一种图像深度调制模组及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种图像深度调制模组，包括堆叠设置的多层电控调光板，每层电控调光板由若干电控调光单元组成，每个电控调光单元具有独立开关，每个电控调光单元可被调控为透射状态或散射状态。同时，本发明专利技术还公开了应用该图像深度调制模组的显示模组和近眼显示设备，通过物理结构给图像加载景深，实现像素级或准像素级景深调节，可以解决视觉辐辏冲突效应、使人眼观察到的图像更符合人眼的聚焦习惯、使显示图像的深度排布更接近现实光场的深度规律。

An image depth modulation module and its application

【技术实现步骤摘要】
一种图像深度调制模组及其应用
本专利技术涉及图像显示领域，尤其涉及一种图像深度调制模组，及应用该图像深度调制模组的近眼显示光学模组和近眼显示设备。
技术介绍
现有的HMD(HeadMountDisplay，头戴式可视设备)虚拟现实/增强现实的显示系统，大部分光学显示系统是按照一固定成像距离设计，因此图像源经光学显示系统后在人眼前方显示的虚像距人眼的距离是固定的，这种不带图像景深的显示，会造成视觉辐辏调节冲突(Vergence-AccommodationConflict，VAC)导致“晕动症”，用户体验极差。且如果将这样的HMD设备用于增强现实应用，由于虚像距人眼的距离是不变的，而所处环境是时刻改变的，通过这些显示系统看到的虚像就是飘浮在空中的，与实际环境脱离，不能达到真正的增强显示效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种图像深度调制模组，及应用该图像深度调制模组的近眼显示光学模组和近眼显示设备，实现具有景深的图像显示，同时解决近眼显示设备视觉辐辏冲突问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种图像深度调制模组，包括堆叠设置的多层电控调光板，每层电控调光板由若干电控调光单元组成，每个电控调光单元具有独立开关，每个电控调光单元可被调控为透射状态或散射状态。优选的，所述电控调光单元为聚合物稳定液晶光电单元或聚合物分散液晶光电单元。优选的，多层电控调光板平行间隔设置。相应的，本专利技术还提供了一种显示模组，包括图像产生模组、图像深度调制模组和物镜系统，图像深度调制模组为上述的图像深度调制模组，图像产生模组产生的图像光先经图像深度调制模组，再经物镜系统出射。优选的，所述的每层电控调光板上的每个电控调光单元对应图像产生模组产生的一个或多个像素点。优选的，所述图像深度调制模组包括堆叠设置的12层电控调光板。优选的，每层电控调光板的成像距离Pn按如下公式设计：其中，L为人眼瞳孔直径，ε表示人眼分辨率，n为电控调光板的层数，n为1时，代表离物镜系统最近的第一层电控调光板。优选的，ε范围为1’到3’，L范围为2mm-5mm。优选的，ε为2’，L为3.5mm。优选的，每个所述电控调光单元的散射角小于60°且大于5°。相应的，本专利技术还提供了一种近眼显示设备，包括一组或两组近眼显示光学系统，每组近眼显示光学系统包括一组如上述的显示模组和导光系统，图像产生模组产生的图像光先经图像深度调制模组，再经物镜系统入射至导光系统，由导光系统出射至人眼。优选的，近眼显示设备还包括处理器，处理器控制图像产生模组产生图像光的同时，控制图像深度调制模组根据图像光不同区域对应的不同景深，控制每层电控调光板中每个电控调光单元调整为透射状态或散射状态。其中，控制图像深度调制模组根据图像光不同区域对应的不同景深，控制每层电控调光板中每个电控调光单元调整为透射状态或散射状态，具体为：控制某区域图像光对应景深所对应的电控调光板的对应区域的电控调光单元调整为散射状态，堆叠设置的其他层电控调光板的对应区域的电控调光单元调整为透射状态。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术实施例方案通过物理结构给图像加载景深，实现像素级或准像素级景深调节，可以解决视觉辐辏冲突效应、使人眼观察到的图像更符合人眼的聚焦习惯、使显示图像的深度排布更接近现实光场的深度规律。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1为本专利技术实施例图像深度调制模组结构示意图；图2为图1中每层电控调光板的结构示意图；图3为本专利技术实施例显示模组的一种结构示意图；图4为本专利技术实施例显示模组的另一种结构示意图；图5为本专利技术实施例图像产生模组产生一幅风景图像示意图；图6为本专利技术实施例近眼显示设备中近眼显示光学系统的一种结构示意图；图7为本专利技术实施例近眼显示设备的一种结构示意图。