器，其选择性地透射具有由绿色显示器402发射的光的偏振的光，同时反射具有由红色和蓝色显示器404发射的光的偏振的光(或者反之亦然，如果绿色显示器和红色和蓝色显示器的位置颠倒并且使用不同的基于偏振的组合器)。这种基于偏振的组合器的示例包括反射偏振器和偏振分束器。应当理解，一些基于偏振的组合器比其他组合器更小和/或更轻，这对于诸如HMD的人工现实系统是有益的。
准直光学器件408可以包括适合于准直通过准直光学器件408的光的任何(多个)光学元件。在增强现实系统中，光可被准直以使显示的图像看起来在“无限远”或非常远。在一些实施例中，薄饼透镜可以用作准直光学器件408。一些薄饼透镜的后焦距可以相对较短，需要将红色和蓝色显示器404分成两个显示器，如下面结合图7-图8更详细地讨论的。此外，基于偏振的组合器不能与偏振敏感的薄饼透镜一起使用。在其它实施例中，菲涅耳透镜可以用作准直光学器件408，如下面结合图9-图10更详细地讨论的。应当理解，一些准直光学器件比其它准直光学器件更小和/或更轻，这对于诸如HMD的人工现实系统是有益的。
图5是示出根据现有技术的常规彩色LCD中使用的像素几何结构500的示意图。在像素几何结构500中，每个像素包括用于红色，绿色和蓝色的三个子像素。如图所示，像素502包括红色子像素5041，蓝色子像素5042和绿色子像素5043。每个子像素504(在本文中被单独地称为子像素504并且被统称为子像素504)具有1：3的孔径比，这意味着子像素504的高度是子像素504的宽度的三倍。这种子像素504有时也称为“条纹”。现有的制造技术允许LCD子像素(或像素)的宽度和高度最小为8微米。因此，每个子像素504的尺寸可以最小为8×24微米，并且包括三个子像素504的每个像素(例如，像素502)的尺寸可以最小为24×24微米。由于这种尺寸限制，常规彩色LCD的分辨率对于一些人工现实系统来说不够高。
图6是示出根据各个实施例可用于图4的显示系统400中的像素几何结构600的示意图。在像素几何结构600中，每个像素包括来自红色和蓝色显示器404的红色子像素和蓝色子像素，以及来自绿色显示器402的两个子像素。如图所示，来自红色和蓝色显示器404的子像素602(在本文中被单独称为子像素602并且被统称为子像素602)在红色和蓝色之间交替。此外，来自红色和蓝色显示器404的每个红色或蓝色子像素602对应于来自绿色显示器402的绿色子像素604(在本文中被单独地称为绿色子像素604并且被统称为绿色子像素904)。例如，像素501包括红色子像素6041、蓝色子像素6042和两个相应的绿色子像素6021和6022。
应当注意，提供绿色子像素604的绿色显示器402具有比提供红色和蓝色子像素602的红色和蓝色显示器404更高的分辨率，因为每个绿色子像素604是绿色显示器402的像素，而红色和蓝色子像素604的对形成红色和蓝色显示器404中的像素。然而，如果使用1：3的子像素孔径比，如在以上结合图5描述的像素几何结构500中，则显示分辨率将仅在水平方向上提高。在一些实施例中，也采用不同的子像素孔径比来提高垂直方向上的显示分辨率。
如图所示，像素几何结构600中的每个子像素602和604具有1：2的孔径比，这与常规彩色LCD中使用的1：3的子像素孔径比相反。由于现有的制造技术允许子像素(或像素)的宽度和高度最小为8微米，每个子像素602和604的尺寸最小为8×16微米，并且包括两个子像素602和两个子像素604的每个像素(例如，像素601)的尺寸最小为16×16微米。相对于常规彩色LCD的子像素(和像素)，显示系统400中的子像素(和像素)的较小的可能尺寸能够实现较高的显示分辨率，包括比常规彩色LCD可实现的分辨率更大的分辨率。
图7是示出根据各个实施例可用于图4的显示系统中的替代像素几何结构700的示意图。类似于像素几何结构600，像素几何结构700中的每个像素包括来自红色和蓝色显示器404的红色子像素和蓝色子像素，以及来自绿色显示器402的对应绿色子像素。如图所示，来自红色和蓝色显示器404的子像素704(在本文中被单独称为子像素704并且被统称为子像素704)在红色和蓝色之间交替，并且来自红色和蓝色显示器404的每个红色或蓝色子像素704对应于绿色显示器402的绿色子像素702(在本文中被单独称为绿色子像素702并且被共同称为绿色子像素702)。示例性地，像素701包括红色子像素7041、蓝色子像素7042和两个相应的绿色子像素7021和7022。
