Microsoft patenterar metod för att generera 4K Mixed Reality virtuella bilder

Upplösningen av virtuella bilder i ditt synfält är en viktig del av det som gör blandad verklighet övertygande och uppslukande.

Många Mixed Reality-system använder laserskanning via MEMS-spegelsystem för att generera bilder, men dessa systems fysik gör det svårt att skapa högupplösta bilder, där bildens upplösning beror på hur snabbt spegeln reflekterar och riktar laserljuset kan flytta.

I patentet förklarar Microsoft:

Men nuvarande MEMS-teknik sätter en övre gräns för spegelskanningshastigheter, vilket i sin tur begränsar skärmupplösningen. Som ett exempel kan en horisontell skanningshastighet på 27 kHz kombinerad med en vertikal skanningshastighet på 60 Hz ge en vertikal upplösning på 720p. Betydligt högre vertikala upplösningar (t.ex. 1440p, 2160p) kan vara önskvärda, särskilt för implementeringar av nära-ögat-display, där 720p och liknande vertikala upplösningar kan verka suddiga och lågupplösta. Medan en ökning av den horisontella och/eller vertikala skanningshastigheten skulle öka skärmupplösningen, kan den förra vara tekniskt omöjlig medan den senare ökar strömförbrukningen. Vidare kan höga avsökningshastigheter åtminstone delvis begränsa spegelavsökningsvinkeln och öppningen, där större värden också önskas. Dessutom kan stöd för högre upplösning också kräva en större spegelstorlek på grund av diffraktionsgränsen förknippad med mindre "pixel"-storlekar. Användningen av en sådan större spegel kan ytterligare öka svårigheterna med att uppnå högre upplösningar med scanningsskärmar, eftersom den större spegeln leder till en lägre scanningsfrekvens.

Microsoft har en ny lösning på problemet – istället för att försöka vibrera spegeln snabbare, föreslår Microsoft att helt enkelt använda en andra, offsetlaser, så att den kan hantera dubbel upplösning utan att uppgradera spegelns hårdvara.

De skriver:

Såsom beskrivs nedan kan en sammanflätad mod för drift av flera lasrar kombineras med variabla avsökningshastigheter och/eller fasförskjutningar mellan sammanflätade ramar för att uppnå önskat avstånd mellan laserutmatning, vilket i sin tur ger önskat bildpixelavstånd och upplösning. Användningen av flera lasrar gör att flera linjer kan skannas per spegelperiod, vilket gör att högre upplösning kan uppnås utan att öka spegelskanningsfrekvenserna, och tillåter även större speglar att användas, vilket kan hjälpa till att undvika problem med pixelstorlek som åläggs av diffraktionsgränser.

Microsoft lovar också att använda eyetracking så att Microsoft kan koncentrera sig på den högre upplösningen på den del av bilden som användaren faktiskt tittar på, vilket sparar kraft och beräkningsarbete.

Tekniken är tillämpbar på en mängd olika utmatningsmetoder, inklusive vågledare som i HoloLens, men även laserprojektions-TV-apparater och andra system som använder lasrar och MEMS.

Microsoft förväntas släppa sin efterföljare till HoloLens i början av nästa år, och det återstår att se om de kommer att implementera några av dessa teknologier i deras nya headset, särskilt nu när Magic Leap har släppt en enhet som har förbättrats något på HoloLens 1 , med funktioner som förbättrat synfält.

Hela patentet kan ses här.