一种立体显示方法及装置、可穿戴式立体显示器制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种立体显示方法及装置、可穿戴式立体显示器。立体显示装置包括：微显示器与信号处理器连接，用于发出图像光；光学准直透镜设置在微显示器发出图像光的一侧，图像光经过光学准直透镜进行准直后，形成准直图像光；控制光阀与信号处理器连接，用于调节进入立体显示装置的环境光的透过率；分光棱镜设置在光学准直透镜远离微显示器的一侧、并且设置在控制光阀的一侧，用于反射准直图像光，透射环境光；空间光调制器与信号处理器连接，用于调节准直图像光的方向；信号处理器，用于控制微显示器、控制光阀和空间光调制器的工作。能够提供聚焦调节功能，改善长期观看时可能会出现的晕眩情况，使用户获得自然舒适的视觉感受。

【技术实现步骤摘要】
一种立体显示方法及装置、可穿戴式立体显示器
本专利技术实施例涉及显示
，尤其涉及一种立体显示方法及装置、可穿戴式立体显示器。
技术介绍
随着增强现实(AugmentedReality，AR)和虚拟现实(VirtualReality，VR)技术的发展，近眼式立体显示器也开始获得用户的广泛关注。现有的近眼式立体显示器通常是利用左眼对应的显示屏上的图像和右眼对应的显示屏上的图像的差异，使用户的双眼视差融合产生立体感。然而，通过这种方式产生的立体感缺乏聚焦调节效果，用户长期佩戴观看时可能会出现不同程度的晕眩，产生视觉疲劳。
技术实现思路
本专利技术提供一种立体显示方法及装置、可穿戴式立体显示器，能够提供聚焦调节功能，改善长期观看时可能会出现的晕眩情况，使用户获得自然舒适的视觉感受。第一方面，本专利技术实施例提供了一种立体显示装置，包括：微显示器，光学准直透镜，控制光阀，分光棱镜，空间光调制器和信号处理器；其中，微显示器与信号处理器连接，用于发出图像光；光学准直透镜设置在微显示器发出图像光的一侧，图像光经过光学准直透镜进行准直后，形成准直图像光；控制光阀与信号处理器连接，用于调节进入立体显示装置的环境光的透过率；分光棱镜设置在光学准直透镜远离微显示器的一侧、并且设置在控制光阀的一侧，用于反射准直图像光，以及透射环境光；空间光调制器与信号处理器连接，用于调节准直图像光的方向；信号处理器，用于控制微显示器、控制光阀和空间光调制器的工作。可选的，空间光调制器设置在分光棱镜远离控制光阀的一侧，或者，空间光调制器设置在光学准直透镜和分光棱镜之间。可选的，空间光调制器，具体用于调节第一光线和第二光线的方向，使得其中，第一光线和第二光线为准直图像光中的任意两条光线，σ为第一光线和第二光线的夹角，d为用户的瞳孔直径，z为第一光线和第二光线的交点与用户瞳孔的距离。可选的，光学准直透镜与微显示器之间的距离等于光学准直透镜的焦距。可选的，光学准直透镜为微透镜阵列。可选的，空间光调制器为可调节光栅，或者渐变折射率透镜，或者液晶透镜。可选的，液晶透镜包括：第一透明基板，设置在第一透明基板上的微透镜结构层，设置在微透镜结构层上的液晶层，设置在液晶层上的第二透明基板；其中，微透镜结构层的折射率为n1，液晶层的折射率为n2，第一透明基板上设置有第一透明电极，第二透明基板上设置有第二透明电极，当第一透明电极和第二透明电极之间产生电场时，电场控制液晶分子偏转实现n2的变化。可选的，控制光阀包括：相对设置的第三透明基板和第四透明基板，第三透明基板和第四透明基板之间填充液晶，第三透明基板远离第四透明基板的一侧设置有第一偏光片，第四透明基板远离第三透明基板的一侧设置有第二偏光片；其中，第一偏光片的偏振方向和第二偏光片的偏振方向相互垂直，第三透明基板上设置有第三透明电极，第四透明基板上设置有第四透明电极，当第三透明电极和第四透明电极之间产生电场时，电场控制液晶分子偏转实现对进入立体显示装置的环境光的透过率的调节。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种可穿戴式立体显示器，包括两个如第一方面中任意一项的立体显示装置，其中，一个立体显示装置与用户的左眼相对应，另一个立体显示装置与用户的右眼相对应。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种立体显示方法，包括：立体显示装置发出图像光，并根据用户输入的显示模式，调节进入立体显示装置的环境光的透过率；立体显示装置对图像光进行准直，形成准直图像光；立体显示装置反射准直图像光，并调节准直图像光的方向，使得调节后的准直图像光和环境光在用户的视网膜上成像；或者，立体显示装置调节准直图像光的方向，并反射调节后的准直图像光，使得调节后的准直图像光和环境光在用户的视网膜上成像。可选的，立体显示装置调节准直图像光的方向，具体包括：立体显示装置调节第一光线和第二光线的方向，使得其中，第一光线和第二光线为准直图像光中的任意两条光线，σ为第一光线和第二光线的夹角，d为用户的瞳孔直径，z为第一光线和第二光线的交点与用户瞳孔的距离。可选的，显示模式为增强现实AR模式和虚拟现实VR模式；立体显示装置根据用户输入的显示模式，调节进入立体显示装置的环境光的透过率，具体包括：若用户输入的显示模式为AR模式，则立体显示装置调节进入立体显示装置的环境光的透过率不为0；或者，若用户输入的显示模式为VR模式，则立体显示装置调节进入立体显示装置的环境光的透过率为0。本专利技术通过在立体显示装置中设置能够调节准直图像光的方向的空间光调制器，使得调节后的准直图像光进入用户的眼睛时，用户的眼睛可以通过调焦使调节后的准直图像光中的任意两条光线的交点或延长线的交点成像在视网膜上，形成清晰的像，实现聚焦调节效果。从而改善了长期观看时可能会出现的晕眩情况，使用户获得自然舒适的视觉感受。