近眼顯示設(shè)備的制作方法

本實(shí)用新型涉及終端設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實(shí)用新型涉及一種近眼顯示設(shè)備。

背景技術(shù)：

AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))顯示設(shè)備可以在真實(shí)場(chǎng)景中疊加虛擬的物體，其將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，即將真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。

現(xiàn)有的一種顯示技術(shù)是提供了一種能夠提高光效率和觀看視角的顯示裝置。如圖1所示，該裝置包括：照明模塊、第一偏振分光器、偏振旋轉(zhuǎn)器、和末端反射鏡。其中，照明模塊206包括：顯示面板250、散射表面255、第二偏振分光器、光源、會(huì)聚透鏡240。光源的光通過會(huì)聚透鏡射向第二偏振分光器，S偏振態(tài)的光被第二偏振分光器反射到顯示面板250，經(jīng)顯示面板250反射后變成P偏振態(tài)的光，P偏振態(tài)的光通過第二偏振分光器、第一偏振分光器和偏振旋轉(zhuǎn)器透射到末端反射鏡，然后，末端反射鏡將光反射回來，經(jīng)過偏振旋轉(zhuǎn)器，光變成S偏振態(tài)的光，S偏振態(tài)的光通過第一偏振分光器反射到人眼，形成3D圖像。光源的光通過會(huì)聚透鏡射向第二偏振分光器時(shí)，P偏振態(tài)的光被第二偏振分光器透射到散射表面255，散射表面將這部分的光散射掉。在該方案中，可通過偏振分光鏡提高光效率，且通過凹反射鏡來提高觀看的視角。但是，該顯示裝置不能顯示自然三維物體，導(dǎo)致觀看立體圖像的時(shí)候會(huì)造成人眼的視覺疲勞；因此，長(zhǎng)期佩戴此種顯示設(shè)備造成不利于人眼健康，用戶的佩戴體驗(yàn)較差。

綜上所述，現(xiàn)有的相關(guān)顯示設(shè)備存在在顯示三維虛擬物體時(shí)容易造成 人眼視覺疲勞的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是在顯示三維虛擬物體時(shí)容易造成人眼視覺疲勞的問題。

本實(shí)用新型提供了一種用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，包括照明模塊及光調(diào)制元件：

照明模塊用于輸出圖像；

光調(diào)制元件用于對(duì)所述圖像進(jìn)行集成成像，以顯示三維虛擬圖像。

其中，光調(diào)制元件包括微透鏡陣列或微孔陣列；微透鏡陣列或微孔陣列可以為曲面的微透鏡陣列或曲面的微孔陣列。光調(diào)制元件可以包括由液晶元件構(gòu)成動(dòng)態(tài)的微透鏡陣列或微孔陣列。

優(yōu)選地，照明模塊包括至少兩個(gè)顯示面板及分光器件：

具體地，至少兩個(gè)顯示面板位于分光器件的兩側(cè)，且與分光器件成預(yù)定角度；

其中，顯示面板用于顯示圖像，分光器件用于傳導(dǎo)顯示面板顯示的圖像。

優(yōu)選地，至少兩個(gè)顯示面板與分光器件成45度角度。

可選地，當(dāng)顯示面板為非自發(fā)光面板時(shí)，照明模塊還包括光源及會(huì)聚鏡：

會(huì)聚鏡位于光源與顯示面板之間，光源發(fā)射的光線通過會(huì)聚鏡對(duì)顯示面板進(jìn)行照明。

優(yōu)選地，分光器件為偏振分光器件：偏振分光器件反射來自光源的通過會(huì)聚鏡準(zhǔn)直后的第一種偏振方向分量的光，且透射與其正交的第二種偏振方向分量的光，透射和反射的偏振方向的光用于非自發(fā)光面板的照明。

可選地，當(dāng)顯示面板為自發(fā)光面板時(shí)，分光器件透射和反射來自自發(fā)光面板的光。

可選地，當(dāng)顯示面板為單色自發(fā)光面板時(shí)，分光器件為帶通彩色分光器件：帶通彩色分光器件反射來自單色自發(fā)光面板的且與其相同顏色的 光，并透射其他顏色的光。

優(yōu)選地，至少兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，且每個(gè)顯示面板顯示的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)預(yù)定比例個(gè)像素。

更優(yōu)選地，當(dāng)顯示面板的個(gè)數(shù)為n個(gè)時(shí)，n個(gè)顯示面板以大于n×30Hz的頻率來切換顯示圖像，且每個(gè)顯示面板顯示的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)1/n個(gè)像素。

優(yōu)選地，光調(diào)制元件位于照明模塊中與各個(gè)顯示面板第一預(yù)定距離的位置處。

優(yōu)選地，顯示設(shè)備還包括光傳導(dǎo)單元，光傳導(dǎo)單元包括至少一個(gè)透鏡；光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像傳導(dǎo)到至所述光調(diào)制元件預(yù)定距離的位置處，以用于所述光調(diào)制元件進(jìn)行集成成像。

可選地，光傳導(dǎo)單元包括兩個(gè)透鏡時(shí)，至少一個(gè)顯示面板位于一個(gè)透鏡的一倍焦距處，兩個(gè)透鏡之間的距離為兩倍焦距；光調(diào)制元件位于圖像通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)后成像位置的第二預(yù)定距離處。

