近眼光场显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种近眼光场显示装置。该近眼光场显示装置包括微显示器、空间光调制器和成像元件，上述微显示器用于显示多幅二维图像，由于上述空间光调制器能够调整所述图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的所述图像光具有不同的传播方向，上述成像元件能够将被空间光调制器调整的图像光会聚到人眼位置，调整后的二维图像光经成像元件在人眼处会聚形成高密度视点，这些视点在人眼位置处密集排布，由于上述视点间距小于人眼瞳孔直径，从而使得超过两个以上视点进入人眼，产生单眼视觉深度线索，有效地解决了视觉辐辏调节冲突问题。

Near field display device

The invention provides a near field field display device. The near field display device includes a micro display, a spatial light modulator, and an imaging element. The micro display is used to display a plurality of two-dimensional images, because the spatial light modulator can adjust the deflection angle of the image light, so that the image light of at least two two-dimensional images has a different propagation direction, and the above imaging is imaging. The element can converge the image light adjusted by the spatial light modulator to the human eye position. The adjusted two-dimensional image light converges at the human eye to form a high-density view, which is densely arranged at the eye position, because the distance of the view points is less than the eye pupil diameter, making it more than two points of view. In the human eye, the single eye visual depth cues can effectively solve the problem of visual convergence regulation.

【技术实现步骤摘要】
近眼光场显示装置
本申请涉及3D显示领域，具体而言，涉及一种近眼光场显示装置。
技术介绍
传统的3D显示包括近眼双目视差显示、裸眼式双目视差显示和多视点显示，这些显示技术由于缺少足够的视差图像导致两个问题，第一是视觉辐辏冲突问题(accommodation-vergenceconflict)，即人们感知3D效果是通过在人的左右眼形成不同的视差图像而产生，当人眼观看3D图像时，由晶状体调节产生的聚焦(accomodation)深度一直固定的显示屏上，而由眼部运动产生的会聚(vergence)深度会随着3D物体的空间位置而变化，这就导致聚焦深度与会聚深度不一致，从而引起视觉疲劳。第二个问题是缺少足够的运动视差，这导致当人们在移动过程中，观看的3D图像一直不变，或者变化不连续，从而降低了3D观看效果的真实性。为解决传统3D显示技术中视觉辐辏调节冲突问题，实现真实的3D观看效果，日本东京大学的研究人员提出了高密度方向显示(High-densitydirectionaldisplay)技术。所谓高密度方向显示，即所显示的图像具有方向性，相邻方向光之间的夹角非常小，使得有两个以上的光线通过空间中3D图像的某一点并同时进入到单个瞳孔，这样观看者可聚焦于空间中3D图像的这一点而不再像传统3D显示技术中只能聚焦在显示屏上，从而解决了传统3D显示技术的视觉辐辏调节冲突问题。由于高密度方向显示技术在空间中可形成连续的视差图像，所以当人眼移动时，视网膜图像的变化也是平滑无跳跃的，所以可实现真实的3D观看效果。传统的近眼显示装置大都存在视觉辐辏调节冲突问题，为了解决此问题，人们提出了多焦面近眼显示技术，然而其缺点是体积比较庞大。也有人提出了近眼集成成像显示技术，然后会降低3D图像的分辨率。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种近眼光场显示装置，以解决现有技术中的近眼显示装置存在视觉辐辏调节冲突问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种近眼光场显示装置，包括：微显示器，用于显示多幅二维图像，二维图像由图像光组成；空间光调制器，位于微显示器的一侧，用于调整图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的图像光具有不同的传播方向；成像元件，位于空间光调制器的一侧，用于将调整后的图像光聚焦在人眼的不同位置形成视点，各视点之间的间距小于人眼瞳孔直径。进一步地，近眼光场显示装置还包括光波导元件，光波导元件位于微显示器的一侧，空间光调制器位于光波导元件外部或光波导元件内部，光波导元件用于传递图像光。进一步地，光波导元件为全反射型波导。进一步地，微显示器用于时序显示二维图像，空间光调制器包括：耦入空间光调制器，位于光波导元件的一侧表面或光波导元件内部，用于将图像光耦合进入光波导元件；耦出空间光调制器，位于光波导元件的一侧表面或光波导元件内部，与微显示器同步时序切换，以输出不同方向的图像光。进一步地，耦入空间光调制器和耦出空间光调制器分别独立地选自反射式空间光调制器和透射式空间光调制器中的任一种。进一步地，光波导元件具有入光面和出光面，入光面和出光面为光波导元件的同一侧表面，或入光面和出光面分别为光波导元件的相对的两侧表面，微显示器靠近入光面设置，成像元件靠近出光面设置。进一步地，耦入空间光调制器和耦出空间光调制器均包括至少一个调制模块，调制模块包括透镜阵列式调制模块和/或光栅阵列式调制，优选耦出空间光调制器为可切换布拉格光栅。进一步地，近眼光场显示装置还包括设置于微显示器与空间光调制器之间的准直光学元件。进一步地，微显示器选自LCD、LED、OLED、LCOS、microLED、microOLED和投影设备中的任一种。进一步地，近眼光场显示装置为头戴式显示器。应用本专利技术的技术方案，提供了一种近眼光场显示装置，包括微显示器、空间光调制器和成像元件，上述微显示器用于显示多幅二维图像，由于上述空间光调制器能够调整所述图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的所述图像光具有不同的传播方向，上述成像元件能够将被空间光调制器调整的图像光会聚到人眼位置，调整后的二维图像光经成像元件在人眼处会聚形成高密度视点，这些视点在人眼位置处密集排布，由于上述视点间距小于人眼瞳孔直径，从而使得超过两个以上视点进入人眼，产生单眼视觉深度线索，有效地解决了视觉辐辏调节冲突问题。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种优选的实施例提供的近眼光场显示装置的结构示意图；图2示出了根据本专利技术的另一种优选的实施例提供的近眼光场显示装置的结构示意图；图3示出了根据本专利技术的一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器均位于光波导元件内部的近眼光场显示装置的结构示意图；图4示出了根据本专利技术的一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器位于光波导元件内表面的近眼光场显示装置的结构示意图；图5示出了根据本专利技术的一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器位于光波导元件外表面的近眼光场显示装置的结构示意图；图6示出了根据本专利技术的另一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器位于光波导元件外表面的近眼光场显示装置的结构示意图；图7示出了根据本专利技术的另一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器均位于光波导元件内部的近眼光场显示装置的结构示意图；以及图8示出了根据本专利技术的一种耦入空间光调制器和耦出空间光调制器位于光波导元件相对两侧表面的近眼光场显示装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、微显示器；20、空间光调制器；210、耦入空间光调制器；220、耦出空间光调制器；30、成像元件；40、人眼；50、光波导元件；60、准直光学元件。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。正如
技术介绍
中所介绍的，现有技术中的近眼显示装置存在视觉辐辏调节冲突问题。本申请的专利技术人针对上述问题进行研究，提出了一种近眼光场显示装置，如图1和2所示，包括：微显示器10，用于显示多幅二维图像，各二维图像由图像光组成；空间光调制器20，位于微显示器10的一侧，用于调整图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的图像光具有不同的传播方向；成像元件30，位于空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼光场显示装置，其特征在于，包括：微显示器(10)，用于显示多幅二维图像，所述二维图像由图像光组成；空间光调制器(20)，位于所述微显示器(10)的一侧，用于调整所述图像光的偏转角度，使至少两幅所述二维图像的所述图像光具有不同的传播方向；成像元件(30)，位于所述空间光调制器(20)的一侧，用于将调整后的所述图像光聚焦在人眼(40)的不同位置形成视点，各所述视点之间的间距小于人眼(40)瞳孔直径。

