图像显示光学装置及其图像生成方法制造方法及图纸

揭示的是一种图像显示光学装置，以及用于所述图像显示光学装置的一种图像生成方法。所述图像显示光学装置包括:由至少一个层配置而成的基板；位于所述基板的一侧并接收光束的至少一个第一衍射组件；以及以预定间距布置在所述基板上并输出被所述至少一个第一衍射组件衍射而通过所述基板波导的光束的多个第二衍射组件。

Image Display Optical Device and Its Image Generation Method

An image display optical device and an image generation method for the image display optical device are disclosed. The image display optical device includes: a substrate configured by at least one layer; at least one first diffraction component located on one side of the substrate and receiving a beam; and a plurality of second diffraction components arranged at a predetermined distance on the substrate and outputting a beam diffracted by the at least one first diffraction component and passing through the substrate waveguide.

【技术实现步骤摘要】
图像显示光学装置及其图像生成方法
本公开涉及用于将光束入射到瞳孔而显示虚拟现实或增强现实的图像的光学装置以及用于生成其图像的方法。
技术介绍
目前有显示虚拟现实或增强现实的头戴式显示器，或者各种可穿戴式显式装置。但是，现存的显示装置难以更改虚拟现实或增强现实中物体的焦距，所以在显现物体的深度方面存在限制。因此，长时间使用现存的显示装置会使疲劳增加，而因大型的体积也不方便携带。
技术实现思路
本公开提供一种图像显示光学装置,其可显现虚拟现实或增强现实中之物体的深度。本公开提供一种图像生成方法,其用于显现虚拟现实或增强现实中之物体的深度。根据示例性实施例的一方面，提供了一种图像显示光学装置，其包括:由至少一个层配置而成的基板；位于所述基板的一侧并接收光束的至少一个第一衍射组件；以及以预定间距布置在基板上并输出被所述至少一个第一衍射组件衍射而通过所述基板波导的光束的多个第二衍射组件。根据示例性实施例的一方面，提供了用于光学装置的一种图像生成方法，其中所述光学装置包括接受光束的至少一个第一衍射组件和以预定间距布置而输出光束的多个第二衍射组件，其位于由一或多个层配置而成的基板上，所述方法包括:确定瞳孔的位置；通过使用细光束输出位置函数确定输出像素并输出到瞳孔的细光束的输出位置，其中细光束输出位置函数由入射到第一衍射组件的像素的角度、基板与瞳孔间的距离和各衍射组件的参数的输入值来定义；基于像素的深度信息和细光束的输出位置确定细光束的输出角度；基于由所述输出角度和一像素的大小所形成的角度的比值确定各个像素的移动量；针对所述基板的各个层，执行生成根据所述移动量将原始图像的各个像素移位的位移图像的过程。附图说明图1是图示根据本公开的图像显示光学装置之应用示例的视图。图2是图示根据本公开的图像显示光学装置之第一实施例的视图。图3是图示根据图2之第一实施例的光束移动路径之示例的视图。图4是图示图2之第一实施例所示之细光束输出图样的示例的视图。图5是图示图2之第一实施例的第一衍射组件尺寸之示例的视图。图6是图示根据本公开的图像显示光学装置之第二实施例的视图。图7是图示根据本公开的图像显示光学装置之第三实施例的视图。图8是图示图6与图7之第二和第三实施例所示之细光束的输出图样的示例的视图。图9是图示根据本公开的图像显示光学装置之第四实施例的视图。图10是图示图9之第四实施例的多个第三衍射组件之另一示例的视图。图11是图示根据本公开的图像显示光学装置之第五实施例的视图。图12与图13是图示根据本公开的图像显示光学装置之第六实施例的视图。图14与图15是图示根据本公开的图像显示光学装置之第七实施例的视图。图16是图示图11至图15之第五至第七实施例所示之细光束的输出图样的示例的视图。图17是图示根据本公开的实施例利用多个层显现深度之概念的视图。图18与图19是各别图示根据本公开的图像显示光学装置之第八与第九实施例的视图。图20是图示根据本公开的图像显示光学装置之第十实施例的视图。图21是图示图20之实施例所示之细光束的输出图样的示例的视图。图22是图示根据本公开的图像显示光学装置之第十一实施例的视图。图23是图示根据图22之第十一实施例增加视角之示例的视图。图24是图示入射到根据本公开之实施例的图像显示光学装置之各个层的图像概念的视图。图25是图示用于根据本公开之实施例的图像显示光学装置的图像生成方法之示例的流程图。图26与图27是图示用于图像生成的各种参数的视图。图28是图示根据本公开之实施例的图像生成单元之图像输出方法的视图。具体实施方式现将参照附图在下文中更详细地描述根据本公开之实施例的图像显示光学装置以及用于其之图像生成方法。图1是示出根据本公开的图像显示光学装置100之应用示例的视图。参考图1，以眼镜形式实现的图像显示光学装置100可包括形成于基板110的多个衍射组件形态(参考图3及以下各图所示)。图像显示光学装置100将图像生成单元120，122所输出的图像光束利用多个衍射组件输出至用户的眼睛130。基板可由诸如光学玻璃或光学塑料等的透明物质构成，并且在显现增强现实时，可将基板配置成使来自真实世界的光透射基板。作为另一示例，在显现虚拟现实时，可将光屏蔽装置布置在与眼睛对面的基板上用以阻挡来自真实世界的光。另外，可对基板透明度根据实施例进行各种修改。在本实施例中，图像显示光学装置100虽图示为包括图像生成单元120及122，但本公开不限于此，图像生成单元120及122可不被包括于图象显示光学装置100的配置中。各别图像生成单元120及122产生输出于各个眼睛130的图像。作为另一实施例，其中一个图像生成单元120或122可产生输出于两眼睛130的全部图像。作为另一实施例，图像生成单元120及122可产生并输出立体图像。作为另一实施例，图像生成单元120及122可产生光场图像(lightfieldimage)。本实施例仅是用于帮助理解本公开之一示例，且可针对图像显示光学装置100的结构或形式进行各种修改。举例来说，图像显示光学装置100可以现有的各种不同形式的头戴式显示器(视频透视式或光学透视式)来实现。本实施例虽示出将图像输出至两眼睛130的情况，但在另一实施例中，可实现只输出图像至单一眼睛的图像显示光学装置。另外，图像生成单元120及122的位置可根据图像显示光学装置100所实现的态样进行各种修改。作为另一实施例，图像显示光学装置100可进一步包括瞳孔追踪单元(未图示)。瞳孔追踪单元将即时地检测瞳孔的位置。现有各种不同的关于追踪瞳孔的方法可适用于本实施例。瞳孔追踪单元可位于基板110的一侧，其形式与位置也可根据实施例进行各种修改。作为另一实施例，图像显示光学装置100可进一部包括光量调整单元(未图示)。由于瞳孔的尺寸根据入射的光量可于2至7毫米之间改变，光量调整单元调节光量以使瞳孔的尺寸保持不变。光量调整单元可利用额外的光照来调节入射至瞳孔的光量，或可控制由图像生成单元120及122输出的入射光束的光量来调节入射至瞳孔的光量。作为一示例，在确定瞳孔的尺寸之后，光量调整单元可反馈控制光照或入射光束的光量。现有的各种方法可适用于确定瞳孔的尺寸。作为另一示例，在根据真实世界的亮度及基板所输出的图像的亮度来确定瞳孔外围的照度之后，光量调整单元可反馈控制光照或入射光束的光量以使照度保持不变。光量调整单元可位于基板110的一侧，其形式与位置也可根据实施例而有多种的变化。图2是示出根据本公开的图像显示光学装置100之第一实施例的视图。图2各别地示出了由图1之图像显示光学装置100的Z轴观察到的正视图，及以其为中心的左视图与平面图。另外，图2亦示出了形成于图像显示光学装置的基板上的多个衍射组件的一部分图样。图像显示光学装置100可被实现成将图像输出至单眼或者双眼，且当图像被输出至双眼时，因针对左眼的多个衍射组件形态与针对右眼的多个衍射组件形态相互对称，包括本实施例的下列实施例仅示出并解释针对单一眼睛的图像图样。参考图2，图像显示光学装置100可包括形成于基板200的多个衍射组件210，220，230及240.基板200将衍射组件210衍射的光束作全反射(TIR，TotalInternalReflection)，而形成传播的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学装置，所述光学装置包括:基板，所述基板由至少一个层配置而成；至少一个第一衍射组件，所述至少一个第一衍射组件位于所述基板的一侧并接收光束；以及多个第二衍射组件，所述多个第二衍射组件以预定间距布置在所述基板上，并输出被所述至少一个第一衍射组件衍射而通过所述基板波导的光束。