如图所示，每个子像素702和704具有1：1的孔径比。如上所述，现有的制造技术允许子像素(或像素)的宽度和高度最小为8微米。因此，每个子像素702和704的尺寸可以最小为8×8微米，并且包括两个子像素702和两个子像素704的每个像素(例如，像素701)的尺寸可以最小为8×16微米。在一些实施例中，这种尺寸的像素可以提供1-1.5弧分分辨率。相对于常规彩色LCD的子像素(和像素)，这种子像素(和像素)的较小的可能尺寸能够实现较高的显示分辨率，包括比常规彩色LCD可实现的分辨率更大的分辨率。
尽管本文主要关于矩形或正方形形式的像素和子像素来描述像素几何结构，但是在其它实施例中，像素和子像素可以是任何技术上可行的形状，例如六边形或圆形。
图8是示出根据各个实施例的包括两个红色和蓝色显示器的显示系统800的示意图。如图所示，显示系统800包括绿色显示器802、彼此相对定位的两个红色和蓝色显示器804和806、分别将绿色显示器802发射的光与红色和蓝色显示器804和806发射的光进行组合的两个组合器808和810、以及准直组合光的薄饼透镜812。
绿色显示器802类似于以上结合图4描述的绿色显示器402。红色和蓝色显示器804和806类似于以上结合图4描述的红色和蓝色显示器404，除了红色和蓝色显示器804和806中的每一个被配置为仅显示来自图像的一半的红色和蓝色。例如，红色和蓝色显示器804可以显示图像的左半部分，而红色和蓝色显示器806可以显示图像的右半部分。与以上结合图4描述的组合器406类似的两个组合器808和810用于分别组合来自绿色显示器802和红色和蓝色显示器804和806的光。类似于以上结合图4的描述，组合器808和810不能是基于偏振的，因为薄饼透镜812是偏振敏感的。在可替换实施例中，绿色显示器可以分成两半，而不是红色和蓝色显示器。
如上所述，如果薄饼透镜812具有相对短的后焦距，则需要两个红色和蓝色显示器804和806(或两个绿色显示器)。如果使用具有较长焦距的薄饼透镜(或其它准直光学器件)，则可能仅需要一个红色和蓝色显示器(例如，红色和蓝色显示器404)。另一方面，包括薄饼透镜812的显示系统800可以比一些其它显示系统更紧凑和更轻。
图9更详细地示出了根据各个实施例的图8的显示系统800。具体地，图9示出了组合器808和810如何对由红色和蓝色显示器802和806发射的光与由绿色显示器802发射的光进行组合，以及组合光如何由薄饼透镜812准直。
图10是示出根据各个实施例的包括菲涅耳透镜的显示系统1000的示意图。如图所示，显示系统1000包括绿色显示器1002、红色和蓝色显示器1004、分束器1006和菲涅耳透镜1008。绿色显示器1002以及红色和蓝色显示器1004分别类似于以上结合图4描述的绿色显示器402以及红色和蓝色显示器404。
菲涅耳透镜1008具有比以上结合图8描述的薄饼透镜812更长的后焦距。因此，红色和蓝色显示器1004不分成两个显示器。然而，显示系统1000可比包括薄饼透镜812的显示系统800更不紧凑和更重。
在一些实施例中，与以上结合图4描述的组合器406类似的分束器可以是二向色元件或偏振分束器。类似于以上结合图4描述的显示系统400，分束器1006透射由绿色显示器1002发射的光并反射由红色和蓝色显示器1004发射的光(或者如果绿色显示器和红色和蓝色显示器的位置颠倒并且使用不同的分束器，则反之亦然)，从而对由两个显示器1002和1004发射的光进行组合。然后，来自绿色显示器1002以及红色和蓝色显示器1004的组合光通过准直组合光的菲涅耳透镜1008。
图11更详细地示出了根据各个实施例的图10的绿色显示器1102、分束器1106和菲涅耳透镜1108。具体地，图11示出了分束器1106如何对由红色和蓝色显示器802和806发射的光与由绿色显示器802发射的光进行组合，以及组合光如何由薄饼透镜812准直。
图12是示出根据各个实施例的包括交叉二向色棱镜的显示系统1200的示意图。如图所示，显示系统1200包括绿色显示器1202、红色显示器1204、蓝色显示器1206、交叉二向色棱镜1208(这里也称为“X立方体(X-cube)”)和准直光学器件1210。绿色显示器1202和准直光学器件1210类似于以上结合图4描述的绿色显示器402和准直光学器件408。红色显示器1204和蓝色显示器1206各自是单色显示器，如上所述，其可以包括彩色LED或嵌入在BLU中的QD膜以控制发射光的颜色，这与滤色器相反，从而允许相对于包括滤色器的常规彩色LCD显示器更高的透射率。此外，可以使用能够使像素尺寸小到8×8微米的像素几何结构，如下面结合图13更详细地讨论的。然而，显示系统1200可能需要大的后焦距，并且因此比以上分别结合图4、8和10描述的显示系统400、800和1000更不紧凑且较重。