【技术特征摘要】
1.一种近眼光场显示装置，其特征在于，包括：微显示器(10)，用于显示多幅二维图像，所述二维图像由图像光组成；空间光调制器(20)，位于所述微显示器(10)的一侧，用于调整所述图像光的偏转角度，使至少两幅所述二维图像的所述图像光具有不同的传播方向；成像元件(30)，位于所述空间光调制器(20)的一侧，用于将调整后的所述图像光聚焦在人眼(40)的不同位置形成视点，各所述视点之间的间距小于人眼(40)瞳孔直径。2.根据权利要求1所述的近眼光场显示装置，其特征在于，所述近眼光场显示装置还包括光波导元件(50)，所述光波导元件(50)位于所述微显示器(10)的一侧，所述空间光调制器(20)位于所述光波导元件(50)外部或所述光波导元件(50)内部，所述光波导元件(50)用于传递所述图像光。3.根据权利要求2所述的近眼光场显示装置，其特征在于，所述光波导元件(50)为全反射型波导。4.根据权利要求2或3所述的近眼光场显示装置，其特征在于，所述微显示器(10)用于时序显示所述二维图像，所述空间光调制器(20)包括：耦入空间光调制器(210)，位于所述光波导元件(50)的一侧表面或所述光波导元件(50)内部，用于将所述图像光耦合进入所述光波导元件(50)；耦出空间光调制器(220)，位于所述光波导元件(50)的一侧表面或所述光波导元件(50)内部，与所述微显示器(10)同步时序切换，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪梅，薛翰聪，王晓雷，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32