可選地，光傳導(dǎo)單元包括一個(gè)透鏡時(shí)，至少一個(gè)顯示面板位于該透鏡的兩倍焦距處；光調(diào)制元件位于圖像通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)后成像位置的第三預(yù)定距離處。

優(yōu)選地，還包括反光元件：反光元件位于照明模塊的光路方向上，將三維虛擬圖像導(dǎo)向人眼。

其中，反光元件包括反光鏡或分光鏡。

優(yōu)選地，當(dāng)近眼顯示設(shè)備為用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示設(shè)備時(shí)，近眼顯示設(shè)備還包括校正模塊，反光元件為分光鏡；

分光鏡將三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像的光線分為兩路，分別導(dǎo)向人眼及所述校正模塊；

校正模塊，用于基于所述分光鏡傳導(dǎo)的三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正處理，并將校正后得到三維虛擬圖像通過照明模塊進(jìn)行顯示。

優(yōu)選地，校正模塊包括：

圖像捕獲單元，用于獲取來自分光鏡的三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖 像；

校正單元，用于對(duì)三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正；

圖像渲染單元，用于對(duì)校正后得到三維虛擬圖像進(jìn)行渲染。

更優(yōu)選地，校正模塊還包括：

光源控制單元，用于根據(jù)校正后得到三維虛擬圖像對(duì)光源發(fā)射光線的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型提供了一種近眼顯示設(shè)備，例如，該近眼顯示設(shè)備可以為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的近眼顯示設(shè)備，該近眼顯示設(shè)備利用集成成像顯示的原理使得呈現(xiàn)在人眼的是自然的三維物體，解決了長(zhǎng)期觀看三維立體圖像帶來的視覺疲勞問題，對(duì)于需要長(zhǎng)期佩戴此設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要；進(jìn)一步地，如近眼顯示設(shè)備為用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的近眼顯示設(shè)備，該近眼顯示設(shè)備可以實(shí)時(shí)根據(jù)獲取到的外界真實(shí)圖像和三維虛擬圖像的匹配情況實(shí)時(shí)校正調(diào)整及渲染三維虛擬圖像，完善了近眼顯示設(shè)備的功能。更進(jìn)一步地，該近眼顯示設(shè)備可利用多顯示屏復(fù)用的方法提高顯示質(zhì)量；同時(shí)利用偏振分光鏡提高光效率。同時(shí)，本實(shí)用新型提出的上述方案，對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的改動(dòng)很小，不會(huì)影響系統(tǒng)的兼容性，而且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、高效。

本實(shí)用新型附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本實(shí)用新型上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本實(shí)用新型中一種現(xiàn)有顯示技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本實(shí)用新型中第一實(shí)施例的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的設(shè)備示意圖；

圖3示出了本實(shí)用新型中一個(gè)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的設(shè)備示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中另一用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的設(shè)備示意圖；

圖5a示出了本實(shí)用新型中照明模塊的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5b示出了本實(shí)用新型中照明模塊的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5c示出了本實(shí)用新型中照明模塊的第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5d示出了本實(shí)用新型中照明模塊的第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6a示出了本實(shí)用新型中光傳導(dǎo)單元的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6b示出了本實(shí)用新型中光傳導(dǎo)單元的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7示出了本實(shí)用新型中平面透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了本實(shí)用新型中曲面透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9示出了本實(shí)用新型中微孔陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10示出了人眼觀看二維圖像時(shí)的示意圖；

圖11示出了人眼觀看普通三維圖像時(shí)的示意圖；

圖12示出了本實(shí)用新型中人眼觀看集成成像顯示時(shí)的示意圖；

圖13示出了本實(shí)用新型中雙目近眼光場(chǎng)顯示示意圖；

圖14示出了本實(shí)用新型中第二實(shí)施例的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備；

圖15示出了本實(shí)用新型中第三實(shí)施例的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備；

圖16示出了本實(shí)用新型中第四實(shí)施例的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備；

圖17示出了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的流程示意圖；

圖18為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引擎的流程示意圖；

圖19為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的三維光場(chǎng)渲染的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是， 本實(shí)用新型的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的全部或任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)，具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣被特定定義，否則不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。需要說明的是，本實(shí)用新型的近眼顯示設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，顯示設(shè)備包括照明模塊及光調(diào)制元件；其中，照明模塊輸出圖像；光調(diào)制元件對(duì)圖像進(jìn)行集成成像，以顯示三維虛擬圖像。本實(shí)施例中，利用集成成像顯示的原理使得呈現(xiàn)在人眼的是自然的三維物體，解決了長(zhǎng)期觀看三維立體圖像帶來的視覺疲勞問題。

優(yōu)選地，該顯示設(shè)備還包括反光元件：反光元件位于照明模塊的光路方向上，將光調(diào)制元件顯示的三維虛擬圖像導(dǎo)向人眼。其中，反光元件包括反光鏡或分光鏡。

圖2示出了本實(shí)用新型中第一實(shí)施例的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，顯示設(shè)備包括照明模塊、光調(diào)制元件及反光鏡。本實(shí)施例中，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，通過分光鏡將三維虛擬圖像投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示。

優(yōu)選地，光調(diào)制元件位于照明模塊中與各個(gè)顯示面板第一預(yù)定距離的位置處。

需要說明的是，圖2所示的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)可用于增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。此時(shí)，分光元件可以為分光鏡。

