[發明專利]光波導矢向背光的三維顯示模組

有效

• 申請號: 202010049003.X
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN113126315B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉立林;滕東東
• 申請（專利權）人: 駐景（廣州）科技有限公司
• 主分類號: G02B30/24
• 分類號: G02B30/24
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 隆翔鷹

本發明公開一種光波導矢向背光的三維顯示模組，由時序光源光波導矢向背光組件、波面轉換器件、顯示器件及其它組件組成，其中時序光源光波導矢向背光組件包括多于一個的時序開關光源、中繼器件和光波導器件。各時序開關光源，通過中繼器件、光波導器件及其它組件，依次向顯示器件投射各自對應矢向光，觀察者眼睛接收來自顯示器件的調制光信息。時序光源光波導矢向背光組件控制顯示器件各像素入射光束的矢向，并經對應像素調制入射觀察者瞳孔，克服傳統三維顯示固有的聚焦?會聚沖突問題。其中光波導器件的引入實現了薄結構的矢向背光組件，使本發明公開的光波導矢向背光的三維顯示模組可以應用于各種便攜式顯示終端，比如手機、iPad、頭戴式VR/AR等。

技術領域

本發明涉及三維顯示技術領域，更具體涉及一種光波導矢向背光的三維顯示模組。

背景技術

相對于傳統二維顯示，具有深度信息呈現能力的三維顯示，因為顯示場景維度一致于人們生活的真實空間，而備受關注。但現有三維顯示大都是基于傳統體視技術進行三維場景的呈現，通過向觀察者雙目分別投射各自對應的一幅視圖，基于雙目視差原理實現深度信息的呈現。在此過程中，觀察者各目需要聚焦于顯示面，以看清楚各自對應視圖，而雙目的視向交叉于出屏的顯示場景以觸發觀察者的深度感，由此導致單目聚焦深度和雙目會聚深度之間的不一致，也即聚焦-會聚沖突問題。而在自然情況下，觀察者觀察真實的三維場景時，單目聚焦深度和雙目會聚深度一致于觀察者關注的空間深度。由此，傳統體視技術的聚焦-會聚沖突有悖于人體自然進化的生理習慣，會導致觀察者視覺不適，是阻礙三維顯示技術推廣應用的瓶頸性問題。

目前，從多種技術路線出發，研究者正在努力研究可以緩解或最終克服該瓶頸問題的各種方法。其中，麥克斯韋投射(maxwellian view)(US2019/0204600,AUGMENTEDREALITY OPTICS SYSTEM WITH PINPOINT MIRROR)和單目多視圖(PCTCN2017080874,THREE-DIMENTIONAL DISPLAY SYSTEM BASED ON DIVISION MULTIPLEXING OF VIEWER'SENTRANCE-PUPIL AND DISPLAY METHOD)是兩種可行的技術路線。前者向觀察者眼睛投射視圖的各像素光束沿傳播方向上具有較小的光強分布梯度，從而提高出屏點光強對觀察者單目聚焦的吸引力，牽引觀察者各目在一定深度范圍內自然聚焦于雙目會聚位置，實現單目聚焦位置和雙目會聚位置的一致。后者向觀察者瞳孔的不同位置分別投射的兩個或多個視圖，該兩個或多個視圖的視圖像素所投射矢向光束空間疊加形成光點分布，這些疊加光點處的光強分布，相對于投影面上視圖像素的光強分布，于一定深度范圍內具有更優的牽引能力，可以牽引觀察者眼睛自然聚焦于疊加光點，克服上述聚焦-會聚沖突問題。

發明內容

本發明提出一種光波導矢向背光的三維顯示模組，可以直接作為雙目三維顯示系統向觀察者雙目呈現可自然聚焦的三維場景，也可以作為一個目鏡向觀察者的一個眼睛呈現可自然聚焦的三維場景，并采用兩個該光波導矢向背光的三維顯示模組構建雙目三維顯示系統。該光波導矢向背光的三維顯示模組由時序光源光波導矢向背光組件、波面轉換器件和顯示器件組成。其中時序光源光波導矢向背光組件包括多于一個的時序開關光源所組成的時序開關光源陣列、中繼器件和光波導器件。時序開關光源陣列的各時序開關光源，通過中繼器件和光波導，依次循環向顯示器件投射不同矢向特性的光，觀察者眼睛接收經顯示器件調制的矢向光信息。時序光源光波導矢向背光組件通過顯示器件入射光的矢向控制，設計引導顯示器件各像素調制光束以各自矢向經觀察者瞳孔入射觀察者瞳孔，基于單目多視圖或麥克斯韋投射的顯示機制進行顯示。其中，光波導矢向背光的三維顯示模組所采用時序光源光波導矢向背光組件具有薄的結構，使本發明公開的光波導矢向背光的三維顯示模組可以應用于各種便攜式顯示終端，比如手機、iPad、頭戴式VR/AR等。

為了克服聚焦-會聚沖突，利用光波導設計輕薄結構的矢向背光結構，基于麥克斯韋投射或/和單目多視圖的顯示機制實現單目可自然聚焦的三維顯示，本發明提供如下方案：

光波導矢向背光的三維顯示模組，包括：