具体实施方式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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，为本专利技术实施例图像深度调制模组结构示意图，本专利技术实施例图像深度调制模组包括堆叠设置的多层电控调光板10，每层电控调光板10由若干电控调光单元101组成，每层电控调光板10的结构示意图参见图2，每个电控调光单元101具有独立开关，开关可以采用透明或半透明半导体开关，每个电控调光单元可被调控为透射状态或散射状态。一幅影像从图像深度调制模组的一侧入射，影像的第一部分通过一层电控调光板10的第一区域，由于电控调光板上每个电控调光单元都可独立调控，所以此时能够控制第一区域中的电控调光单元变为散射状态，则影像的第一部分在该电控调光板的第一区域被散射，此时影像的第一部分被加载一个深度信息；影像的第二部分通过另一个电控调光板上的第二区域并被散射，此时影像的第二部分被加载另一个深度信息；以此类推，每个电控调光板可负责一个深度，最终实现能够将多个深度信息加载在影像上。当组成电控调光板10的每个电控调光单元101的大小做到到足够小，则可以实现像素或者准像素级别的深度调制。优选的，所述电控调光单元可以选择采用聚合物稳定液晶光电单元PSLC(polymerstabilizedliquidcrystal)或反向PSLC，也可以选择采用聚合物分散液晶光电单元PDLC(polymerdispersedliquidcrystal)等具备同样物理特性的光电单元，所述电控调光单元通过施加电压或不施加电压切换状态为透射状态或散射状态。以电控调光单元为PSLC为例：控制PSLC的电极可选用TFT(ThinFilmTransistor)或ITO等类似的技术，做成类似于TFT式显示屏，只不过TFT中的每个液晶像素点替换成像素级大小的PSLC，这样每个PSLC便能够被对应位置的半导体开关控制，一般采用电脉冲控制；每个PSLC便可分别独立地由各自对应位置的半导体开关进行独立控制。例如，一个PSLC电控调光板的参数可以设计为尺寸3*4.5mm，分辨率640*540，厚度10um～30um，组成PSLC电控调光板的每个PSLC的大小做到足够小，例如一个PSLC的大小做到边长为10μm的正方形，这样入射的影像的两个不同深度对应的部分能够互相配合得更平滑。为了使整个图像画面深度调制匀称，优选多层电控调光板平行间隔设置，至于相邻电控调光板之间的间隔距离，需根据预设调焦距离的不同，是否配合其他放大光学元件使用等方式不同，可设计为不同间距，在此不做限定。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像深度调制模组，其特征在于，包括堆叠设置的多层电控调光板，每层电控调光板由若干电控调光单元组成，每个电控调光单元具有独立开关，每个电控调光单元可被调控为透射状态或散射状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像深度调制模组，其特征在于，包括堆叠设置的多层电控调光板，每层电控调光板由若干电控调光单元组成，每个电控调光单元具有独立开关，每个电控调光单元可被调控为透射状态或散射状态。


2.如权利要求1所述的图像深度调制模组，其特征在于，所述电控调光单元为聚合物稳定液晶光电单元或聚合物分散液晶光电单元。


3.如权利要求2所述的图像深度调制模组，其特征在于，多层电控调光板平行间隔设置。


4.一种显示模组，其特征在于，包括图像产生模组、图像深度调制模组和物镜系统，图像深度调制模组为权利要求1至3任一项所述的图像深度调制模组，图像产生模组产生的图像光先经图像深度调制模组，再经物镜系统出射。


5.如权利要求4所述的显示模组，其特征在于，所述的每层电控调光板上的每个电控调光单元对应图像产生模组产生的一个或多个像素点。


6.如权利要求5所述的显示模组，其特征在于，所述图像深度调制模组包括堆叠设置的12层电控调光板。


7.如权利要求4至6任一项所述的显示模组，其特征在于，每层电控调光板的成像距离Pn按如下公式设计：



其中，L为人眼瞳孔直径，ε表示人眼分辨率，n为电控调光板的层数，n为1时，代表离物镜系统最近的第一层电控调光板。

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭东，王佳舟，常函清，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51