優(yōu)選地，近眼顯示設(shè)備還包括光傳導(dǎo)單元，光傳導(dǎo)單元包括至少一個(gè)透鏡；光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像傳導(dǎo)到至光調(diào)制元件預(yù)定距離的位置處，以用于光調(diào)制元件進(jìn)行集成成像。優(yōu)選地，如圖3所示，當(dāng)近眼顯示設(shè)備為用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備時(shí)，顯示設(shè)備還包括校正模塊，反光元件為分光鏡；

分光鏡將三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像的光線分為兩路，分別導(dǎo)向人眼及所述校正模塊；

校正模塊基于分光鏡傳導(dǎo)的三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正處理，并將校正后得到三維虛擬圖像通過照明模塊進(jìn)行顯示。

優(yōu)選地，如圖4所示，校正模塊包括圖像捕獲單元、校正單元和圖像渲染單元；圖像捕獲單元可以為攝像頭。

圖像捕獲單元獲取來自分光鏡的三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像；校正單元對(duì)三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正；圖像渲染單元對(duì)校正后得到三維虛擬圖像進(jìn)行渲染。

在將圖3用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備中的分光鏡改為反光鏡，或在將及圖4中的分光鏡改為反光鏡且去除圖像捕獲單元之后，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備可變更為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

更優(yōu)選地，校正模塊還包括光源控制單元；光源控制單元根據(jù)校正后得到三維虛擬圖像對(duì)光源發(fā)射光線的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，顯示面板顯示的圖像通過分光器件傳遞給光傳導(dǎo)單元，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元件預(yù)定距離的位置，從而構(gòu)成集成成像顯示的三維虛擬圖像。顯示的虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像和外界真實(shí)圖像疊加的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單元三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行調(diào)整的目的。

又例如，當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，光源發(fā)射的照明光通過分光器件照明顯示面板，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元件第二預(yù)定距離的位置，從而構(gòu)成集成成像顯示。光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為集成成像顯示的三維虛擬圖像，三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像和外界真實(shí)圖像疊加的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單元三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行調(diào)整的目的。

下面分別對(duì)第一實(shí)施例的各組成部分的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行說明。

一、照明模塊

照明模塊包括至少兩個(gè)顯示面板及分光器件；至少兩個(gè)顯示面板位于分光器件的兩側(cè)，且與分光器件成預(yù)定角度；優(yōu)選地，至少兩個(gè)顯示面板與分光器件成45度角度。

其中，顯示面板顯示圖像，分光器件傳導(dǎo)顯示面板顯示的圖像。

可選地，當(dāng)顯示面板為非自發(fā)光面板時(shí)，照明模塊還包括光源及會(huì)聚鏡：會(huì)聚鏡位于光源與顯示面板之間，光源發(fā)射的光線通過會(huì)聚鏡對(duì)顯示面板進(jìn)行照明。

可選地，當(dāng)顯示面板為自發(fā)光面板時(shí)，如，OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管)顯示面板，照明模塊不需要有附加的光源，分光器件透射和反射來自自發(fā)光面板的光。

可選地，當(dāng)顯示面板為單色自發(fā)光面板時(shí)，分光器件為帶通彩色分光器件：帶通彩色分光器件反射來自單色自發(fā)光面板的且與其相同顏色的光，并透射其他顏色的光。

優(yōu)選地，至少兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，且每個(gè)顯示面板顯示的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)預(yù)定比例個(gè)像素。例如，通過兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，且每個(gè)顯示面板的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)1/2個(gè)像素，則可將分辨率提高一倍。

更優(yōu)選地，當(dāng)顯示面板的個(gè)數(shù)為n個(gè)時(shí)，n個(gè)顯示面板以大于n×30Hz的頻率來切換顯示圖像，且每個(gè)顯示面板顯示的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)1/n個(gè)像素。例如，n個(gè)顯示面板以n×60Hz的頻率來切換顯示圖像，從而使人眼感覺不到閃爍。

本實(shí)施例中的照明模塊包括任一實(shí)現(xiàn)方案：

方案一：照明模塊使用了多塊顯示面板，多塊顯示面板放置于分光器件四周，而且與分光器件成預(yù)定角度，例如，成45度角。如圖5a所示，顯示面板可以是兩塊，分光器件可以是偏振分光鏡。偏振分光器件反射來自光源的通過會(huì)聚鏡準(zhǔn)直后的第一種偏振方向分量的光，且透射與其正交的第二種偏振方向分量的光，透射和反射的偏振方向的光用于非自發(fā)光面板的照明。

光源的照明光通過會(huì)聚鏡后，準(zhǔn)直為平行光，與偏振分光鏡成45度角射向偏振分光鏡。偏振分光鏡將照明光中第一偏振態(tài)的光反射到顯示面板1，為顯示面板1提供照明光，將第二偏振態(tài)的光透射到顯示面板2，為顯示面板2提供照明光。第一偏振態(tài)的光經(jīng)過顯示面板1反射后變?yōu)榈诙駪B(tài)的光，攜帶顯示圖像信息，例如，顯示面板1顯示的圖像，經(jīng)過偏振分光鏡透射出去。第二偏振態(tài)的光經(jīng)過顯示面板2反射后變成第一偏振態(tài)的光，攜帶顯示圖像信息，例如，顯示面板2顯示的圖像，經(jīng)過偏振分光鏡反射出去。

