通过提供多个瞳孔内视差视图在多个深度平面上呈现图像内容的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种头戴式显示系统，包括：光源，其包括多个空间上不同的光输出位置；以及空间光调制器，其被配置为接收来自所述光源的所述光输出位置的光并调制所接收的光以形成虚拟对象的图像；其中，所述显示系统被配置为通过在闪烁融合阈值内将所述虚拟对象的所述图像的组注入到观看者的眼睛中而在多个深度平面中的一个深度平面上显示所述虚拟对象，其中，每个所述深度平面位于沿所述观看者的光学轴的不同深度平面距离处，其中，注入所述图像的组包括通过基于所述深度平面距离而选择所述光输出位置中的激活的光输出位置之间的横向间隔，将来自所述光源的光的路径改变到所述空间光调制器，并且其中，所述横向间隔对应于用于形成一组图像中的不同图像的不同光束之间的角度间隔，其中，与较远深度平面相比，较近深度平面的所述角度间隔较大。2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示系统被配置为在时间上多路复用各个图像的显示。3.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示系统被配置为在空间上多路复用所述图像的显示。4.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示系统被配置为在时间上多路复用多个在空间上多路复用的图像的显示。5.根据权利要求1所述的显示系统，还包括：波导，其被配置为从所述空间光调制器接收用于形成所述图像的光，所述波导包括耦入光学元件和耦出光学元件，其中，所述耦入光学元件被配置为将所述光耦入到所述波导中，所述耦出光学元件被配置为将来自所述波导的所述光耦出至所述观看者的所述眼睛中。6.根据权利要求5所述的显示系统，其中，所述波导为多个波导中的一者，其中，每个波导被配置为输出具有与所述多个波导中的其他波导不同的分量颜色的光。7.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述光源包括多个选择性激活的发光区域。8.根据权利要求7所述的显示系统，其中，所述光源包括发光二极管阵列和空间光调制器中的至少一者。9.根据权利要求8所述的显示系统，其中，所述发光二极管阵列包括有机发光二极管阵列或无机发光二极管阵列。10.根据权利要求8所述的显示系统，其中，所述空间光调制器光源包括液晶阵列或数字光处理(dlp)芯片。11.根据权利要求7所述的显示系统，其中，所述显示系统被配置为在将所述图像中的至少一者注入到所述眼睛中期间改变激活的发光区域的位置。12.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述光源包括：光发射器；以及致动器，其被配置为沿不同路径将光引导到所述空间光调制器。13.根据权利要求12所述的显示系统，其中，所述致动器是双轴振镜。14.根据权利要求12所述的显示系统，其中，所述光源包括光纤扫描器。15.根据权利要求1所述的显示系统，其中，被配置为调制来自所述光源的光的所述空
间光调制器包括lcos面板。16.根据权利要求1所述的显示系统，进一步包括：眼睛跟踪传感器，其被配置为跟踪所述眼睛的注视，其中，所述显示系统被配置为：使用所述眼睛跟踪传感器确定所述眼睛的注视；以及基于所确定的所述眼睛的注视选择所述图像的内容。17.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述显示系统被配置为使所述光源的光输出位置与由所述空间光调制器提供的图像内容同步。18.根据权利要求1所述的显示系统，进一步包括：光学机构，其被配置为以不同的角度将来自所述空间光调制器的不同位置的光引导至投射光学器件，所述投射光学器件被配置为向所述观看者的所述眼睛输出光。19.根据权利要求18所述的显示系统，其中，所述光学机构包括棱镜或透镜结构中的一者或多者。20.根据权利要求19所述的显示系统，其中，所述透镜结构是微透镜阵列。21.一种用于显示图像内容的方法，所述方法包括：提供空间光调制器；提供光源，所述光源被配置为从多个不同的光输出位置向所述空间光调制器输出光；通过在闪烁融合阈值内在时间上顺序地将虚拟对象的图像的组注入到观看者的眼睛中而在深度平面上显示所述虚拟对象，其中，所述图像中的每一者通过以下方式形成：将来自所述光源的光输出到所述空间光调制器，其中，所述光从所述光源的一个或多个相关联的光输出位置输出；使用所述空间光调制器调制所述光以形成与所述一个或多个相关联的光输出位置对应的图像；以及将调制的光传播到所述眼睛，其中，用于每个图像的所述一个或多个相关联的光输出位置不同于用于所述图像中的其他图像的所述一个或多个相关联的光输出位置，其中，注入所述图像的组包括基于沿所述观看者的光学轴的所述深度平面的距离而选择所述光输出位置中的激活的光输出位置之间的横向间隔；以及在另一深度平面上显示所述虚拟对象，其中，在所述另一深度平面上显示所述虚拟对象包括：基于沿所述观看者的所述光学轴的所述另一深度平面的距离而选择所述光输出位置中的激活的光输出位置之间的另一横向间隔，其中，所述另一横向间隔对应于用于形成不同的图像的不同光束之间的角度间隔，其中，与较远深度平面相比，较近深度平面的所述角度间隔较大。