表示虚拟图像的体积显示装置及其方法制造方法及图纸

公开了一种体积显示装置(100，200，300A，300B，400，00，600A，600B，700)，用于表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容。体积显示装置包括：至少一个图像投影单元(104，206，602，704)，其能够操作以投影图像的多个深度平面；至少一个电光单元(106，202，306A，306B，408，504，604，706)，其包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件(106A，106B，6C)，至少一个电光单元被定位成在其上接收图像的经投影的多个深度平面，并且被配置成在给定时刻在两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示图像的经投影的多个深度平面中的一个深度平面；以及光学组合器(108，302A，608)，其相对于至少一个电光单元定位，以将现实环境的视图与至少一个电光单元中的图像的独立显示的多个深度平面进行组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表示虚拟图像的体积显示装置及其方法
本公开总体上涉及显示布置；并且更具体地涉及用于表示现实环境的视图中的图像的体积显示装置。此外，本公开还涉及用于表示现实环境的视图中的图像的方法。
技术介绍
近年来，随着技术的进步，三维(3D)内容可视化得到了普及，因为人脑能够有效地感知和保存以三维(3D)格式进行可视化的信息、数据、对象、模型等。因此，三维图像被用于教育(例如，向学校和学院的学生展示三维模型)、土木工程、空中交通管制管理(例如，模拟机场周围的空域)、建筑、医学、研究和科学、军事和国防(例如，描绘战场的地形模型)等领域。已经开发了多种技术来呈现三维(3D)图像。通常，采用诸如为液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)、基于二极管的显示器等的二维显示器来以三维(3D)格式呈现诸如为图像、视频等的图形内容。然而，在二维显示器上表示三维图像的这种技术不能呈现对于三维图像的真实感表示而言必不可少的生理深度线索，从而限制了在这种显示器上观看内容的观看者的感知和空间觉知。此外，为了真实地表示三维对象和场景，采用诸如为立体显示器的现代三维显示技术，其包括头戴式显示器、头盔式显示器等。然而，这样的技术也与多种问题相关联。目前，采用立体显示器的技术利用传统的2D成像解决方案，从而允许仅呈现心理深度线索和有限的生理深度线索来模仿深度，因此不能正确地驱动视觉调节和会聚度。因此，这些自然相连的深度感测机制会解耦，这会对观看者造成不愉快的感觉并因此限制观看时间，并且还会基于由于不正确或不精确地感知的3D信息而进行的不充分决策而导致人为错误。因此，根据前述讨论，存在克服与用于呈现三维图像的常规技术相关联的前述缺点的需求，该常规技术不仅表示心理深度线索，而且还表示正确的生理深度线索。
技术实现思路
本公开寻求提供一种用于表示在现实环境的视图中的三维图像的体积显示装置。本公开还寻求提供一种用于经由体积显示装置来表示在现实环境的视图中的三维图像的方法。本公开寻求提供一种解决现有问题的解决方案，诸如用于三维成像的常规显示设备内的三维图像的不适当的可缩放性、低分辨率和表示。本公开的目的在于提供一种解决方案，该解决方案至少部分地克服了现有技术中遇到的问题，并且提供一种鲁棒的、用户友好的体积显示装置，该体积显示装置能够在亮度、对比度、分辨率等方面增强三维图形信息的表示。一方面，本公开的实施例提供了一种体积显示装置，该体积显示装置用于为观看者的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容，体积显示装置包括：-至少一个图像投影单元，所述至少一个图像投影单元能够操作以投影图像的多个深度平面；-至少一个电光单元，所述至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件，所述至少一个电光单元被定位成接收其上的图像的经投影的多个深度平面，并且被配置成在给定时刻在所述两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示图像的经投影的多个深度平面之一；以及-光学组合器，所述光学组合器相对于所述至少一个电光单元定位，以将所述现实环境的视图与在所述至少一个电光单元中的图像的独立显示的多个深度平面进行组合。另一方面，本公开的实施例提供了一种用于使用至少一个电光单元为观看者的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容的方法，所述至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件，所述方法包括：-对图像的多个深度平面进行投影；-在给定时刻在两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示图像的经投影的多个深度平面之一；以及-将现实环境的视图与图像的独立显示的多个深度平面进行组合。本公开的实施例基本上消除了或者至少部分解决了现有技术中的前述问题，并且使得能够经由体积显示装置真实地描绘三维图像。此外，所表示的三维图像具有增强的心理深度线索和生理深度线索，以正确地模仿与观看者正在观看的图像相关联的深度。此外，通过将现实环境的视图与正在观看的图像进行结合，进一步增强了观看者的体验。根据结合以下所附权利要求解释的说明性实施例的附图和详细描述，本公开的附加方面、优点、特征和目的将变得显而易见。将理解的是，本公开的特征易于以各种组合进行组合，而不脱离如所附权利要求所限定的本公开的范围。附图说明当结合附图进行阅读时，将更好地理解以上概述以及说明性实施例的以下详细描述。为了说明本公开，在附图中示出了本公开的示例性构造。然而，本公开不限于本文中所公开的特定方法和手段。此外，本领域技术人员应当理解，附图未按比例进行绘制。相似的元件尽可能地以相同的附图标记表示。现参考以下附图仅以示例的方式来描述本公开的实施例，在附图中：图1是根据本公开的实施例的用于为观看者表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容的体积显示装置的示意图；图2是根据本公开的实施例的体积显示装置的架构的示意图；图3A至图3B以及图4至图5是根据本公开的各种实施例的被实施为可穿戴显示设备的体积显示装置的示意图；图6A至图6B是根据本公开的不同实施例的被实施为桌面显示器的体积显示装置的示意图；图7是根据本公开的实施例的被实施为车辆中的平视式显示器的体积显示装置的示意图；以及图8是根据本公开的实施例的用于为观看者的眼睛表示在现实环境的视图中的不同的聚焦距离处的图像的内容的方法的步骤的图示。在附图中，带下划线的数字用于表示带下划线的数字所在的项目或与带下划线的数字相邻的项目。未加下划线的数字与通过将未加下划线的数字链接至项目的线所标识的项目有关。当数字未加下划线并带有相关联的箭头时，未加下划线的数字用于标识箭头所指向的一般项目。具体实施方式以下详细描述说明了本公开的实施例以及可以实施这些实施例的方式。尽管已经公开了执行本公开的一些方式，但是本领域技术人员将认识到，用于执行或实践本公开的其他实施例也是可能的。一方面，本公开的实施例提供了一种体积显示装置，该体积显示装置用于为观看者的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容，体积显示装置包括：-至少一个图像投影单元，该至少一个图像投影单元能够操作以投影图像的多个深度平面；-至少一个电光单元，该至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件，该至少一个电光单元被定位成接收其上的图像的经投影的多个深度平面，并且被配置成在给定时刻在两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示图像的经投影的多个深度平面之一；以及-光学组合器，该光学组合器相对于至少一个电光单元定位，以将现实环境的视图与在至少一个电光单元中的图像的独立显示的多个深度平面进行组合。另一方面，本公开的实施例提供了一种用于使用至少一个电光单元为观看者的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容的方法，该至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件，该方法包括：-对图像的多个深度平面进行投影；-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，用于为观看者(102，310A，310B，410，510，614，716)的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容，所述体积显示装置包括：/n-至少一个图像投影单元(104，206，602，704)，所述至少一个图像投影单元能够操作以投影所述图像的多个深度平面；/n-至少一个电光单元(106，202，306A，306B，408，504，604，706)，所述至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件(106A，106B，106C)，所述至少一个电光单元被定位成接收其上的所述图像的经投影的多个深度平面，并且被配置成在给定时刻在所述两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示所述图像的经投影的多个深度平面之一；以及/n-光学组合器(108，302A，608)，所述光学组合器相对于所述至少一个电光单元定位，以将现实环境的视图与在所述至少一个电光单元中的所述图像的独立显示的多个深度平面进行组合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181228 US 16/235,4911.一种体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，用于为观看者(102，310A，310B，410，510，614，716)的眼睛表示在现实环境的视图中的不同聚焦距离处的图像的内容，所述体积显示装置包括：
-至少一个图像投影单元(104，206，602，704)，所述至少一个图像投影单元能够操作以投影所述图像的多个深度平面；
-至少一个电光单元(106，202，306A，306B，408，504，604，706)，所述至少一个电光单元包括彼此平行布置的两个或更多个光学漫射器元件(106A，106B，106C)，所述至少一个电光单元被定位成接收其上的所述图像的经投影的多个深度平面，并且被配置成在给定时刻在所述两个或更多个光学漫射器元件之一处独立地显示所述图像的经投影的多个深度平面之一；以及
-光学组合器(108，302A，608)，所述光学组合器相对于所述至少一个电光单元定位，以将现实环境的视图与在所述至少一个电光单元中的所述图像的独立显示的多个深度平面进行组合。


