[發(fā)明專利]3D顯示裝置、方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780018798.4
• 申請(qǐng)日: 2017-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108886610A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐競(jìng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深見(jiàn)有限公司
• 主分類號(hào): H04N13/20
• 分類號(hào): H04N13/20
• 代理公司: 北京市中倫律師事務(wù)所 11410
• 代理人: 楊黎峰;鐘錦舜

一種3D顯示裝置和方法解決聚散?調(diào)節(jié)沖突。顯示屏組件包括顯示屏像素陣列，所述顯示屏像素陣列適配成顯示顯示屏圖像，微透鏡成像組件包括與顯示屏像素陣列相對(duì)應(yīng)的微透鏡陣列，所述微透鏡成像組件可以形成顯示屏圖像的虛擬或真實(shí)的圖像，以及可控制運(yùn)動(dòng)組件耦合到成像組件或顯示屏，其中，成像組件和顯示屏相對(duì)于彼此可控制地可移動(dòng)，進(jìn)一步地，其中，在成像組件相對(duì)于顯示屏進(jìn)行受控的移動(dòng)時(shí)，虛擬圖像或真實(shí)圖像沿光軸的位置被可控制地改變。

相關(guān)申請(qǐng)數(shù)據(jù)

本申請(qǐng)要求于2016年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/308,308號(hào)和于2016年5月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/333,420號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的全部主題事項(xiàng)通過(guò)引用納入本申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的方面和實(shí)施例最通常涉及視覺(jué)顯示裝置和系統(tǒng)、圖像顯示方法以及應(yīng)用。更具體地說(shuō)，方面和實(shí)施例是針對(duì)用于虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)系統(tǒng)的3D近眼顯示系統(tǒng)、與其相關(guān)的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

用于VR和/或AR應(yīng)用的常規(guī)3D近眼顯示器通過(guò)將兩個(gè)偏移圖像分別呈現(xiàn)給觀看者的左眼和右眼來(lái)使用立體方法實(shí)現(xiàn)3D成像效果。通常，一個(gè)微顯示器(如OLED、LCOS等)或便攜式顯示器(諸如分成兩個(gè)部分的智能手機(jī)屏幕等)(下文中稱為“顯示器”)與合適的光學(xué)器件一同被用作圖像源以形成通過(guò)每只眼睛可視的虛擬圖像。圖1示出了GoogleCardboard VR觀看器的示例，其中，智能手機(jī)屏幕被分成兩個(gè)部分以提供兩個(gè)偏移圖像。

圖像顯示器通常由作為最小的顯示源元件的像素的陣列(例如，1080×1200)組成。對(duì)于VR應(yīng)用，顯示器和光學(xué)器件位于每只眼睛的前方以形成近眼顯示器。對(duì)于AR應(yīng)用，顯示器和光學(xué)器件通常不直接位于每只眼睛的前面；相反虛擬圖像通過(guò)部分反射器(或用作部分反射器的衍射元件)重新定向到眼睛，使得眼睛也可以看到現(xiàn)實(shí)世界。圖2a和2b分別針對(duì)VR和AR應(yīng)用示出了用于觀看者一只眼睛的近眼顯示器。

在立體觀看期間，兩個(gè)近眼顯示器呈現(xiàn)給觀看者；一個(gè)用于左眼，另一個(gè)用于右眼。兩只眼睛分別聚焦在每個(gè)虛擬屏幕上，以看到兩個(gè)偏移圖像，所述偏移圖像的光路交叉以形成3D圖像。圖3a和3b分別示出了自然觀看和立體觀看之間的差異。在自然觀看中，聚散(vergence)距離和聚焦(focal)距離是相等的。觀看者調(diào)整眼睛的聚散度以觀看物體，并且眼睛聚焦以銳化視網(wǎng)膜圖像。由于自然觀看中的緊密相關(guān)性，聚散和調(diào)節(jié)(accommodation)是神經(jīng)耦合的。具體而言，調(diào)節(jié)性變化引起聚散(調(diào)節(jié)性聚散)的變化，并且聚散變化引起調(diào)節(jié)(聚散調(diào)節(jié))的變化。在傳統(tǒng)立體顯示器上的立體觀看中，聚焦距離固定在從眼睛到顯示屏的距離處，而聚散距離根據(jù)在顯示器上模擬的距離而變化。因此，當(dāng)觀看立體顯示器時(shí)產(chǎn)生聚散-調(diào)節(jié)沖突。為了清楚地看到物體并且沒(méi)有復(fù)視，觀看者必須抵抗聚散和調(diào)節(jié)之間的神經(jīng)耦合以適應(yīng)與眼睛必須會(huì)聚的距離不同的距離。當(dāng)觀看者試圖適當(dāng)?shù)卣{(diào)整聚散和調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)疲勞和不適。

文獻(xiàn)將舒適區(qū)(ZoC)描述為聚散距離與屏幕距離(調(diào)節(jié)距離)之間的關(guān)系。某些VR/AR應(yīng)用程序(例如計(jì)算平臺(tái))建議3D圖像的聚散距離應(yīng)小于0.5米，使得觀看者的手可以容易地到達(dá)所述3D圖像。為了0.5米的舒適聚散距離，ZoC建議虛擬屏幕的調(diào)節(jié)距離應(yīng)小于一米。

目前可用的VR/AR設(shè)備或不符合或不能符合這一要求。發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到聚散調(diào)節(jié)問(wèn)題的解決方案帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和益處，所述解決方案由本文中請(qǐng)求保護(hù)的發(fā)明實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容