[發(fā)明專利]增強(qiáng)現(xiàn)實顯示系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810145421.1
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108428716A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝學(xué)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 謝學(xué)軍
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;G02B27/01
• 代理公司: 北京集智東方知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11578
• 代理人: 宋卉;陳亞斌

本發(fā)明公開了一種增強(qiáng)現(xiàn)實顯示系統(tǒng)，包括透明基板，在透明基板上形成的發(fā)光像素陣列以及在發(fā)光像素陣列上形成的微透鏡陣列。微透鏡陣列包括在相鄰?fù)哥R元件之間具有間隔的多個透鏡元件。當(dāng)透明光場顯示裝置與稀疏微透鏡陣列接近觀看者的眼睛布置時，相鄰?fù)哥R元件之間的空間允許觀看者透過透明光場顯示裝置看到物體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計虛擬現(xiàn)實與增強(qiáng)現(xiàn)實顯示系統(tǒng)，特別涉及一種便攜光場近眼顯示器與攝像機(jī)的裝置。

背景技術(shù)

從個人計算機(jī)，筆記本電腦，智能手機(jī)，個人電子設(shè)備的進(jìn)化趨勢是設(shè)備尺寸變得更小，屏幕像素變得更多。人在更便攜的設(shè)備上創(chuàng)造和接收更多的信息。個人電子設(shè)備的下一個進(jìn)化方向是能在人眼前產(chǎn)生圖像并記錄圖像的的頭戴顯示器。一種解決方案是結(jié)合光波導(dǎo)，微光柵和透鏡將微顯示的圖像投影于人眼前，再結(jié)合分立的攝像頭記錄場景。這種解決方案只能顯示和記錄單焦平面的圖像，光學(xué)損耗大，導(dǎo)致圖像很難在陽光下被看清。人眼通過不同的焦平面或者光場來感知世界。固定焦平面的圖像無法還原真實三維物體的光線。長時間的注視固定焦平面的圖像會導(dǎo)致視覺不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致近視和頭暈。

光場顯示器能分成兩種類別，多焦平面系統(tǒng)和微透鏡陣列系統(tǒng)。前者在多個焦平面上或者用可變透鏡切換不同焦平面進(jìn)行圖像顯示和記錄。光場圖像的質(zhì)量取決于焦平面的數(shù)量。增加焦平面數(shù)量會增加設(shè)備尺寸。可變透鏡比較笨重，且切換速率不夠快。

微透鏡陣列光場顯示系統(tǒng)在人眼和微顯之間放置微透鏡陣列。微透鏡陣列光場記錄系統(tǒng)在感光器陣列表面放置微透鏡陣列。每個微透鏡覆蓋多個像素來顯示或者記錄來自不同方向的光場。

限制微透鏡光場顯示的應(yīng)用的主要因素有幾個：首先，光場圖像質(zhì)量取決于像素尺寸。目前的液晶和有機(jī)發(fā)光微顯示器技術(shù)不能創(chuàng)造非常小的像素來滿足光場顯示的要求。第二，緊密排列的微透鏡陣列不透明。第三，所有目前的微顯示器都是在不透明的硅襯底上。所以基于微透鏡的光場顯示器目前只能用于虛擬現(xiàn)實。觀察者不需要透過顯示器看到外界環(huán)境。當(dāng)然，目前的微透鏡光場顯示器也可以結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實光學(xué)系統(tǒng)把圖像投影于用戶眼前。最后，光場顯示和記錄需要大量的數(shù)據(jù)吞吐和處理。當(dāng)前的可穿戴設(shè)備的電池，運(yùn)算能力，儲存能力，都無法滿足需求。這會限制頭戴光場顯示設(shè)備的用戶體驗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種增強(qiáng)現(xiàn)實顯示系統(tǒng)。為了對披露的實施例的一些方面有一個基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評述，也不是要確定關(guān)鍵/重要組成元素或描繪這些實施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種透明光場顯示裝置，包括：透明基板，形成在所述透明基板上的透明發(fā)光像素陣列，和在所述發(fā)光像素陣列上形成的稀疏微透鏡陣列；所述稀疏微透鏡陣列包括多個透鏡元件，所述多個透鏡元件兩兩之間具有間隔；其中，當(dāng)所述透明光場顯示裝置與所述稀疏微透鏡陣列接近觀看者的眼睛，相鄰?fù)哥R元件之間的空間允許觀看者透過光場顯示裝置看到物體。

可選的，所述多個稀疏透鏡元件中的每一個的位置從矩形微透鏡陣列中的相應(yīng)標(biāo)稱位置隨機(jī)地或偽隨機(jī)地移位。

可選的，所述多個透鏡元件中的每一個被隨機(jī)地或偽隨機(jī)地定位在所述微透鏡陣列內(nèi)。

可選的，所述透明基板是圓柱形表面的一部分。

可選的，將所述發(fā)光像素陣列和所述稀疏微透鏡陣列通過移除襯底，從平面襯底轉(zhuǎn)移到圓柱形襯底。

可選的，將所述發(fā)光像素陣列和所述稀疏微透鏡陣列從平面襯底轉(zhuǎn)移到可變形襯底；使所述可變形基板變形為圓柱形。

可選的，所述發(fā)光像素陣列的每個像素包括：

一個或多個發(fā)光元件；和用于一個或多個發(fā)光元件的控制電路。

可選的，所述控制電路包括從絕緣體上硅晶片轉(zhuǎn)移的單晶硅膜。