如图所示，绿色显示器1202、红色显示器1204和蓝色显示器1206位于X立方体1208的不同侧。在操作中，产生图像所需的红色、绿色和蓝色分别由红色1204、绿色1202和蓝色1206彩色显示器发射。如图所示，由绿色显示器1202发射的光通过X立方体1208，而由红色显示器1204和蓝色显示器1206发射的光被X立方体1208反射。因此，X立方体1208对由绿色显示器1202发射的光与由红色显示器1204发射的光进行组合。然后，组合光通过准直光学器件1210朝向观察者的眼睛1212。
图13是示出根据各个实施例的图12的显示系统的像素几何结构1300的示意图。如图所示，像素几何结构1300中的每个像素包括来自红色显示器1204的红色子像素1302、来自蓝色显示器1202的蓝色子像素1306、以及来自绿色显示器1202的绿色子像素1302。红色子像素1302、蓝色子像素1304和绿色子像素1306在本文中分别单独地称为红色子像素1302、蓝色子像素1304和绿色子像素1306，并且分别统称为红色子像素1302、蓝色子像素1304和绿色子像素1306。说明性地，像素1301包括红色子像素13021、以及相应的蓝色子像素13042和绿色子像素13061。
如图所示，红色、蓝色和绿色子像素1302、1304和1306中的每一个具有1：1的孔径比。如上所述，现有的制造技术允许子像素(或像素)的宽度和高度最小为8微米。因此，红色、蓝色和绿色子像素1302、1304和1306中的每一个的尺寸可以最小为8×8微米，并且包括红色子像素1302中的一个、蓝色子像素1304中的一个和绿色子像素1306中的一个的每个像素(例如，像素1301)的尺寸可以最小为8×8微米。相对于常规彩色LCD的子像素(和像素)，这种子像素(和像素)的较小的可能尺寸能够实现较高的显示分辨率，包括比常规彩色LCD可实现的分辨率更大的分辨率。
尽管出于说明的目的，红色、蓝色和绿色子像素1302、1304和1306被示为正方形，但是在其它实施例中，子像素和像素可以是任何技术上可行的形状，例如六边形或圆形。
图14是根据各个实施例的用于显示图像的方法步骤的流程图。尽管参考图4和图6-图13的系统描述了方法步骤，但是本领域技术人员将理解，在其他实施例中，任何系统可以被配置为以任何顺序实现方法步骤。
如图所示，方法1400开始于步骤1402，其中经由LCD发射与图像相关联的绿色光。LCD可以是例如以上分别结合图4、图8、图10和图12描述的绿色显示器402、802、1002或1202之一。更一般地，可以使用在对应于人类感知为绿色的波长范围内发光的任何LCD。如上所述，在一些实施例中，这种LCD可以包括绿色LED或嵌入在BLU中的QD层，而不是滤色器。
在步骤1404，经由至少一个其它LCD发射与图像相关的红色和蓝色光。至少一个其它LCD可以是例如分别结合图4、图8、和图10在以上描述的红色和蓝色显示器404、804和806、或1004，或者结合图12在以上描述的红色显示器1204和蓝色显示器1206。更一般地，可以使用发射对应于红色和蓝色的波长范围内的光的任何(多个)LCD。如上所述，在一些实施例中，这种(多个)LCD可以使用红色和蓝色滤色器，或者如果显示系统包括红色LCD和单独的蓝色LCD，则可以使用红色和蓝色LED。
在步骤1406，经由至少一个组合器元件来对绿色光以及红色和蓝色光进行组合以生成组合光。至少一个组合器元件可以包括例如二向色元件或(多个)基于偏振的组合器，诸如分别结合图4、图8、图10、和图12描述的组合器406、组合器808和810、分束器1006、或X立方体1208。
在步骤1408，组合光通过准直光学元件。准直光学元件可以是例如分别结合图4，图8，图10、和图12描述的准直光学器件408、薄饼透镜812、菲涅耳透镜1008、或准直光学器件1210之一。
虽然在此主要关于不透明的显示器进行描述，但是在替代实施例中可以使用一个或多个透明显示器，例如透明的绿色显示器和/或透明的红色和蓝色显示器。在这种情况下，由透明显示器发射的光可以通过将一个显示器定位在另一显示器的前面而被组合，而不需要组合器元件。
总之，本文公开的实施例涉及高分辨率液晶显示器。在一些实施例中，由高分辨率绿色液晶显示器发射的光经由组合器与由至少一个较低分辨率红色和蓝色液晶显示器发射的光相组合。(多个)红色和蓝色显示器可以包括单个显示器或位于组合器相对侧的两个显示器。组合器可以是基于二向色元件或偏振的组合器。来自绿色显示器以及(多个)红色和蓝色显示器的组合光通过准直光学器件(诸如薄饼透镜或菲涅耳透镜)朝向观察者的眼睛。由于人眼对绿色光最敏感，使用较高分辨率的绿色显示器允许相对于常规彩色LCD提高分辨率。特别地，一些实施例采用1：2或1：1的子像素孔径比，这允许显示系统的子像素和像素小于常规彩色LCD中的子像素和像素。此外，相对于依赖滤色器的常规彩色LCD，包括绿色LED或嵌入BLU中的QD层的绿色显示器可用于实现绿色光的较高透射率。