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种立体显示装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种液晶透镜的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的准直图像光经过液晶透镜的会聚示意图；图4是本专利技术实施例一提供的准直图像光经过液晶透镜的发散示意图；图5是本专利技术实施例一提供的准直图像光经过液晶透镜的会聚和发散示意图；图6是本专利技术实施例一提供的另一种立体显示装置的结构示意图；图7是本专利技术实施例一提供的单目聚焦的原理图；图8是图1所示的立体显示装置的VR模式的工作原理图；图9是图8所示的立体显示装置的聚焦在M点处的聚焦调节示意图；图10是图8所示的立体显示装置的聚焦在N点处的聚焦调节示意图；图11是图1所示的立体显示装置的AR模式的工作原理图；图12是图11所示的立体显示装置的AR模式的显示效果示意图；图13是本专利技术实施例二提供的一种可穿戴式立体显示器的结构示意图；图14是本专利技术实施例三提供的一种立体显示方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本专利技术实施例中提到的“和/或”是指包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。同时，附图和实施例的描述是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书的同样的附图标记表示同样的元件。另外，出于理解和易于描述，附图中可能夸大了一些层、膜、面板、区域等的厚度。同时可以理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在其它元件上或者也可以存在中间元件。另外，“在……上”是指将元件定位在另一元件上或者在另一元件下方，但是本质上不是指根据重力方向定位在另一元件的上侧上。为了便于理解，本专利技术附图中都是将元件画在另一元件的上侧。另外，本专利技术实施例提到的可穿戴式立体显示器可以是眼镜式立体显示器或者头戴式立体显示器等任何形式的立体显示器。为了便于描述，本专利技术下述实施例均以眼镜式立体显示器为例进行说明，本专利技术实施例对此不作具体限制。实施例一图1示出了本专利技术实施例一提供的一种立体显示装置的结构示意图。立体显示装置包括：微显示器10，光学准直透镜11，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体显示装置，其特征在于，包括：微显示器，光学准直透镜，控制光阀，分光棱镜，空间光调制器和信号处理器；其中，所述微显示器与所述信号处理器连接，用于发出图像光；所述光学准直透镜设置在所述微显示器发出所述图像光的一侧，所述图像光经过所述光学准直透镜进行准直后，形成准直图像光；所述控制光阀与所述信号处理器连接，用于调节进入所述立体显示装置的环境光的透过率；所述分光棱镜设置在所述光学准直透镜远离所述微显示器的一侧、并且设置在所述控制光阀的一侧，用于反射所述准直图像光，以及透射所述环境光；所述空间光调制器与所述信号处理器连接，用于调节所述准直图像光的方向；所述信号处理器，用于控制所述微显示器、所述控制光阀和所述空间光调制器的工作。

【技术特征摘要】
1.一种立体显示装置，其特征在于，包括：微显示器，光学准直透镜，控制光阀，分光棱镜，空间光调制器和信号处理器；其中，所述微显示器与所述信号处理器连接，用于发出图像光；所述光学准直透镜设置在所述微显示器发出所述图像光的一侧，所述图像光经过所述光学准直透镜进行准直后，形成准直图像光；所述控制光阀与所述信号处理器连接，用于调节进入所述立体显示装置的环境光的透过率；所述分光棱镜设置在所述光学准直透镜远离所述微显示器的一侧、并且设置在所述控制光阀的一侧，用于反射所述准直图像光，以及透射所述环境光；所述空间光调制器与所述信号处理器连接，用于调节所述准直图像光的方向；所述信号处理器，用于控制所述微显示器、所述控制光阀和所述空间光调制器的工作。2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器设置在所述分光棱镜远离所述控制光阀的一侧，或者，所述空间光调制器设置在所述光学准直透镜和所述分光棱镜之间。3.根据权利要求1或2所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器，具体用于调节第一光线和第二光线的方向，使得其中，所述第一光线和所述第二光线为所述准直图像光中的任意两条光线，σ为所述第一光线和所述第二光线的夹角，d为用户的瞳孔直径，z为所述第一光线和所述第二光线的交点与用户瞳孔的距离。4.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述光学准直透镜与所述微显示器之间的距离等于所述光学准直透镜的焦距。5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，所述光学准直透镜为微透镜阵列。6.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器为可调节光栅，或者渐变折射率透镜，或者液晶透镜。7.根据权利要求6所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括：第一透明基板，设置在所述第一透明基板上的微透镜结构层，设置在所述微透镜结构层上的液晶层，设置在所述液晶层上的第二透明基板；其中，所述微透镜结构层的折射率为n1，所述液晶层的折射率为n2，所述第一透明基板上设置有第一透明电极，所述第二透明基板上设置有第二透明电极，当所述第一透明电极和所述第二透明电极之间产生电场时，所述电场控制液晶分子偏转实现n2的变化。8.根据权利要求1所述的立...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓雷，薛翰聪，
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