本實(shí)施例中，通過使用兩塊顯示面板和偏振分光鏡，來自光源的照明光不會(huì)被反射回光源位置或者被散射掉，所有光都用于照射顯示面板并提供給后續(xù)光路，從而有效地提高了照明光的利用效率，比現(xiàn)有技術(shù)中使用散射膜散射部分照明光的方法減少了光的損失，降低了能耗，可以有效地提高設(shè)備電池的續(xù)航時(shí)間。

兩塊顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法具體如下，利用兩塊顯示面板顯示圖像內(nèi)容，兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，預(yù)定刷新頻率遠(yuǎn)超過人眼能分辨的刷新頻率，例如，預(yù)定刷新頻率大于2×30Hz＝60Hz，同時(shí)顯示的圖像在水平和垂直方向都交錯(cuò)半個(gè)顯示面板的像素距離，這樣人眼在合成時(shí)，顯示圖像的分辨率就會(huì)增大兩倍。n塊顯示面板時(shí)分復(fù)用 的方法原理同兩塊顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法相似，每塊面板的預(yù)定刷新頻率大于n×30Hz，且每塊顯示面板的圖像在水平和垂直方向交錯(cuò)1/n個(gè)像素，由此圖像分辨率將提高n倍。

本方案中，一方面采用多塊顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法來提高顯示圖像的分辨率，可提供良好的顯示質(zhì)量，另一方面也充分利用了照明光，提高了照明光的利用效率。

方案二：照明模塊使用多塊顯示面板，多塊顯示面板放置于分光器件四周，而且與分光器件成45度角。分光器件不使用偏振分光鏡，僅使用普通分光鏡，如圖5b所示，此處顯示面板可以是兩塊，分光器件可以是普通分光鏡。

光源的照明光通過會(huì)聚鏡后，準(zhǔn)直成為平行光，與分光鏡成45度角射向分光鏡。一部分光被反射到顯示面板1，為顯示面板1提供照明光，另一部分光透射到顯示面板2，為顯示面板2提供照明光。照明光經(jīng)過顯示面板1反射，攜帶圖像的顯示圖像信息，經(jīng)過分光鏡透射，進(jìn)入光傳導(dǎo)單元；另一部分照明光經(jīng)過顯示面板2反射，攜帶圖像的顯示圖像信息，進(jìn)過分光鏡反射，進(jìn)入光傳導(dǎo)單元。由此，顯示圖像的分辨率如同以上方案一中采用時(shí)分復(fù)用的方法將得到提高，但是照明光的利用效率會(huì)低于以上方案一。

方案三：照明模塊使用了多塊OLED面板，多塊OLED面板放置于分光器件四周，而且與分光器件成45度角。如圖5c所示，采用兩塊OLED面板，分光元件采用普通的分光鏡。

兩塊OLED面板所發(fā)出的攜帶圖像的顯示圖像信息的光分別被分光鏡反射和透射，進(jìn)入光傳導(dǎo)單元。使用一個(gè)散射面將由OLED面板發(fā)出的經(jīng)過分光鏡反射和透射到散射面上而沒有利用的光進(jìn)行了散射，使其不會(huì)進(jìn)入傳導(dǎo)光路，避免了對(duì)顯示圖像的造成背景噪聲的影響。

本實(shí)施方式通過采用兩個(gè)OLED面板，提高了顯示設(shè)備的分辨率。

方案四：照明模塊使用了三塊單色OLED面板，如紅、綠、藍(lán)OLED面板，三塊單色OLED面板放置于分光元件四周，而且都與分光元件成45度角。如圖5d所示，三塊單色OLED面板分別發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光， 分光器件采用了帶通的綠色和藍(lán)色彩色分光鏡，分別對(duì)綠色和藍(lán)色光進(jìn)行反射，并透射其他顏色的光。

三種單色OLED面板所發(fā)出的單色圖像經(jīng)過融合，形成彩色圖像，進(jìn)入光傳導(dǎo)單元。三塊單色OLED面板顯示的單色圖像融合形成的彩色圖像分辨率得到提升，理論上分辨率相對(duì)單塊顯示面板而言提升3倍。由于使用了彩色分光元件，光的利用效率能得到提高，能進(jìn)一步降低設(shè)備能耗。

二、光傳導(dǎo)單元

本實(shí)施例中的光傳導(dǎo)單元可以包括以下方案之一。方案一：當(dāng)光傳導(dǎo)單元包括兩個(gè)透鏡時(shí)，至少一個(gè)顯示面板位于一個(gè)透鏡的一倍焦距處，兩個(gè)透鏡之間的距離為兩倍焦距；光調(diào)制元件位于圖像通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)后成像位置的第二預(yù)定距離處。即可以為2個(gè)透鏡組成的4f光學(xué)系統(tǒng)，顯示面板位于前一個(gè)透鏡的1倍焦距處，2個(gè)透鏡之間的距離為2倍焦距，成像面位于后一個(gè)透鏡的1倍焦距處，如圖6a所示。

例如，當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，顯示面板顯示的圖像通過分光器件傳遞給光傳導(dǎo)單元，顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過分光器件照明顯示面板；光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在光調(diào)制元件的第二預(yù)定距離的位置處，從而構(gòu)成集成成像顯示的三維虛擬圖像。即光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，投射到人眼。本實(shí)施例中，光傳導(dǎo)單元將顯示面板的圖像成像到光調(diào)制元件附近，使得顯示面板和光調(diào)制元件組成了一個(gè)集成成像顯示裝置。此結(jié)構(gòu)使得整個(gè)系統(tǒng)更為簡(jiǎn)單，避免了使用多個(gè)光調(diào)制元件，降低了成本，并且縮短了光調(diào)制元件和人眼的距離，有利于提高的用戶的可視角度。

