CN117664924A - 一种显示模组、光学显示系统、终端设备及成像方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示模组、光学显示系统、终端设备及成像方法。用于解决现有技术中图像显示存在分辨率损失的问题。应用于抬头显示设备HUD、近眼显示NED设备或车载显示等。显示模组包括:光源组件用于分时发射第一光束及第二光束,第一光束和第二光束的出射位置不同。光学整形组件用于调整第一光束的指向得到第三光束以及调整第二光束的指向得到第四光束。光调制组件用于对第三光束进行调制得到携带第一图像信息的第一图像光、以及对第四光束进行调制得到携带第二图像信息的第二图像光。反射组件用于将第一图像光反射至观察者的左眼成像及将第二图像光反射至观察者的右眼成像。光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间。如此可避免损失图像的分辨率。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,尤其涉及一种显示模组、光学显示系统、终端设备及成像方法。
背景技术
三维(three dimensional,3D)显示可以给观察者很强的立体逼真感,而且会增加显示景深以及提升显示内容的丰富性。通常3D技术的实现是基于左眼和右眼两组图像信息,并将其投影到荧幕之上,观测者使用偏振光眼镜来分离图像信息,使得左眼获取一组图像信息,右眼获取另外一组图像信息。
随着3D显示技术的发展,裸眼3D显示技术(或称为视差屏障或视差障栅技术)已成为研究的热点之一。目前裸眼3D显示技术可以在不借助偏振光眼镜等外部工具,通过光屏障技术实现立体视觉效果。然而,基于光屏障技术显示的3D图像会造成分辨率的损失。
综上所示,如何在不损失分辨率的情况下实现图像显示,是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种显示模组、光学显示系统、终端设备及成像方法,用于减小或消除显示的图像存在分辨率损失的问题。
第一方面,本申请提供一种显示模组,该显示模组包括光源组件、光学整形组件、光调制组件和反射组件,光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间。光源组件用于分时发射第一光束及第二光束,第一光束和第二光束的出射位置不同。光学整形组件用于调整第一光束的指向得到第三光束,以及调整第二光束的指向得到第四光束。光调制组件用于对第三光束进行调制得到携带第一图像信息的第一图像光、以及对第四光束进行调制得到携带第二图像信息的第二图像光。反射组件用于将第一图像光反射至观察者的左眼成像,以及将第二图像光反射至观察者的右眼成像。
基于上述显示模组,由于光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间,光源组件可以与光学整形组件配合生成方向性背光,光调制组件通过时分的方式加载第一图像信息或第二图像信息,观察者单眼即可看到光调制组件的所有像素调制的第一图像信息或第二图像信息,因此,可以减小或避免显示的图像的分辨率的损失。进一步,第一图像光在左眼成像,第二图像光在右眼成像,观察者可以观察到不同的视差图像,若第一图像信息和第二图像信息不同,可获得立体的3D图像效果。
在一种可能的实现方式中,光源组件包括光源阵列,光源阵列包括第一光源和第二光源。光源组件用于根据接收到的第一控制信号,在第一时段第一光源发射第一光束、及在第二时段第二光源发射第二光束。
通过光源阵列可以实现在眼盒中多视区的划分,使观察者在眼盒的不同位置都能进行观看。
进一步,可选的,第一控制信号包括第一光源的位置信息、及第二光源的位置信息。
在一种可能的实现方式中,光源阵列中的光源呈平面分布。
通过平面分布的光源阵列可以减小显示模组的厚度,而且便于密集的光源阵列的加工。
在另一种可能的实现方式中,光源阵列中的光源呈曲面分布。
通过曲面分布的光源阵列可以使得观察者在边缘和中央看到的图像基本一致,从而可以扩大显示模组的眼盒范围。
在又一种可能的实现方式中,光源阵列中的光源呈多边行分布。
通过多边形分布的光源阵列可以在尽可能减小显示模组的厚度的情况下,使得观察者在边缘和中央看到的图像尽可能一致,从而可以扩大显示模组的眼盒范围。
在一种可能的实现方式中,光源组件包括面光源和光阀;面光源用于发射面光束;光阀用于根据接收到的第二控制信号,在第三时段打开第一位置的光阀,面光束中的第一光束经第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀,面光束中的第二光束经第二位置射出。