2.根据权利要求1所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，其中，所述两个或更多个光学漫射器元件(106A，106B，106C)中的每一个能够操作以在光学透明状态与光学光漫射状态之间切换。


3.根据权利要求2所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，所述体积显示装置进一步包括控制器(204)，所述控制器能够操作地耦合到所述至少一个图像投影单元(104，206，602，704)和所述至少一个电光单元(106，202，306A，306B，408，504，604，706)，并且能够操作以控制所述至少一个图像投影单元以时分复用的方式以与所述两个或更多个光学漫射器元件(106A，106B，106C)的光学状态变化基本上同步的方式投影所述图像的深度平面，使得当预期的光学漫射器元件处于所述光学光漫射状态时对所述图像的相应的深度平面进行投影。


4.根据前述权利要求中任一项所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，其中，所述光学组合器(108，302A，608)被实施为部分透明反射镜、可切换玻璃、棱镜、波导(502)、全息光学元件、透镜和衍射光栅中的至少一种。


5.根据前述权利要求中任一项所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，其中，所述光学组合器(108，302A，608)具有平面形状、弯曲形状和自由形式的形状中的一种。


6.根据前述权利要求中任一项所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，所述体积显示装置进一步包括被布置在所述至少一个电光单元(106，202，306A，306B，408，504，604，706)与所述光学组合器(108，302A，608)之间的至少一个光学构件(308A，308B，404，508，606，708)，其中，所述至少一个光学构件将所述图像的独立显示的多个深度平面的投影从所述至少一个电光单元引导到所述光学组合器上。


7.根据权利要求6所述的体积显示装置(100，200，300A，300B，400，500，600A，600B，700)，其中，所述至少一个光学构件(308A，308B，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊尔马斯·奥斯马尼斯，罗伯茨·査贝尔斯，尤吉思·格尔特纳斯，马丁斯·纳雷尔思，克里斯·奥斯马尼斯，伦迪吉斯·斯穆库里斯，阿曼德斯·斯莫克斯泰利斯，
申请(专利权)人：莱特斯贝斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：拉脱维亚;LV