【技术实现步骤摘要】
基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组
[0001]本专利技术涉及三维图像显示
,更具体地,涉及一种基于光出射受限像素块-孔径对的显示模组。
技术介绍
[0002]包括VR/AR的三维显示系统作为潜在的新一代移动终端平台,是目前显示领域发展的热点,在各个方面都有极其广阔的应用前景。但现有三维显示大都是基于传统体视技术进行三维场景的呈现,通过观察者双目各自对应目镜,向观察者双目分别投射对应视图,通过双目视向于相应深度的空间交叉,形成三维感。在此过程中,观察者各目需要聚焦于显示面,以看清楚各自对应视图,由此导致聚焦深度和双目会聚深度之间的不一致,也即聚焦-会聚冲突问题。该问题会导致观察者视觉不适,尤其是在进行近眼显示时,是阻碍三维显示推广应用的瓶颈问题。
[0003]目前,从多种技术路线出发,研究者正在努力研究可以缓解或最终克服该瓶颈问题的各种方法。麦克斯韦投射(maxwellian view)(US2019/0204600,AUGMENTED REALITY OPTICS SYSTEM WITH PINPOI ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,包括:M个光出射受限像素块-孔径对(10),依次排列,各光出射受限像素块-孔径对(10)包括:像素块(11)、孔径(12)、像素投射光调控器件(13)、正交生成器件(14)、正交检测器件(16),同一光出射受限像素块-孔径对(10)的各组件之间相互对应,其中正整数M≧2;其中,所述像素块(11)由像素排列组成,用于加载光信息,各光出射受限像素块-孔径对(10)的像素块(11)的像素组合为像素阵列(110);所述孔径(12)允许入射光通过,各光出射受限像素块-孔径对(10)的孔径(12)于孔径面(200)上组建为孔径阵列(120);各光出射受限像素块-孔径对(10)的像素投射光调控器件(13)由像素投射光调控单元组成,各像素投射光调控单元和对应像素块(11)的各像素一一对应,引导对应像素沿特定方向以有限发散角向该像素所属光出射受限像素块-孔径对中的对应孔径(12)投射光束;各光出射受限像素块-孔径对(10)的正交检测器件(16)置于与对应孔径(12)对应的位置,并覆盖该孔径(12),允许具有对应正交特性的光通过,同时不允许其它非对应正交特性的光通过;各光出射受限像素块-孔径对(10)的正交生成器件(14)置于与对应像素块(11)对应的位置,使该像素块(11)各像素投射光经该正交生成器件(14)后,具有对应正交检测器件(16)所对应正交特性;投影器件(20),沿像素阵列(110)各像素投射光传输方向置于像素阵列(110)前,调制来自各像素光束,使各像素的虚像呈现于投影面(100),各像素块(11)的像素的虚像构建对应像素块虚像,所有M个像素块的像素的虚像构建像素阵列虚像,定义各像素于投影面(100)上的虚像为该像素的像素虚像,各像素投射光束为其对应像素虚像的等效投射光束;控制器件(40),在各时间点,控制各像素加载对应光信息,各像素对应光信息为待显示场景关于该像素对应孔径(12)于该像素的像素虚像上的投影信息;该基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组被设置为在所述M个光出射受限像素块-孔径对(10)中,相邻的N个光出射受限像素块-孔径对(10)的N个正交检测器件(16),和N种正交特性分别一一对应,各正交检测器件(16)仅允许具有对应正交特性的光通过,不允许具有其它(N-1)种非对应正交特性的光通过,命名受对应正交检测器件(16)约束而允许具有同一种正交特性的光通过的孔径(12)为同类孔径,各像素投射光束经对应像素投射光调控单元后,所述投射光束的投射方向和发散角被设置为使得该光束覆盖其投射像素所属光出射受限像素块-孔径对中的对应孔径(12),并于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径(12)处无光强度分布,由此使各像素投射光束仅能通过其所属光出射受限像素块-孔径对(10)中的对应孔径(12)向观察者瞳孔(50)所在区域进行传输,其中正整数M≧N≧2。2.根据权利要求1所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,各光出射受限像素块-孔径对(10)还包括挡板(15),各光出射受限像素块-孔径对(10)的挡板(15)以部分围绕的方式绕该光出射受限像素块-孔径对(10)放置,用以挡除其孔径(12)周边部分非孔径区域的光通。3.根据权利要求1所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,还包括中继器件(30),沿像素阵列(110)各像素投射光传输方向置于像素阵列(110)之前,引导像素阵列(110)各像素投射光束向观察者瞳孔(50)传播,各像素投射光束经对应像素投射光调控单元、正交生成单元(14)、正交检测单元(16),和该中继器件(30),被设置为
使得该光束于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径(12)处无光强度分布。4.根据权利要求1所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,各光出射受限像素块-孔径对(10)还包括分光光栅器件(18),沿该光出射受限像素块-孔径对(10)的像素块(11)投射光的传输方向,置于该像素块(11)前,对应引导其G组像素投射光束分别至G个区域,其中各区域分别置一个孔径(12),该G个区域的G个孔径(12)均被其所属光出射受限像素块-孔径对(10)的正交检测器件(16)覆盖,为允许相同正交特性光束通过的同类孔径;其中,各光出射受限像素块-孔径对(10)的像素块(11)所对应的G个同类孔径(12)中,该像素块(11)的各像素分别仅对应自身投射光束被导向的孔径(12),其它(G-1)孔径(12)为该像素的非对应同类孔径,其中正整数G≧2。5.根据权利要求4所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,还包括中继器件(30),沿像素阵列(110)各像素投射光传输方向置于像素阵列(110)之前,引导像素阵列(110)各像素投射光束向观察者瞳孔(50)传播,各像素投射光束经对应像素投射光调控单元、分光光栅器件(18)、正交生成单元(14)、正交检测单元(16),和该中继器件(30),被设置为使得该光束于其它光出射受限像素块-孔径对中的非对应同类孔径处无光强度分布。6.根据权利要求1至5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述孔径(12)的尺寸小于观察者瞳孔(50)的尺寸。7.根据权利要求4至5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,观察者瞳孔(50)通过其至少2M个孔径(12)接收到像素虚像等效投射的光束,沿孔径(12)的排列方向,所述孔径(12)的尺寸小于观察者瞳孔(50)直径D
