[发明专利]具有扩展的调节范围调整的近眼显示器

说明书

近眼显示器系统(100)包括用于显示包括基元图像(122)阵列的近眼光场帧(120)的显示面板(118)和用于追踪用户眼睛(132)的姿态的眼睛追踪组件(106、108)。系统进一步包括小透镜阵列(124)和渲染组件(104)以基于用户眼睛的姿态来调整集成光场帧(120)中的基元图像(122)阵列的焦点。一种方法，包括：使用近眼显示器系统(100)的眼睛追踪组件(106、108)确定用户眼睛的姿态并且基于该姿态来确定形成集成光场帧(120)的基元图像阵列的期望的焦点。方法进一步包括基于该姿态来改变从小透镜阵列(124)投射出的光的焦距。

背景技术

头戴式显示器(HMD)和其他近眼显示器系统可以利用集成光场(integrallightfield)显示器或其他计算显示器来提供三维(3D)图形的有效显示。通常，集成光场显示器采用一个或多个显示面板和叠加在一个或多个显示面板上的小透镜、针孔或其他光学特征的阵列。渲染系统渲染基元图像(elemental image)阵列，其中每一个基元图像表示来自对应的视角或虚拟相机位置的物体或场景的图像或视图。因为分辨率与小透镜的密度成比例，所以这样的集成光场显示器通常表现出在分辨率与调节(accommodation)范围之间的折衷。因此，为了提供令人满意的分辨率，采用集成光场显示器的常规近眼显示器系统通常具有限制显示器分辨率的低密度的大尺寸的小透镜或具有限制调节范围的高密度的小尺寸的小透镜。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开并且使本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员是显而易见的。在不同附图中相同的附图标记的使用指示相似或完全相同的项。

图1是图示出根据一些实施例的、采用眼睛追踪和对应的基元图像移位以提供动态焦距调整的近眼显示器系统的图。

图2是图示出根据一些实施例的、图1的近眼显示器系统中的动态焦距调整的示例的图。

图3是图示出根据一些实施例的、图1的近眼显示器系统中的动态焦距调整的附加示例的图。

图4是图示出根据一些实施例的、用于图1的近眼显示器系统中的动态焦距调整的方法的流程图。

图5是图示出根据一些实施例的、图1的近眼显示器系统中的动态调节范围调整的示例的图。

图6是图示出根据一些实施的、用于图1的近眼显示器系统中的动态焦距调整的示例变焦小透镜阵列的图。

具体实施方式

图1-6图示出用于近眼显示器系统中的基于用户眼睛姿态的动态焦距和调节范围调整的示例方法和系统。在至少一个实施例中，近眼显示器系统采用计算显示器向用户显示影像的集成光场帧以向用户提供沉浸式虚拟现实(VR)或增强现实(AR)体验。每一个集成光场帧由基元图像阵列组成，其中每一个基元图像表示来自不同对应视点的物体或场景的视图。小透镜阵列叠加在显示面板上并且操作以将基元图像阵列作为单个自由立体(autostereoscopic)图像呈现给用户。

因为计算显示器的分辨率与小透镜尺寸与小透镜焦距的比率成比例，所以使用大的小透镜来增加分辨率的尝试通常导致减少的焦距和调节范围，反之亦然。为了在不相应减小调节范围的情况下提供改进的分辨率，在至少一个实施例中，本文描述的近眼显示器系统利用动态技术，其中眼睛追踪组件被用于确定用户眼睛的当前姿态(位置和/或旋转)并且基于该当前姿态，确定要施加到可变率(variable-index)材料的电压，通过所述电压使从小透镜投射出的光的焦距改变以基于用户眼睛的当前姿态来改变图像中的对焦部分被感知的方式。作为示例，材料的折射率可以初始地被设置以生成可以在其内以对焦方式感知物体的第一调节范围。随后，材料的折射率可以改变以生成可以在其内以对焦方式感知物体的第二调节范围。随着用户的注视改变，材料的折射率被改变以动态地调整可以在其内以对焦方式感知物体的调节范围。因此，响应于用户眼睛的姿态的改变而动态地改变折射率并转变调节范围有效地提供了大的调节范围而不需要相应减少近眼显示器系统的分辨率。