同時(shí)，多個(gè)顯示面板可采用時(shí)分復(fù)用的方式來提高集成成像顯示的分辨率，具體實(shí)施方式如前所述。集成成像顯示內(nèi)容通過分光鏡分別為人眼和攝像頭所捕獲，外界真實(shí)場(chǎng)景圖像同時(shí)也能被人眼和攝像頭所捕獲，實(shí)現(xiàn)了顯示虛擬物體和真實(shí)場(chǎng)景疊加的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示。

方案二：當(dāng)光傳導(dǎo)單元包括一個(gè)透鏡時(shí)，至少一個(gè)顯示面板位于該透鏡的兩倍焦距處；光調(diào)制元件位于圖像通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)后成像位置的第三預(yù)定距離處。例如，由1個(gè)透鏡組成。顯示面板位于透鏡的2倍焦距 處，成像面也位于透鏡2倍焦距處，與微透鏡陣列靠近的位置，如圖6b所示。

需要說明的是，本實(shí)施例中所示的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)可用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，具體地，在將圖6a和圖6b中用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備中的分光鏡改為反光鏡后，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備可變更為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

三、光調(diào)制元件

方案一：光調(diào)制元件為微透鏡陣列

通過光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像到微透鏡陣列附近，形成了一個(gè)集成成像顯示系統(tǒng)。在集成成像顯示中，顯示面板上會(huì)顯示很多元素圖，每一個(gè)元素圖通過對(duì)應(yīng)的微透鏡成像，在空間中形成一個(gè)三維物體光場(chǎng)，人眼通過捕獲這個(gè)三維物體光場(chǎng)，就能感知一個(gè)真實(shí)的三維物體。

本實(shí)施例中，透鏡陣列為平面透鏡陣列。集成成像顯示中的視角會(huì)受限于每一個(gè)元素圖在顯示面板上所能顯示的區(qū)域。通常，每一個(gè)微透鏡在顯示面板上對(duì)應(yīng)一個(gè)顯示區(qū)域，為了防止圖像的重疊，超出這個(gè)顯示區(qū)域的顯示內(nèi)容將會(huì)被舍去，如圖7所示，元素圖不能在邊緣透鏡對(duì)應(yīng)的顯示區(qū)域完整顯示，因此，對(duì)應(yīng)的元素圖的數(shù)量是有限的，在視角以外將不能觀察到集成圖像。

優(yōu)選地，可將平面透鏡陣列變?yōu)榍嫱哥R陣列來解決上述問題，曲面透鏡陣列的邊緣微透鏡對(duì)應(yīng)的顯示區(qū)域?qū)⒃龃?，能完整顯示元素圖，對(duì)應(yīng)的元素圖就能得到增加，故視場(chǎng)角就會(huì)得到很大程度增大，如圖8所示。

方案二：光調(diào)制元件為微孔陣列

本實(shí)用新型中，微透鏡陣列可以使用微孔陣列替代，如圖9所示，形成集成成像顯示系統(tǒng)。

微孔陣列和微透鏡陣列都具有使得特定位置的光線沿著特定的方向傳導(dǎo)的作用。本實(shí)用新型中的微透鏡陣列和微孔陣列可以為由液晶元件構(gòu)成的動(dòng)態(tài)的液晶透鏡或者液晶微孔陣列，這樣通過控制液晶元件使得部分或者全部區(qū)域的微透鏡陣列或者微孔陣列具有折光效果或者沒有折光效果，沒有折光效果時(shí)可成為透明元件，從而可以實(shí)現(xiàn)二維、三維顯示的切 換，或者二維和三維物體的混合顯示。

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的頭戴顯示設(shè)備中，顯示平面二維物體已經(jīng)不能滿足人們的需求。如果需要顯示三維物體，可以通過佩戴于雙目，分別投射兩幅有視差的圖像，形成立體視覺。在現(xiàn)有的三維立體顯示中，都是在左右眼對(duì)應(yīng)的屏幕上顯示有視差的圖像，這樣的圖像通過人腦的處理會(huì)形成三維立體視覺。但是，這種方式會(huì)造成人眼焦點(diǎn)調(diào)節(jié)和匯聚調(diào)節(jié)的矛盾，長(zhǎng)期佩戴會(huì)使眼睛感到疲勞。如圖10所示，在觀看屏幕上一個(gè)二維物體的時(shí)候，每只眼睛的聚焦距離和匯聚距離是一致的，因此長(zhǎng)時(shí)間觀看不會(huì)造成人眼的疲勞；但是在觀看三維物體的情況下，由于兩眼觀看的是有視差的圖像，為了觀看到清晰的圖像，人眼會(huì)調(diào)節(jié)眼睛從而聚焦于屏幕，但是由于視差，人腦會(huì)處理圖像使得三維圖像與屏幕有一定的距離，聚焦距離和匯聚距離不一致，如圖11所示。此時(shí)，人眼的調(diào)節(jié)會(huì)讓雙眼匯聚于這個(gè)三維圖像的位置，由于眼睛的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)在顯示屏幕上，而眼睛的匯聚卻聚焦于空間像點(diǎn)，雙眼在這兩者之間不斷的平衡調(diào)節(jié)、自適應(yīng)，因此，長(zhǎng)期佩戴這種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備會(huì)造成人眼視覺疲勞。

