[发明专利]近眼光场显示装置

说明书

本发明提供了一种近眼光场显示装置。该近眼光场显示装置包括微显示器、空间光调制器和成像元件，上述微显示器用于显示多幅二维图像，由于上述空间光调制器能够调整所述图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的所述图像光具有不同的传播方向，上述成像元件能够将被空间光调制器调整的图像光会聚到人眼位置，调整后的二维图像光经成像元件在人眼处会聚形成高密度视点，这些视点在人眼位置处密集排布，由于上述视点间距小于人眼瞳孔直径，从而使得超过两个以上视点进入人眼，产生单眼视觉深度线索，有效地解决了视觉辐辏调节冲突问题。

技术领域

本申请涉及3D显示领域，具体而言，涉及一种近眼光场显示装置。

背景技术

传统的3D显示包括近眼双目视差显示、裸眼式双目视差显示和多视点显示，这些显示技术由于缺少足够的视差图像导致两个问题，第一是视觉辐辏冲突问题(accommodation-vergence conflict)，即人们感知3D效果是通过在人的左右眼形成不同的视差图像而产生，当人眼观看3D图像时，由晶状体调节产生的聚焦(accomodation)深度一直固定的显示屏上，而由眼部运动产生的会聚(vergence)深度会随着3D物体的空间位置而变化，这就导致聚焦深度与会聚深度不一致，从而引起视觉疲劳。第二个问题是缺少足够的运动视差，这导致当人们在移动过程中，观看的3D图像一直不变，或者变化不连续，从而降低了3D观看效果的真实性。

为解决传统3D显示技术中视觉辐辏调节冲突问题，实现真实的3D观看效果，日本东京大学的研究人员提出了高密度方向显示(High-density directional display)技术。所谓高密度方向显示，即所显示的图像具有方向性，相邻方向光之间的夹角非常小，使得有两个以上的光线通过空间中3D图像的某一点并同时进入到单个瞳孔，这样观看者可聚焦于空间中3D图像的这一点而不再像传统3D显示技术中只能聚焦在显示屏上，从而解决了传统3D显示技术的视觉辐辏调节冲突问题。由于高密度方向显示技术在空间中可形成连续的视差图像，所以当人眼移动时，视网膜图像的变化也是平滑无跳跃的，所以可实现真实的3D观看效果。

传统的近眼显示装置大都存在视觉辐辏调节冲突问题，为了解决此问题，人们提出了多焦面近眼显示技术，然而其缺点是体积比较庞大。也有人提出了近眼集成成像显示技术，然后会降低3D图像的分辨率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种近眼光场显示装置，以解决现有技术中的近眼显示装置存在视觉辐辏调节冲突问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种近眼光场显示装置，包括：微显示器，用于显示多幅二维图像，二维图像由图像光组成；空间光调制器，位于微显示器的一侧，用于调整图像光的偏转角度，使至少两幅二维图像的图像光具有不同的传播方向；成像元件，位于空间光调制器的一侧，用于将调整后的图像光聚焦在人眼的不同位置形成视点，各视点之间的间距小于人眼瞳孔直径。

进一步地，近眼光场显示装置还包括光波导元件，光波导元件位于微显示器的一侧，空间光调制器位于光波导元件外部或光波导元件内部，光波导元件用于传递图像光。

进一步地，光波导元件为全反射型波导。

进一步地，微显示器用于时序显示二维图像，空间光调制器包括：耦入空间光调制器，位于光波导元件的一侧表面或光波导元件内部，用于将图像光耦合进入光波导元件；耦出空间光调制器，位于光波导元件的一侧表面或光波导元件内部，与微显示器同步时序切换，以输出不同方向的图像光。

进一步地，耦入空间光调制器和耦出空间光调制器分别独立地选自反射式空间光调制器和透射式空间光调制器中的任一种。

进一步地，光波导元件具有入光面和出光面，入光面和出光面为光波导元件的同一侧表面，或入光面和出光面分别为光波导元件的相对的两侧表面，微显示器靠近入光面设置，成像元件靠近出光面设置。