本文公开的显示系统的一个优点是相对于常规彩色LCD可以实现更高的显示分辨率。此外，本文公开的显示系统可以比常规彩色LCD更亮，特别是对于绿色光。因此，本文所公开的显示系统可比常规彩色LCD更适用于一些人工现实系统(诸如HMD)。这些技术优点代表了相对于现有技术方法的一个或多个技术进步。
1.在一些实施例中，一种显示系统包括：第一显示器，被配置为发射第一波长范围内的光；第二显示器，被配置为发射至少一个其他波长范围内的光；组合器元件；以及准直光学元件。
2.根据条款1所述的显示系统，其中所述第一波长范围与绿色相关联，并且所述至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联。
3.根据条款1或2所述的显示系统，其中所述第一显示器包括绿色发光二极管(LED)。
4.根据条款1至3中任一项所述的显示系统，其中所述第一显示器被定位成使得所述第一波长范围内的所述光由所述组合器元件透射，并且所述第二显示器被定位成使得所述至少一个其他波长范围内的所述光由所述组合器元件反射。
5.根据条款1至4中任一项所述的显示系统，其中所述组合器元件是基于偏振的组合器或二向色元件之一。
6.根据条款1至5中任一项所述的显示系统，其中所述准直光学元件是薄饼透镜。
7.根据条款1至6中任一项所述的显示系统，还包括第三显示器，所述第三显示器被配置为发射所述至少一个其他波长范围内的光，其中所述第二显示器和所述第三显示器各自被配置为显示图像的一半。
8.根据条款1至7中任一项所述的显示系统，其中所述准直光学元件是菲涅耳透镜。
9.根据条款1至8中任一项所述的显示系统，其中所述第一波长范围与绿色相关联，所述至少一个其他波长范围与红色相关联，并且所述显示系统还包括第三显示器，所述第三显示器被配置为发射在与蓝色相关联的波长范围内的光。
10.根据条款1至9中任一项所述的显示系统，其中所述组合器元件是交叉二向色棱镜。
11.根据条款1至10中任一项所述的显示系统，其中所述显示系统中的像素包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
12.根据条款1至11中任一项所述的显示系统，其中所述第一显示器和所述第二显示器是液晶显示器(LCD)。
13.在一些实施例中，一种头戴式显示器(HMD)包括显示系统，所述显示系统包括被配置为发射第一波长范围内的光的第一显示器、被配置为发射至少一个其它波长范围内的光的第二显示器、组合器元件和准直光学元件。
14.根据条款13所述的HMD，其中所述第一波长范围与绿色相关联，所述至少一个其它波长范围与红色和蓝色相关联，并且所述第一显示器具有比所述第二显示器更高的分辨率。
15.根据条款13或14所述的HMD，其中所述组合器元件是以下中的一项：二向色元件、交叉二向色棱镜、或基于偏振的组合器。
16.根据条款13至15中任一项所述的HMD，其中所述准直光学元件是薄饼透镜或菲涅耳透镜之一。
17.根据条款13至16中任一项所述的HMD，其中所述显示系统中的像素包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
18.在一些实施例中，一种方法包括：经由第一显示器发射第一波长范围内的光；经由第二显示器发射至少一个其它波长范围内的光；经由组合器元件对所述第一波长范围内的所述光和所述至少一个其它波长范围内的所述光进行组合以生成组合光；以及使所述组合光通过准直光学元件。
19.根据条款18所述的方法，其中所述第一波长范围与绿色相关联，并且所述至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联。
20.根据条款18或19所述的方法，其中对所述第一波长范围内的所述光和所述至少一个其它波长范围内的所述光进行组合包括：经由所述组合器元件透射所述第一波长范围内的所述光，以及经由所述组合器元件反射所述至少一个其它波长范围内的所述光。
在任何权利要求中叙述的任何权利要求要素和/或在本申请中描述的任何要素的任何和所有组合以任何方式落入本公开和保护的预期范围内。
已经出于说明的目的呈现了本公开的实施例的前述描述；其并非旨在穷举或将本公开限制为所公开的精确形式。相关领域的技术人员可以理解，根据上述公开内容，许多修改和变化是可能的。
本说明书的某些部分根据对信息的操作的算法和符号表示来描述本公开的实施例。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示来有效地向本领域的其他技术人员传达其工作的实质。虽然在功能上，计算上或逻辑上描述了这些操作，但是这些操作被理解为由计算机程序或等效电路，微代码等来实现。此外，在不失一般性的情况下，将这些操作布置称为模块有时也被证明是方便的。所描述的操作及其相关联的模块可以以软件，固件，硬件或其任何组合来实现。