22.根据权利要求21所述的方法，其中，形成所述视差上不同的图像中的每一者的光线是准直的，其中，所述深度平面小于光学无限远。23.根据权利要求21所述的方法，其中，在低于所述观看者的闪烁融合阈值的时间帧内执行注入所述图像的组。24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述闪烁融合阈值是1/60秒。25.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：眼睛跟踪传感器，其被配置为跟踪所述
眼睛的注视，其中，显示所述虚拟对象包括：使用所述眼睛跟踪传感器确定所述眼睛的注视；以及基于所确定的所述眼睛的注视选择所述图像的内容。26.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：投射光学器件，其被配置为将来自所述空间光调制器的调制光引导至所述眼睛。27.根据权利要求21所述的方法，其中，用于所述图像的所述一个或多个相关联的发光区域部分地重叠。28.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：在将所述图像中的至少一者注入到所述眼睛中期间改变所述一个或多个相关联的发光区域的位置。29.一种显示系统，包括：光源，其包括多个空间上不同的光输出位置；以及空间光调制器，其被配置为调制来自所述光源的光，其中，所述显示系统被配置为通过在闪烁融合阈值内在时间上顺序地将虚拟对象的图像的组注入到所述眼睛中，在深度平面上显示所述对象，其中，注入所述图像的组包括随着所述对象距所述观看者的感知距离的减小，通过激活所述光输出位置中的不同光输出位置以增加用于形成所述图像的组中的所述图像的光束之间的角度间隔，将来自光源的光的路径改变到所述头戴式显示器的所述空间光调制器。30.一种用于显示图像内容的方法，所述方法包括：提供头戴式显示器，所述显示器包括：空间光调制器，其被配置为调制光以形成图像；以及光源，其被配置为将光引导到所述空间光调制器，其中，所述光源包括多个选择性激活的发光区域；通过在闪烁融合阈值内将来自所述显示器的虚拟对象的图像的组注入到观看者的眼睛中而在深度平面上显示所述虚拟对象，其中，注入所述图像的组包括：随着所述对象距所述观看者的感知距离的减小，通过针对每个图像激活不同的发光区域以增加用于形成所述图像的组中的所述图像的光束之间的角度间隔，将来自光源的光的路径改变到所述头戴式显示器的所述空间光调制器。31.根据权利要求30所述的方法，其中，注入所述图像的组包括在时间上顺序地将所述图像中的各个图像注入到观看者的眼睛中。32.根据权利要求30所述的方法，其中，注入所述图像的组包括同时注入所述图像中的多个图像。33.根据权利要求32所述的方法，其中，注入所述图像的组包括在时间上顺序地注入，且每次注入多个图像。34.根据权利要求30所述的方法，其中，形成所述图像的所述光束是准直的。35.根据权利要求30所述的方法，其中，形成所述图像的所述光束具有发散的波前。36.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：在将所述图像中的至少一者注入到所述眼睛中期间抖动所述光输出位置。

技术总结
本发明涉及通过提供多个瞳孔内视差视图在多个深度平面上呈现图像内容的系统和方法。增强现实显示系统被配置为将多个视差上不同的瞳孔内图像引导至观看者眼睛中。视差上不同的瞳孔内图像提供虚拟对象的不同视差视图且从不同角度照射到瞳孔上。总体上，依赖于瞳孔内图像间的视差差异量，形成图像的光的波前近似于连续发散波前且为用户提供可选择的适应提示。使用从不同位置输出用于不同图像的光的光源选择视差差异量，其中光输出位置的空间差异提供光进入眼睛所取的路径的差异，这进而提供不同的视差差异量。有利地通过视差差异的适当选择改变波前发散和提供给用户眼睛的适应提示，视差差异的适当选择通过选择光输出的位置之间的空间间隔的量设定。置之间的空间间隔的量设定。置之间的空间间隔的量设定。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：奇跃公司
技术研发日：2017.10.20
技术公布日：2022/11/15