Microsoft patentiert Methode zum Generieren von virtuellen 4K-Mixed-Reality-Bildern

Die Auflösung virtueller Bilder in Ihrem Sichtfeld ist ein wesentliches Element dessen, was Mixed Reality überzeugend und immersiv macht.

Viele Mixed-Reality-Systeme verwenden Laserscanning über MEMS-Spiegelsysteme, um Bilder zu erzeugen, aber die Physik dieser Systeme macht es schwierig, hochauflösende Bilder zu erstellen, wobei die Auflösung des Bildes davon abhängt, wie schnell der Spiegel das Laserlicht reflektiert und lenkt Bewegung.

Im Patent erklärt Microsoft:

Die derzeitige MEMS-Technologie legt jedoch eine Obergrenze für Spiegelabtastraten fest, was wiederum die Anzeigeauflösung begrenzt. Beispielsweise kann eine horizontale Abtastrate von 27 kHz kombiniert mit einer vertikalen Abtastrate von 60 Hz eine vertikale Auflösung von 720p ergeben. Signifikant höhere vertikale Auflösungen (z. B. 1440p, 2160p) können erwünscht sein, insbesondere für augennahe Anzeigeimplementierungen, wo 720p und ähnliche vertikale Auflösungen verschwommen und mit niedriger Auflösung erscheinen können. Während eine Erhöhung der horizontalen und/oder vertikalen Abtastrate die Anzeigeauflösung erhöhen würde, kann ersteres technologisch nicht machbar sein, während letzteres den Energieverbrauch erhöht. Ferner können hohe Abtastraten den Abtastwinkel und die Apertur des Spiegels zumindest teilweise einschränken, wobei auch größere Werte erwünscht sind. Darüber hinaus kann die Unterstützung einer höheren Auflösung aufgrund der mit kleineren „Pixel“-Größen verbundenen Beugungsgrenze auch eine größere Spiegelgröße erfordern. Die Verwendung eines solchen größeren Spiegels kann die Schwierigkeiten beim Erzielen höherer Auflösungen mit Abtastanzeigen weiter erhöhen, da der größere Spiegel zu einer niedrigeren Abtastfrequenz führt.

Microsoft hat eine neuartige Lösung für das Problem – anstatt zu versuchen, den Spiegel schneller zu vibrieren, schlägt Microsoft vor, einfach einen zweiten, versetzten Laser zu verwenden, der es ihm ermöglicht, die doppelte Auflösung zu adressieren, ohne die Spiegelhardware zu aktualisieren.

Sie schreiben:

Wie unten beschrieben, kann ein verschachtelter Modus zum Betreiben mehrerer Laser mit variablen Abtastraten und/oder Phasenverschiebungen zwischen verschachtelten Einzelbildern kombiniert werden, um einen gewünschten Abstand zwischen Laserausgaben zu erreichen, was wiederum einen gewünschten Bildpixelabstand und eine gewünschte Auflösung ergibt. Die Verwendung mehrerer Laser ermöglicht das Scannen mehrerer Linien pro Spiegelperiode, wodurch eine höhere Auflösung erreicht werden kann, ohne die Spiegelscanfrequenzen zu erhöhen. und ermöglicht auch die Verwendung größerer Spiegel, was dazu beitragen kann, Probleme mit der Pixelgröße zu vermeiden, die durch Beugungsgrenzen auferlegt werden.

Microsoft verspricht auch, Eye-Tracking zu verwenden, damit sich Microsoft auf die Ausgabe mit höherer Auflösung auf dem Teil des Bildes konzentrieren kann, den der Benutzer tatsächlich betrachtet, was Strom und Rechenarbeit spart.

Die Technologie ist auf eine Vielzahl von Ausgabemethoden anwendbar, darunter Wellenleiter wie in der HoloLens, aber auch Laserprojektionsfernseher und andere Systeme, die Laser und MEMS verwenden.

Microsoft wird voraussichtlich Anfang nächsten Jahres den Nachfolger der HoloLens herausbringen, und es bleibt abzuwarten, ob sie einige dieser Technologien in ihrem neuen Headset implementieren werden, insbesondere jetzt, da Magic Leap ein Gerät herausgebracht hat, das sich gegenüber der HoloLens 1 etwas verbessert hat , mit Funktionen wie einem verbesserten Sichtfeld.

Das vollständige Patent kann hier gesehen werden.