[發明專利]一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組

有效

• 申請號: 202110056403.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112882248B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 滕東東;劉立林
• 申請（專利權）人: 駐景（廣州）科技有限公司
• 主分類號: G02B30/30
• 分類號: G02B30/30
• 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

本發明公開一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組，包括多視圖顯示結構、偏轉孔徑陣列和控制器件。其中多視圖顯示結構包括顯示屏和分光器件，及采用背光式顯示屏時提供背光的背光源組件，該分光器件約束引導顯示屏上各像素組或子像素組分別向各自對應視區投射光信息。所述一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組，利用偏轉孔徑的尺寸二次約束入射觀察者眼睛各光束的發散角，并通過分別對應多個視區置放的多個偏轉孔徑，解決單個偏轉孔徑對視場的限制問題。進一步通過引入正交特性，降低所述顯示模組投射光信息的串擾噪聲，或/和增大所述顯示模組投射視圖的數量，以實現大視場、低噪聲的可自然聚焦三維顯示。

技術領域

本發明涉及三維圖像顯示技術領域，更具體地，涉及一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組。

背景技術

作為潛在的新一代移動終端平臺，虛擬現實(VR)/增強現實(AR)在各個相關領域都有極其廣闊的應用前景。但現有VR/AR系統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一幅對應二維圖像，利用雙目視向于相應深度的空間交叉，觸發觀察者的深度感知。在此過程中，觀察者各目需要聚焦于對應顯示面，以看清楚各自對應二維圖像，由此導致各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。該問題會導致觀察者視覺不適，尤其是在進行近眼顯示時，是阻礙三維顯示推廣應用的瓶頸問題。

目前，從多種技術路線出發，人們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。麥克斯韋投射(Maxwellian view)和單目多圖像是其中兩條可行的技術路線。前者采用孔徑作為觀察者各眼睛的視窗，利用孔徑尺寸來降低觀察者眼睛接收到的任一束光束的發散角，也即降低其沿深度方向上的光強分布梯度，從而降低該光束投射像素或其像對觀察者眼睛焦點的相對牽引力，通過雙目會聚的耦合作用，牽引觀察者各目聚焦于雙目會聚位置，在一定深度范圍內實現單目聚焦位置和雙目會聚位置的一致。單目多圖像技術過觀察者同一瞳孔的不同區域投射多于一個的不同圖像，使過各顯示物點至少兩束不同矢向光束入射同一瞳孔，基于它們的空間疊加于各顯示物點處分別形成疊加光點，這些疊加光點的光強分布，相對于各像素像或其像的光強分布，具有更優的焦點牽引能力，從而克服上述聚焦-會聚沖突問題。例如中國專利專利《一種單目多視圖的三維顯示方法》、專利公開號：CN109782453A、公開日：2019-05-21，利用呈現視圖數量有限的多視圖光學顯示結構，通過在其顯示視圖和視區之間引入投影透鏡，來放大顯示視圖，并縮小相鄰視區間距，使兩個或多個視圖出射光信息可以通過相鄰兩個或多個視區入射觀察者單目，實現單目多視圖呈現。但是現有三維顯示方法和三維顯示結構難以實現像素或子像素的小發散角光束投射，觀察者眼睛的大視角圖像接收。

發明內容

本發明的目的是設計一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組，通過分光器件對顯示器件出射光的約束牽引，實現多個視圖向各自對應視區的投射，并利用分別對應各視區放置的偏轉孔徑，二次約束入射觀察者眼睛各光束的發散角，從而通過分別對應各視區放置的多個偏轉孔徑的共同作用，解決單個偏轉孔徑對視場的限制問題。對應觀察者雙目，各自對應設置一個該光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組作為目鏡，可基于麥克斯韋投射(Maxwellian view)或/和單目多圖像的技術路徑，實現無聚焦-會聚沖突的三維顯示。

本發明提供一種光束發散角偏轉孔徑二次約束的顯示模組，包括：

多視圖顯示結構，該多視圖顯示結構對應一個觀察者眼睛放置，包括顯示屏和分光器件，分光器件用于引導顯示屏上不同像素組或子像素組各自向對應視區分別投射光信息，其中各像素組或子像素組的像素或子像素遍布顯示屏排列；

偏轉孔徑陣列，由分別對應各視區的偏轉孔徑構成，各偏轉孔徑通過對入射光束的偏轉，引導對應視區所對應像素組或子像素組投射光向觀察者眼睛所處區域傳輸，其中各偏轉孔徑于觀察者眼睛視向垂面上的正交投影，沿各個方向的尺寸均小于2.5mm；