本文所描述的任何步骤，操作或过程可单独地或与其它装置组合地用一个或一个以上硬件或软件模块来执行或实施。在一个实施例中，用计算机程序产品来实现软件模块，所述计算机程序产品包括包含计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码可由计算机处理器执行以用于执行所描述的任何或所有步骤，操作或过程。
本公开的实施例还可以涉及用于执行这里的操作的装置。该装置可以是为所需目的而专门构造的，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这样的计算机程序可以被存储在非暂态的，有形的计算机可读存储介质或适合于存储电子指令的任何类型的介质中，其可以被耦合到计算机系统总线。此外，本说明书中提到的任何计算系统可以包括单个处理器，或者可以是采用多个处理器设计以增加计算能力的体系结构。
本公开的实施例还可以涉及由本文所述的计算过程产生的产品。这样的产品可以包括由计算过程产生的信息，其中该信息被存储在非暂态的有形计算机可读存储介质上，并且可以包括本文描述的计算机程序产品或其他数据组合的任何实施例。
最后，说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择的，并且可能没有被选择来描绘或限制本发明的主题。因此，本公开的范围不受该详细描述的限制，而是通过基于本文的申请提出的任何权利要求。因此，实施例的公开旨在说明而非限制在以下权利要求中阐述的公开的范围。
已出于说明的目的呈现了对各个实施例的描述，但并非旨在穷举或限于所公开的实施例。在不脱离权利要求的范围的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员是显而易见的。
本实施例的各方面可以实现为系统，方法或计算机程序产品。因此，本公开的各方面可以采取完全硬件实施例，完全软件实施例(包括固件，驻留软件，微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例的形式，这些实施例在本文中通常都称为“模块”或“系统”。此外，本公开的各方面可以采取在一个或多个计算机可读介质(其上实现有计算机可读程序代码)中实现的计算机程序产品。
可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子，磁，光，电磁，红外或半导体系统，装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷举列表)将包括以下：具有一条或多条导线的电连接，便携式计算机磁盘，硬盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤，便携式光盘只读存储器(CD-ROM)，光存储设备，磁存储设备或前述的任何合适的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储由指令执行系统，装置或设备使用或结合指令执行系统，装置或设备使用的程序的任何有形介质。
以上参考根据本公开的实施例的方法，装置(系统)和计算机程序产品的流程图示和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图示和/或框图的每个框以及流程图示和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机，专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器。当经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行这些指令时，这些指令能够实现在流程图和/或框图的一个或多个框中特定的功能/动作。这样的处理器可以是但不限于通用处理器，专用处理器，应用专用处理器或现场可编程门阵列。
图中的流程图和框图示出了根据本公开的各个实施例的系统，方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构，功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块，段或部分，其包括用于实现特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些可替换的实现中，框中指出的功能可以不按照图中指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。还应当注意，框图和/或流程图说明中的每个框，以及框图和/或流程图说明中的框的组合可以由执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统，或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