本實(shí)用新型中，集成成像顯示通過微透鏡陣列或者微孔陣列，使得重建的三維物體是由空間上許多點(diǎn)光源組成，這些點(diǎn)光源是由顯示于顯示面板上的圖像通過微透鏡陣列的折光作用會(huì)聚而成，這些點(diǎn)光源組成了一個(gè)三維空間上真實(shí)存在的物體光場(chǎng)分布，就如同人眼觀看到一個(gè)真實(shí)的物體，如圖12所示。集成成像顯示使得人眼的焦點(diǎn)和匯聚完全匹配，不會(huì)帶來因?yàn)殚L(zhǎng)期佩戴設(shè)備而產(chǎn)生的視覺疲勞問題。本實(shí)用新型使用了集成成像顯示的原理，使得每只眼睛所觀看到的三維物體都是由真實(shí)的三維物體光場(chǎng)所組成，就如同人眼觀看外界的真實(shí)場(chǎng)景一樣，因此會(huì)獲得自然的三維顯示，緩解焦點(diǎn)與匯聚調(diào)節(jié)的矛盾，避免了因佩戴顯示設(shè)備而產(chǎn)生的視覺疲勞，從而有益于觀看者的眼部健康。

將本實(shí)用新型用于雙目近眼光場(chǎng)顯示的情形如圖13所示，由于在一定景深范圍內(nèi)提供了連續(xù)的匯聚調(diào)節(jié)，此雙目顯示可以解決普通雙目立體顯示中焦點(diǎn)調(diào)節(jié)與匯聚調(diào)節(jié)矛盾的問題。需要說明的是，在將圖13中用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備中的分光鏡改為反光鏡，且去除攝像頭后，用于增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備可變更為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

需要說明的是，本實(shí)用新型中第一實(shí)施例所示的近眼顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)可用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備及用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

圖14示出了本實(shí)用新型中第二實(shí)施例的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括照明模塊、光傳導(dǎo)單元以及光調(diào)制元件，其中，光調(diào)制元件包括微透鏡陣列或者微孔陣列。

其中，照明模塊包括：至少兩個(gè)顯示面板和分光器件，分光器件包括偏振分光鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，例如，顯示面板為OLED顯示面板，照明模塊不需要有附加的光源。當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明模塊還可以包括：光源和會(huì)聚鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，光調(diào)制元件布置在照明模塊中與各個(gè)顯示面板的第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示。光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，并通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)，即通過中繼光學(xué)系統(tǒng)傳導(dǎo)，投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到疊加到真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過分光器件照明顯示面板，光調(diào)制元件直接位于照明模塊中與各個(gè)顯示面板的第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示。光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，并通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)，即通過中繼光學(xué)系統(tǒng)傳導(dǎo)，投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到疊加到真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示。

在該實(shí)施例中，兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，預(yù)定刷新頻率遠(yuǎn)超過人眼能分辨的刷新頻率，同時(shí)顯示的圖像在水平和垂直方向都交錯(cuò)半個(gè)顯示面板的像素距離，即利用顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法來提高分辨率。例如，兩個(gè)顯示面板的像素位置錯(cuò)開半個(gè)像素，則分辨率可以提高一倍。

該設(shè)備還包括校正模塊，其中，該校正模塊包括：圖像捕獲單元，如攝像頭、分光鏡、校正單元、圖像渲染單元和光源控制單元。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，光調(diào)制元件直接在照明模塊中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，并通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)，虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)場(chǎng)景圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像疊加生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單元對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過分光器件照明顯示面板，光調(diào)制元件直接位于照明單元中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，并通過光傳導(dǎo)單元傳導(dǎo)，虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)場(chǎng)景圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像疊加生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單元對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。

本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中的照明模塊的實(shí)現(xiàn)方案可以采用以上本實(shí)用新型的第一實(shí)施例中照明模塊的各種實(shí)現(xiàn)方案。

本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中的光傳導(dǎo)單元的實(shí)現(xiàn)方案可以采用以上本實(shí)用新型的第一實(shí)施例中光傳導(dǎo)單元的各種實(shí)現(xiàn)方案。

需要說明的是，本實(shí)用新型中第二實(shí)施例所示的用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)可用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，具體地，在將圖14中用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備中的分光鏡改為反光鏡，且去除攝像頭之后，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備可變更為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

圖15示出了本實(shí)用新型中第三實(shí)施例的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。該設(shè)備包括：照明模塊以及光調(diào)制元件，其中，光調(diào)制元件包括微透鏡陣列或者微孔陣列。

其中，照明模塊包括：至少兩個(gè)顯示面板和分光器件；分光器件包括偏振分光鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，例如，顯示面板為OLED顯示面板，照明模塊不需要附加的光源。當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明模塊還包括：光源和會(huì)聚鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，光調(diào)制元件在照明模塊中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，進(jìn)而投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到疊加到真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過分光器件照明顯示面板，光調(diào)制元件在照明模塊中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，進(jìn)而投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到疊加到真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示。

在該實(shí)施例中，兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，預(yù)定刷新頻率遠(yuǎn)超過人眼能分辨的刷新頻率，同時(shí)顯示的圖像在水平和垂直方向都交錯(cuò)半個(gè)顯示面板的像素距離，即利用顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法來提高分辨率。例如，兩個(gè)顯示面板的像素位置錯(cuò)開半個(gè)像素，則分辨率可以提高一倍。