【技术特征摘要】
2017.12.01 KR 10-2017-01643371.一种光学装置，所述光学装置包括:基板，所述基板由至少一个层配置而成；至少一个第一衍射组件，所述至少一个第一衍射组件位于所述基板的一侧并接收光束；以及多个第二衍射组件，所述多个第二衍射组件以预定间距布置在所述基板上，并输出被所述至少一个第一衍射组件衍射而通过所述基板波导的光束。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述基板由至少三个层配置而成。3.根据权利要求2所述的光学装置，其中位于所述基板同一层上的所述第二衍射组件间的间距对应于瞳孔直径，而位于所述基板相互不同层上的所述第二衍射组件间的间距是分割瞳孔直径的间距。4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述基板各个层的所述至少一个第一衍射组件的尺寸大于或等于通过所述基板波导的光束的最大步长或小于或等于入射到所述至少一个第一衍射组件的光束的尺寸。5.根据权利要求1所述的光学装置，其中位于所述基板同一层的部分或全部的第二衍射组件具有相互不同的衍射比。6.根据权利要求1所述的光学装置，其中位于所述基板各个层的所述至少一个第一衍射组件包括用于波分复用在入射光束中的红色光、绿色光及蓝色光的结构，或者包括将输出红色光、绿色光及蓝色光的子衍射组件积层的结构，以及位于所述基板各个层的所述第二衍射组件包括第一子衍射组件，第二子衍射组件和第三子衍射组件，其各别输出通过所述基板各层波导的红色光、绿色光及蓝色光，以及其中位于所述基板各个层的同一类型的子衍射组件以预定的间距来布置，而位于所述基板相互不同层的同一类型的子衍射组件以互不重迭的方式来布置。7.根据权利要求6所述的光学装置，其中位于所述基板各个层的所述第二衍射组件包括第四子衍射组件、第五子衍射组件和第六子衍射组件，其各别输出通过所述基板各层波导的红色光、绿色光及蓝色光；所述第一子衍射组件、所述第二子衍射组件和所述第三子衍射组件与所述第四子衍射组件、所述第五子衍射组件和所述第六子衍射组件交替来布置；以及所述第一子衍射组件、所述第二子衍射组件和所述第三子衍射组件的第一衍射范围与所述第四子衍射组件、所述第五子衍射组件和所述第六子衍射组件的第二衍射范围部分或全部相互不同。8.根据权利要求7所述的光学装置，其中位于所述基板各个层的所述至少一个第一衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰敬，徐亨源，
申请(专利权)人：金泰敬，徐亨源，
类型：发明
国别省市：韩国,KR