[發明專利]針對眼睛表征基于反射波前分析的具有幀渲染的近眼顯示器

有效

• 申請號: 201880003159.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN109565554B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 約翰·D·佩羅特;帕特里克·盧爾
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33;H04N5/369;H04N13/344;H04N13/398;H01L27/146;H01L31/12;G02B27/01
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李寶泉;周亞榮

一種近眼顯示系統(100)包括覆蓋顯示面板(118)的小透鏡(206)的陣列(202)。所述顯示面板包括光投射元件(218)的陣列，每個光投射元件與相對應的小透鏡的軸同軸。所述顯示面板還包括光檢測元件(202)的陣列和子像素元件(210,212,214,216,222,222,224,226,228,230)的陣列。所述系統還包括控制組件(160)，所述控制組件(160)被配置為激活所述光投射元件的陣列以朝向用戶的眼睛投射光點(504)的圖案(506)并且控制所述光檢測元件的陣列以捕獲表示來自所述眼睛的光點的投射圖案的反射的圖像(164)。所述系統還包括分析組件(162)，所述分析組件(162)用于確定所捕獲的圖像中的光點的至少一個子集的預期位置(514,524)和實際位置(512,522)之間的位移(516,526)，并且基于所述位移表征所述眼睛。

技術領域

本公開總體上涉及一種近眼顯示器，并且更具體地，涉及一種用于計算的近眼顯示器的幀渲染。

背景技術

頭戴式顯示器(HMD)和其它近眼顯示系統能夠利用近眼光場的顯示器或其它計算的顯示器來提供三維(3D)圖形的有效顯示。一般地，近眼光場的顯示器采用一個或多個顯示面板以及覆蓋所述一個或多個顯示面板的小透鏡的陣列、針孔、或其它光學特征。渲染系統渲染要素圖像的陣列，其中每個要素圖像表示來自相對應的透視或虛擬攝像機位置的對象或場景的圖像或視圖。

一般地，要素圖像的每個陣列是參考特定焦平面來渲染的，并且是基于用戶的眼睛無實質像差的假定來渲染的。然而，如果用戶的眼睛經受折射誤差或其它像差，則所顯示的影像可能出現模糊或失真。為了避免此類問題，能夠將近眼顯示設備設計成許可用戶佩戴矯正眼鏡，但是所得到的形狀因數由于重量、慣性和大小原因通常是不切實際的。類似地，在用戶的眼睛的當前適應狀態與渲染要素圖像的陣列的焦平面不一致的條件下產生不一致的深度提示，這對于用戶可產生認知疲勞并且因此減損用戶的體驗。

附圖說明

通過參考附圖，可以更好地理解本公開，并且其許多特征和優點對于本領域的技術人員而言變得顯而易見。在不同的附圖中使用相同的附圖標記指示類似或相同的項目。

圖1是圖示根據一些實施例的基于經由波前失真估計的眼睛表征采用光場幀渲染的近眼顯示系統的圖。

圖2是根據一些實施例更詳細地圖示圖1的近眼顯示系統的顯示面板和覆蓋小透鏡陣列的圖。

圖3是圖示根據一些實施例的用于基于波前失真估計表征用戶的眼睛并且基于該眼睛表征控制影像渲染過程的方法的流程圖。

圖4是圖示根據一些實施例的在眼睛表征過程期間的顯示面板和覆蓋小透鏡陣列的橫截面視圖的圖。

圖5是圖示根據一些實施例的從用戶的眼睛捕獲由圖2的顯示面板投射的光點圖案的反射的圖像的圖。

具體實施方式

圖1-圖5圖示用于在近眼顯示系統中基于使用波前失真估計來表征用戶的眼睛從而改進圖像渲染的示例系統和技術。在至少一個實施例中，近眼顯示系統采用由一個或多個顯示面板組成的計算的顯示器來向用戶顯示影像的近眼光場幀，以便給用戶提供有沉浸式虛擬現實(VR)或增強現實(AR)體驗。每個近眼光場幀由要素圖像的陣列組成，其中每個要素圖像表示來自不同的相對應視點的對象或場景的視圖。小透鏡的陣列覆蓋每個顯示面板并且操作為將要素圖像的陣列作為單個自動立體圖像呈現給用戶。

除了向用戶顯示AR或VR視頻影像之外，顯示面板還促進經由波前失真估計過程表征用戶的一只或兩只眼睛。為此，在至少一個實施例中，顯示面板并入用于通過小透鏡陣列朝向眼睛透射光點的圖案的光投射元件(例如，紅外(IR)光投射二極管)的陣列以及用于捕獲來自眼睛的結構的光點圖案的反射作為圖案反射圖像的光檢測元件(例如，光電二極管)的陣列兩者。