p
。8.根据权利要求1、3和5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述来自一个像素的光束于其它光出射受限像素块-孔径对(10)中的非对应同类孔径(12)处无光强度分布,该无光强度分布指该像素投射光经该非对应同类孔径(12)透射光强度值小于其经对应孔径(12)透射光强度值的10%。9.根据权利要求1至5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述孔径(12)为透射型孔径,或反射型孔径。10.根据权利要求1至5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述各孔径(12)具有调制功能,能够分别成像对应像素块(11),各像素块(11)被对应具有调制功能的孔径(12)所投射像,定义为等效像素块,各等效像素块相对于孔径的张角被设置为无空隙地拼连。11.根据权利要求10项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的三维显示模组,其特征在于,所述等效像素块分成两组或多组,各组等效像素块的特征在于,其各等效像素块相对于孔径的张角被设置为无空隙地拼连,且该拼连张角覆盖待显示场景对孔径的张角。12.根据权利要求1至5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述正交特性为偏振态相互垂直的2个偏光正交特性,或旋向相反的2个旋光正交特性,或≧2个互不重叠时间段依次选通的时序正交特性,或偏光正交特性和时序正交特性的组合,或旋光正交特性和时序正交特性的组合;其中,正交检测器件(16)包括置于孔径阵列(120)处的开关光阀阵列(17),该开关光阀
阵列(17)各开关光阀一一对应各光出射受限像素块-孔径对(10),作为该对应光出射受限像素块-孔径对(10)的时序正交特性正交检测器件(16);并且,时序正交特性的正交生成器件(14)的功能,由控制器件(40)代替实现,在各孔径(12)对应开关光阀打开时,即该孔径(12)被选通时,控制器件(40)控制对应像素块(11)同步加载对应信息,在各孔径(12)对应开关光阀关闭时,即该孔径(12)未被选通时,控制器件(40)控制对应像素块(11)不加载信息。13.根据权利要求1至5任一项所述基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述投影器件(20)为调焦能力时序受控变化的光学器件;该基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组被设置为能够由控制器件(40)驱动投影器件(20),时序在不同深度上形成多个投影面(100),并由控制器件(40)同步加载对应信息给各像素,各像素对应信息为待显示场景关于该像素对应孔径(12)于该像素对应像素虚像上的投影信息;或,通过外部辅助器件实时跟踪观察者双目会聚深度,控制器件(40)驱动投影器件(20)投射最接近该深度的投影面(100),并同步驱动各像素加载对应信息,该投影面(100)上各像素虚像对应像素加载信息,为待显示场景关于该像素对应孔径(12)于该像素虚像上的投影信息。14.根据权利要求13所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,所述投影器件(20)为焦距时序可控的液晶透镜,或多个液晶片叠加放置而成的复合液晶透镜;其中,所述复合液晶透镜中不同液晶片的组合产生不同调焦能力,不同液晶片的组合的时序驱动实现不同的时序焦距。15.根据权利要求3和5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,中继器件(30)为改变光束传播方向的光偏转器件。16.根据权利要求3和5任一项所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,中继器件(30)为能够缩短所述近眼显示模组结构厚度的光路折叠结构。17.根据权利要求16所述的基于光出射受限像素块-孔径对的近眼显示模组,其特征在于,该光路折叠结构包括:选择性反射-透射器件(301),光学特性调制片(302,302
′
),反射片(305,305
′
),其中选择性反射-透射器件(301)分别反射和透射具有不同光学特性的光束,定义透射对应光学特性为透射特性,反射对应光学特性为反射特性;该光路折叠结构被设置为使得:来自各光出射受限像素块-孔径对(10)的具有透射特性的光束入射选择性反射-透射器件(301)时,被选择性反射-透射器件(301)透射,然后经特光学特性调制片(302)一次后再次被反射片(305)反射,并再次入射光学特性调制片(302),两次过光学特性调制片(302)的光束,对应光学特性由透射特性转换为反射特性,然后经透射选择性反射-透射器件(301)反射后,继续向观察者瞳孔(50)所处区域传播,并且,来自各光出射受限像素块-孔径对(10)的具有反射特性的光束入射选择性反射-透射器件(301)时,被选择性反射-透射器件(301)反射,然后经特光学特性调制片(302
′
)一次...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘立林,滕东东,
申请(专利权)人:驻景广州科技有限公司,
类型:发明
国别省市:
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