[發(fā)明專利]近眼光場顯示裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711498250.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108205198A
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳雪梅;薛翰聰;王曉雷
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港康得新光電材料有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;謝湘寧

本發(fā)明提供了一種近眼光場顯示裝置。該近眼光場顯示裝置包括微顯示器、空間光調(diào)制器和成像元件，上述微顯示器用于顯示多幅二維圖像，由于上述空間光調(diào)制器能夠調(diào)整所述圖像光的偏轉(zhuǎn)角度，使至少兩幅二維圖像的所述圖像光具有不同的傳播方向，上述成像元件能夠?qū)⒈豢臻g光調(diào)制器調(diào)整的圖像光會聚到人眼位置，調(diào)整后的二維圖像光經(jīng)成像元件在人眼處會聚形成高密度視點，這些視點在人眼位置處密集排布，由于上述視點間距小于人眼瞳孔直徑，從而使得超過兩個以上視點進入人眼，產(chǎn)生單眼視覺深度線索，有效地解決了視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及3D顯示領(lǐng)域，具體而言，涉及一種近眼光場顯示裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的3D顯示包括近眼雙目視差顯示、裸眼式雙目視差顯示和多視點顯示，這些顯示技術(shù)由于缺少足夠的視差圖像導(dǎo)致兩個問題，第一是視覺輻輳沖突問題(accommodation-vergence conflict)，即人們感知3D效果是通過在人的左右眼形成不同的視差圖像而產(chǎn)生，當人眼觀看3D圖像時，由晶狀體調(diào)節(jié)產(chǎn)生的聚焦(accomodation)深度一直固定的顯示屏上，而由眼部運動產(chǎn)生的會聚(vergence)深度會隨著3D物體的空間位置而變化，這就導(dǎo)致聚焦深度與會聚深度不一致，從而引起視覺疲勞。第二個問題是缺少足夠的運動視差，這導(dǎo)致當人們在移動過程中，觀看的3D圖像一直不變，或者變化不連續(xù)，從而降低了3D觀看效果的真實性。

為解決傳統(tǒng)3D顯示技術(shù)中視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題，實現(xiàn)真實的3D觀看效果，日本東京大學的研究人員提出了高密度方向顯示(High-density directional display)技術(shù)。所謂高密度方向顯示，即所顯示的圖像具有方向性，相鄰方向光之間的夾角非常小，使得有兩個以上的光線通過空間中3D圖像的某一點并同時進入到單個瞳孔，這樣觀看者可聚焦于空間中3D圖像的這一點而不再像傳統(tǒng)3D顯示技術(shù)中只能聚焦在顯示屏上，從而解決了傳統(tǒng)3D顯示技術(shù)的視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題。由于高密度方向顯示技術(shù)在空間中可形成連續(xù)的視差圖像，所以當人眼移動時，視網(wǎng)膜圖像的變化也是平滑無跳躍的，所以可實現(xiàn)真實的3D觀看效果。

傳統(tǒng)的近眼顯示裝置大都存在視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題，為了解決此問題，人們提出了多焦面近眼顯示技術(shù)，然而其缺點是體積比較龐大。也有人提出了近眼集成成像顯示技術(shù)，然后會降低3D圖像的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種近眼光場顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的近眼顯示裝置存在視覺輻輳調(diào)節(jié)沖突問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種近眼光場顯示裝置，包括：微顯示器，用于顯示多幅二維圖像，二維圖像由圖像光組成；空間光調(diào)制器，位于微顯示器的一側(cè)，用于調(diào)整圖像光的偏轉(zhuǎn)角度，使至少兩幅二維圖像的圖像光具有不同的傳播方向；成像元件，位于空間光調(diào)制器的一側(cè)，用于將調(diào)整后的圖像光聚焦在人眼的不同位置形成視點，各視點之間的間距小于人眼瞳孔直徑。

進一步地，近眼光場顯示裝置還包括光波導(dǎo)元件，光波導(dǎo)元件位于微顯示器的一側(cè)，空間光調(diào)制器位于光波導(dǎo)元件外部或光波導(dǎo)元件內(nèi)部，光波導(dǎo)元件用于傳遞圖像光。

進一步地，光波導(dǎo)元件為全反射型波導(dǎo)。

進一步地，微顯示器用于時序顯示二維圖像，空間光調(diào)制器包括：耦入空間光調(diào)制器，位于光波導(dǎo)元件的一側(cè)表面或光波導(dǎo)元件內(nèi)部，用于將圖像光耦合進入光波導(dǎo)元件；耦出空間光調(diào)制器，位于光波導(dǎo)元件的一側(cè)表面或光波導(dǎo)元件內(nèi)部，與微顯示器同步時序切換，以輸出不同方向的圖像光。

進一步地，耦入空間光調(diào)制器和耦出空間光調(diào)制器分別獨立地選自反射式空間光調(diào)制器和透射式空間光調(diào)制器中的任一種。

進一步地，光波導(dǎo)元件具有入光面和出光面，入光面和出光面為光波導(dǎo)元件的同一側(cè)表面，或入光面和出光面分別為光波導(dǎo)元件的相對的兩側(cè)表面，微顯示器靠近入光面設(shè)置，成像元件靠近出光面設(shè)置。