[發明專利]孔徑時序選通復用的光波導顯示模組

在審

• 申請號: 202010122814.8
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN113311581A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 滕東東;劉立林
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 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

本發明公開一種孔徑時序選通復用的光波導顯示模組，由顯示器件、中繼器件、時序孔徑陣列、光波導器件及其它組件組成，其中時序孔徑陣列包括多于一個的孔徑，各孔徑時序開關，且在一個時間點僅一個孔徑被打開。顯示器件各像素所出射發散光被中繼器件降低發散度、由時序孔徑陣列各孔徑約束其尺寸和傳播矢向，然后經光波導器件引導，沿各自對應矢向以窄光束或細光束的形態入射觀察者瞳孔所處區域，基于單目多圖像或/和麥克斯韋投射法(Maxwellian view)的顯示機制進行單目可自由聚焦的三維顯示，克服傳統三維顯示固有的聚焦?會聚沖突問題。所述孔徑時序選通復用的光波導顯示模組具有輕薄結構，適用于頭戴式VR/AR等便攜式顯示終端。

技術領域

本發明涉及三維顯示技術領域，更具體涉及一種孔徑時序選通復用的光波導顯示模組。

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所生存的真實空間，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，即通過向觀察者雙目分別投射各自對應的一幅圖像，利用雙目視差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，以看清楚各自對應圖像，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知覺，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點的空間深度。也即是說，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，由此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，麥克斯韋投射法(maxwellian view)(US2019/0204600,AUGMENTEDREALITY OPTICS SYSTEM WITH PINPOINT MIRROR)和單目多圖像(PCT/CN2017/080874,THREE-DIMENTIONAL DISPLAY SYSTEM BASED ON DIVISION MULTIPLEXING OF VIEWER'SENTRANCE-PUPIL AND DISPLAY METHOD)是兩種極具可行性的技術路線。前者，各像素向觀察者眼睛投射一束小發散度的細光束，沿傳播方向上該細光束具有較小的光強變化，從而，于細光束傳播路徑上的一定深度范圍內，細光束于各深度上的光強分布對觀察者單目聚焦的牽引能力差別不大，則雙目會聚可以牽引觀察者單目在該深度范圍內自由聚焦于雙目會聚深度，實現單目聚焦深度和雙目會聚深度的一致。后者，顯示器件向觀察者各目分別投射至少兩個圖像，以實現過各顯示物點至少兩束光束沿不同矢向入射觀察者的任一瞳孔，該至少兩束不同矢向的光束空間疊加形成光點，該疊加光點處的光強分布于一定深度范圍內具有足夠的牽引能力，可以牽引觀察者眼睛自由聚焦于該疊加光點，克服上述聚焦-會聚沖突問題。

發明內容

本發明提出一種孔徑時序選通復用的光波導顯示模組，可以作為目鏡搭建克服了聚焦-會聚沖突的三維顯示系統。該孔徑時序選通復用的光波導顯示模組由顯示器件、中繼器件、時序孔徑陣列、光波導器件及其它組件組成。其中時序孔徑陣列包至少兩個孔徑，各孔徑在相鄰時間點形成的循環周期內依次開關，且在一個時間點僅一個孔徑被打開。顯示器件各像素所出射發散光被中繼器件降低發散度、由時序孔徑陣列各孔徑約束其尺寸和矢向，然后經光波導器件引導，沿各自對應矢向觀察者瞳孔所處區域投射，基于單目多圖像或/和麥克斯韋投射法(Maxwellian view)的顯示機制實現單目可自由聚焦的三維顯示，克服傳統三維顯示固有的聚焦-會聚沖突問題。所述顯示模組具有輕薄結構，使其適用于頭戴式VR/AR等便攜終端。

為了克服聚焦-會聚沖突，引入時序孔徑陣列至輕薄結構的光波導光學顯示引擎，基于麥克斯韋投射法或/和單目多圖像的顯示機制實現單目可自由聚焦的顯示，本發明提供如下方案：

孔徑時序選通復用的光波導顯示模組，其特征在于，包括：

顯示器件，包括多個像素，用于投射光信息；