對(duì)比以上本實(shí)用新型的第一實(shí)施例和第二實(shí)施例，此實(shí)施例省去了光傳導(dǎo)單元，使得設(shè)備更為緊湊，可用于某些對(duì)空間尺寸有限制的情況。

該顯示設(shè)備還包括校正模塊，其中，校正模塊包括：圖像捕獲單元，如攝像頭、分光鏡、校正單元、圖像渲染單元和光源控制單元。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，光調(diào)制元件位于照明模塊中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)場(chǎng)景圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像疊加生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單 元對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過分光器件照明顯示面板，光調(diào)制元件直接位于照明模塊中與顯示面板第一預(yù)定距離的位置處，以形成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡分別進(jìn)入人眼和圖像捕獲單元。人眼和圖像捕獲單元能同時(shí)獲取外界真實(shí)場(chǎng)景圖像。圖像捕獲單元能夠接收同人眼觀察到的相同的圖像內(nèi)容，即三維虛擬圖像及外界真實(shí)圖像疊加生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示圖像，通過校正單元對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正，通過圖像渲染單元對(duì)校正后的三維虛擬圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)重新渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。

本實(shí)用新型第三實(shí)施例中的照明模塊的方案可以采用以上本實(shí)用新型第一實(shí)施例中照明模塊的各種方案。

需要說明的是，本實(shí)用新型中第三實(shí)施例所示的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)可用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備，具體地，在將圖15中用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備中的分光鏡改為反光鏡，且去除攝像頭之后，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備可變更為用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

圖16示出了本實(shí)用新型中第四實(shí)施例的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。該顯示設(shè)備包括照明模塊和光調(diào)制元件；可選地，當(dāng)人眼的觀看位置在照明模塊出射光線的光路上時(shí)，無需其他元件；可選地，當(dāng)人眼的觀看位置與照明模塊出射光線的光路成角度時(shí)，需要反射鏡，圖16示出了人眼的觀看位置與照明模塊出射光線的光路成90度時(shí)的設(shè)置方式；來自照明模塊的圖像通過光調(diào)制元件形成集成成像顯示的三維虛擬圖像；反射鏡布置于照明模塊的對(duì)端，將三維虛擬圖像導(dǎo)向人眼。該顯示設(shè)備還包括校正模塊，校正模塊包括：圖像捕獲單元、圖像渲染單元和光源控制單元，圖像捕獲單元獲取來自反射鏡的三維虛擬圖像；圖像渲染單元對(duì)三維虛擬圖像進(jìn)行校正處理后進(jìn)行渲染，并通過照明模塊進(jìn)行傳導(dǎo)；光源控制單元根據(jù)校正后的三維虛擬圖像對(duì)光源發(fā)射光線的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

即在本實(shí)用新型上述三個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上，去掉圖像捕獲單元以及圖 像校正單元，將分光鏡改為反射鏡，三維圖像信息的虛擬物體光場(chǎng)將僅由人眼所捕獲。以由第一實(shí)施例改造的方案為例敘述如下，第二實(shí)施例和第三實(shí)施例也可以通過相同改造得到類似的用于虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示設(shè)備。

如圖16所示，該顯示設(shè)備包括：照明模塊、光傳導(dǎo)單元以及光調(diào)制元件，其中，光調(diào)制元件包括微透鏡陣列或者微孔陣列。

其中，照明模塊包括：至少兩個(gè)顯示面板和分光器件，分光器件具體包括偏振分光鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，例如，顯示面板為OLED顯示面板，照明模塊不需要有附加的光源。當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明模塊還包括：光源和會(huì)聚鏡。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，顯示面板顯示的圖像通過分光器件傳遞給光傳導(dǎo)單元，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元件的第二預(yù)定距離的位置處，從而構(gòu)成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過光線分光器件照明顯示面板，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元件的第二預(yù)定距離的位置處，從而構(gòu)成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，投射到人眼。通過本實(shí)施例，人眼能觀察到虛擬三維物體，從而實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示。

在該實(shí)施例中，兩個(gè)顯示面板以大于預(yù)定刷新頻率來切換顯示圖像，預(yù)定刷新頻率遠(yuǎn)超過人眼能分辨的刷新頻率，同時(shí)顯示的圖像在水平和垂直方向都交錯(cuò)半個(gè)顯示面板的像素距離，即利用顯示面板時(shí)分復(fù)用的方法來提高分辨率。例如，兩個(gè)顯示面板的像素位置錯(cuò)開半個(gè)像素，則分辨率可以提高一倍。

該顯示設(shè)備包括校正模塊，校正模塊包括：圖像捕獲單元、反射鏡、圖像渲染單元和光源控制單元。

當(dāng)顯示面板是自發(fā)光顯示面板時(shí)，顯示面板顯示的圖像通過分光器件傳遞給光傳導(dǎo)單元，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元 件的第二預(yù)定距離的位置處，從而構(gòu)成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為三維虛擬圖像的虛擬物體光場(chǎng)，顯示的虛擬物體光場(chǎng)通過反射鏡進(jìn)入人眼。通過圖像渲染單元進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。