虽然前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下可以设计本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由下面的附权利要求确定。

Claims (15)

1.一种显示系统，包括：
第一显示器，被配置为发射第一波长范围内的光；
第二显示器，被配置为发射至少一个其它波长范围内的光；
组合器元件；以及
准直光学元件。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中所述第一波长范围与绿色相关联，并且所述至少一个其它波长范围与红色和蓝色相关联；和/或优选地，其中所述第一显示器包括被嵌入在背光单元中的绿色发光二极管或量子点层。
3.根据权利要求1或2所述的显示系统，其中：
所述第一显示器被定位成使得所述第一波长范围内的所述光由所述组合器元件透射；并且
所述第二显示器被定位成使得在所述至少一个其它波长范围内的所述光由所述组合器元件反射。
4.根据权利要求1、2或3所述的显示系统，其中所述组合器元件是基于偏振的组合器或二向色元件之一。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示系统，其中所述准直光学元件是薄饼透镜；和/或优选地，还包括：
第三显示器，被配置为发射所述至少一个其它波长范围内的光，
其中所述第二显示器和所述第三显示器均各自配置为显示图像的一半。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示系统，其中所述准直光学元件是菲涅耳透镜。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示系统，其中所述第一波长范围与绿色相关联，所述至少一个其它波长范围与红色相关联，并且所述显示系统还包括第三显示器，所述第三显示器被配置为发射在与蓝色相关联的波长范围内的光；和/或优选地，其中所述组合器元件是交叉二向色棱镜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示系统，其中所述显示系统中的像素包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示系统，其中所述第一显示器和所述第二显示器是液晶显示器(LCD)。
10.一种头戴式显示器HMD，包括：
显示系统，所述显示系统包括：
第一显示器，被配置为发射第一波长范围内的光，
第二显示器，被配置为发射至少一个其它波长范围内的光，
组合器元件，以及
准直光学元件。
11.根据权利要求10所述的HMD，其中：
所述第一波长范围与绿色相关联；
所述至少一个其他波长范围与红色和蓝色相关联；并且
所述第一显示器具有比所述第二显示器更高的分辨率。
12.根据权利要求11所述的HMD，其中所述组合器元件是以下中的一项：二向色元件、交叉二向色棱镜、或基于偏振的组合器；和/或优选地，其中所述准直光学元件是薄饼透镜或菲涅耳透镜之一。
13.根据权利要求12所述的HMD，其中所述显示系统中的像素包括具有1：2孔径比或1：1孔径比的子像素。
14.一种方法，包括：
经由第一显示器发射第一波长范围内的光；
经由第二显示器发射在至少一个其他波长范围内的光；
经由组合器元件对所述第一波长范围内的所述光与所述至少一个其他波长范围内的所述光进行组合，以生成组合光；以及
使所述组合光通过准直光学元件。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一波长范围与绿色相关联，并且所述至少一个其它波长范围与红色和蓝色相关联；和/或优选地，其中对所述第一波长范围内的所述光与所述至少一个其他波长范围内的所述光进行组合包括：
经由所述组合器元件透射所述第一波长范围内的所述光；以及
经由所述组合器元件反射所述至少一个其它波长范围内的所述光。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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