[发明专利]一种超多视点显示系统

说明书

一种超多视点显示系统，包括光源，用于产生入射光束；光学调制装置，用于接收光源产生的入射光束，将入射光束转换成多束视点光束，并将所述多束视点光束入射至光学融合器，其中，所述多束视点光束携带不同的视点图案；所述光学融合器用于将多束视点光束分别汇聚到多个视点；所述多个视点相互分离，并且相互之间的距离小于人眼瞳孔的直径。本发明提供的超多视点显示方法及系统，能够提供多束视点光束进而使人眼产生三维立体视觉，而且利用能够汇聚于一点的光源，能够大大拓展该显示系统的景深，使得在头戴式三维显示设备的有限体积内，提供始终清晰并且景深较深的三维立体影像。而且能够防止用户恶心、头晕、假三维感知等症状，有效解决了AC矛盾。

技术领域

本发明实施例涉及三维视觉显示系统，特别是涉及一种超多视点显示系统。

背景技术

我们生活在三维世界里，我们的双眼不仅能感知物体的色彩、明暗，同时还能感知到物体的远近，感知三维空间中物体的相互位置关系。然而，在信息通信技术高速发展的今天，我们所接触到的各种信息显示设备大多都是通过二维图像呈现在我们眼前，我们无法通过双眼的直接观测来感知显示的三维物体。因此，研究一种可直接观看、交互的3D显示技术，一直是信息显示技术领域研究人员长期的奋斗目标。三维显示利用双眼视差产生的三维立体逼真图像，与二维显示相比，三维显示更具有深度感、层次感以及真实感，使观众通过视觉感知产生生理愉悦。三维显示在虚拟现实和增强现实、3D电视,3D电影，甚至军事、医疗、航天等领域都有广泛的应用。而其中的增强现实被认为是基于智能手机后的下一代产业变革。

随着技术的发展，增强现实在很多领域都有广泛的应用，关于一些可穿戴的AR(Augmented Reality)设备在市场上也很常见，如微软的HoloLens， Magic Leap，Googleglass等。但事实上，增强现实仍然不是十分成熟，存在一些问题，比如设备重，低功大，出瞳小以及调焦辐辏矛盾 (Accomodation-convergence conflict，AC)。AC矛盾是指用户在观看时，每只眼球需要调焦在显示屏像的位置以清晰观察到显示画面，而渲染的虚拟三维物体可能是偏离屏幕拥有一定纵深的，此时双眼的辐辏距离也会相应地偏离屏幕像，造成调焦距离和辐辏距离的不一致，长期观看后会感到疲惫甚至产生头晕、恶心等不适症状。

为了消除视觉疲劳，给用户带来更好的体验，现有多种不同的解决方案。

麦克斯韦显示技术(Maxwellian View)体现了一种通过去除晶状体调节来解决AC矛盾的方法。麦克斯韦显示设备的基本思想是产生理想的光束，并将这些光束投射到用户的眼睛中，以便生成虚拟现实。麦克斯韦显示技术中，较细的光束将图像信息通过瞳孔并直接投影到视网膜上。每个像素点发出的光线通过水晶体，这使得投影图像独立于眼睛晶状体的调焦，因此麦克斯韦显示扩展了图像自由度，在一定的范围内，我们不管怎样调焦都可以看到一个清晰的图像，因此可以解决AC矛盾。

特别地，在麦克斯韦显示设备中，通过非常窄，例如，直径小于0.5mm 的光束将图像的每个像素投射到用户的眼睛中，从而使图像的像素总是聚焦在视网膜上。另一个优点是，麦克斯韦显示设备所需的主要组件仅仅主要是扫描显示组件和反射器，这使得整个设备比较紧凑。

然而，窄投影光束也限制了该显示设备中的眼动框。因此，当眼睛转动到不同角度时，投射到眼睛中的图像将丢失。这对消费品而言是不合适的。