當(dāng)顯示面板是非自發(fā)光顯示面板時(shí)，照明光通過光線分光器件照明顯示面板，光傳導(dǎo)單元將顯示面板顯示的圖像成像在與光調(diào)制元件的第二預(yù)定距離的位置處，從而構(gòu)成集成成像顯示，光調(diào)制元件將顯示面板顯示的圖像處理為虛擬物體光場(chǎng)，顯示的虛擬物體光場(chǎng)通過分光鏡進(jìn)入人眼。通過圖像渲染單元進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)顯示的虛擬物體進(jìn)行調(diào)整的目的。本實(shí)用新型第四實(shí)施例中的照明模塊的方案可以采用以上本實(shí)用新型第一實(shí)施例中照明模塊的各種方案。

本實(shí)用新型第四實(shí)施例中的光傳導(dǎo)單元的方案可以參照以上本實(shí)用新型第一實(shí)施例中光傳導(dǎo)單元的各種方案。

在本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施例中，詳述了三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的基本繪制流程，如圖17所示，圖像捕獲單元獲取外界真實(shí)圖像和三維虛擬圖像的疊加圖像；隨后，將所捕獲的圖像輸入處理單元中，對(duì)新的顯著性物體進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)原先的物體進(jìn)行跟蹤；然后對(duì)新的顯著性物體進(jìn)行識(shí)別；通過GPS和運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行新的顯著性物體的核實(shí)；然后為新的顯著性物體產(chǎn)生三維虛擬圖像模型，包括文字或者圖像；根據(jù)跟蹤數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整三維虛擬圖像的位置；并對(duì)原先物體的區(qū)域進(jìn)行對(duì)比度計(jì)算；根據(jù)對(duì)比度調(diào)整三維虛擬圖像的色彩、大小、形狀；進(jìn)而對(duì)所有的三維虛擬圖像進(jìn)行三維圖像渲染；通過顯示單元將所渲染的三維虛擬圖像疊加到真實(shí)場(chǎng)景中。

圖18為本實(shí)用新型一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的三維增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引擎的流程示意圖。用戶可以根據(jù)需要選擇合適的三維增強(qiáng)模式，三維增強(qiáng)模式包括前述基本繪制模式、智能視線跟蹤模式或特定類別模式。在基本繪制模式下，場(chǎng)景中的所有顯著物體都將被檢測(cè)和識(shí)別，然后送入繪制模塊進(jìn)行自適應(yīng)繪制。在智能視線跟蹤模式下，系統(tǒng)將識(shí)別當(dāng)前用戶的視線方向，根據(jù)視線方向確定場(chǎng)景中待增強(qiáng)的區(qū)域，然后檢測(cè)識(shí)別這個(gè)區(qū)域的顯著物體并進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)顯示。在特定類別顯示模式下，用戶可以設(shè)定自己感興趣的 類別，比如場(chǎng)景中的酒店、電影院、銀行、著名景點(diǎn)等，然后根據(jù)用戶的選擇檢測(cè)場(chǎng)景中特定類別的內(nèi)容并進(jìn)行自適應(yīng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。除了以上3種模式外，還可以設(shè)計(jì)出其他的增強(qiáng)模式。本實(shí)用新型提供了多種三維增強(qiáng)模式供用戶選擇使用。模式選擇接口可以采用菜單選擇或是快捷命令方式，如通過預(yù)定的快捷的語音命令來設(shè)定三維增強(qiáng)模式。

在本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施例中，提供了三維光場(chǎng)的基本渲染流程。在實(shí)際應(yīng)用中，需要兩個(gè)上述近眼顯示設(shè)備(也可以成為近眼光場(chǎng)顯示器)工作，這兩個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器分別對(duì)應(yīng)AR顯示器或VR顯示器的左眼和右眼的顯示器，分別用于顯示左眼和右眼看到的圖片，因此需要對(duì)兩個(gè)近場(chǎng)顯示器的渲染內(nèi)容進(jìn)行關(guān)聯(lián)調(diào)整。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以基于兩個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器之間的間距對(duì)兩個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器渲染內(nèi)容的位置和角度進(jìn)行調(diào)整。如圖19所示，具有兩個(gè)上述近眼光場(chǎng)顯示器的顯示設(shè)備確定需要疊加的三維模型信息，獲取每個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器的參數(shù)，其中，獲取的參數(shù)包括以下至少之一：每個(gè)二維面板像素間距、微透鏡陣列間距、面板和微透鏡間距等。該顯示設(shè)備還獲取左右眼近眼光場(chǎng)顯示器的間距，以便和觀看者的瞳距進(jìn)行匹配。該顯示設(shè)備根據(jù)左右兩個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器的間距設(shè)置三維繪制引擎中左右兩個(gè)虛擬相機(jī)的位置，將待繪制的三維模型放到三維繪制引擎中，分別根據(jù)每個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器的參數(shù)設(shè)置虛擬相機(jī)的參數(shù)，設(shè)置的參數(shù)包括分辨率和視場(chǎng)角等。然后，分別對(duì)左右兩個(gè)虛擬相機(jī)，根據(jù)微透鏡下像素分布繪制多角度的圖像，分別對(duì)左右相機(jī)的多個(gè)角度的圖像進(jìn)行交織融合，生成兩個(gè)元素圖像陣列(elemental image array)，將交織融合后的左右兩個(gè)元素圖像陣列分別送到左右兩個(gè)近眼光場(chǎng)顯示器中進(jìn)行顯示。

以上所述僅是本實(shí)用新型的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。