进一步,可选的,第二控制信号包括光阀的第一位置信息、及光阀的第二位置信息。
通过光阀配合面光源可实现调制精度较高的像素化光源,使得在眼跟踪状态下,第一光束和第二光束的切换更平滑,观察者在眼盒内移动观察到的图像闪烁更少、更加稳定;且通过控制光阀开启的宽度,能够精准匹配更大的观看深度范围。
进一步,面光源可以为平面型面光源,和/或,光阀可以为平面型光阀。
通过平面型面光源和/或平面型光阀有助于减小显示模组的厚度。
在一种可能的实现方式中,光学整形组件包括透镜阵列。进一步,透镜阵列中的透镜呈平面分布。
通过平面分布的透镜阵列,可以进一步减小显示模组的厚度。而且,通过透镜阵列有助于提高基于第一图像光或第二图像光形成的图像的均匀度。
在一种可能的实现方式中,透镜阵列包括非球面透镜阵列。
由于非球面透镜从中心到边缘的曲率连续发生变化,通过非球面透镜阵列可以使得不同方向的光束都会聚焦在同一个定点上,因此,通过非球面透镜,可以减小显示模组的视场边缘的像差。通过非球面透镜阵列不仅可以减小显示模组的像差,而且可以在较大视场(field of view,FOV)的情况下,光源组件也可以设计为平面光源阵列,进而可以降低加工和组装复杂度。
在另一种可能的实现方式中,透镜阵列包括菲涅尔透镜阵列。
由于菲涅尔透镜的表面的一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆(或称为纹路或菲涅尔带),因此,通过菲涅尔透镜可以使得图像的边缘的像差较小。
在一种可能的实现方式中,透镜阵列中透镜的节距(是指透镜阵列中单个透镜的有效直径或有效口径的大小)p满足下述公式1:
其中,α为第一光束的发散角和第二光束的发散角中较大的发散角,h为第一光源或第二光源的横向发光宽度,t为光源组件的发光面与光学整形组件中靠近光调制组件的面之间的距离。
通过上述公式1,可以保证光源阵列中单次开启的光源(即第一光源或第二光源)即可照亮对应的整个透镜,从而可以避免透镜的边缘存在暗区,影响显示模组显示的图像的均匀性。
进一步,可选的,透镜阵列中透镜的节距p满足下述公式2:
其中,Weye为虚拟眼盒面上的虚拟眼间距,d为光学整形组件与虚拟眼盒面之间的距离,虚拟眼盒面为实际眼盒面经反射组件反射形成的虚像,t为光源组件的发光面与光学整形组件靠近所述光调制组件的面之间的距离。
通过上述公式2,可以保证经过相邻透镜的第一光束或第二光束在观察面(或称为实际眼盒面)不发生串扰。
在一种可能的实现方式中,光学整形组件也可以包括非球面透镜。
由于非球面透镜从中心到边缘的曲率连续发生变化,可以使得不同方向的光束都会聚焦在同一个定点上,因此,通过非球面透镜可以减小显示模组的视场边缘的像差。
在一种可能的实现方式中,反射组件包括至少一个反射元件,反射元件可以包括但不限于平面反射镜、球面反射镜、自由曲面镜、或半透半反镜。
第二方面,本申请提供一种光学显示系统,该光学显示系统包括控制模组以及上述第一方面或第一方面中的任意一种显示模组。控制模组用于控制显示模组进行图像显示。
在一种可能的实现方式中,光源组件包括光源阵列,光源阵列中的光源呈平面分布,光源阵列包括第一光源和第二光源。控制模组用于获取观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;根据左眼位置信息确定第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息确定第二光源的位置信息;根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号,向光源组件发送第一控制信号。进一步,光源组件用于根据接收到的第一控制信号,在第一时段第一光源发射第一光束、及在第二时段第二光源发射第二光束。
示例性的,第一控制信号包括第一光源的位置信息及第二光源的位置信息。
在一种可能的实现方式中,光源组件包括面光源和光阀;控制模组用于获取观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;根据左眼位置信息确定光阀的第一位置信息,以及根据右眼位置信息确定光阀的第二位置信息;根据光阀的第一位置信息和光阀的第二位置信息生成第二控制信号向光源组件发送第二控制信号。进一步,面光源用于发射面光束;光阀,用于根据接收到的第二控制信号,在第三时段打开第一位置的光阀,面光束中的第一光束经第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀,面光束中的第二光束经第二位置射出。
其中,面光源为平面型面光源和/或光阀为平面型光阀。
在一种可能的实现方式中,第二控制信号包括光阀的第一位置信息、及光阀的第二位置信息。
在一种可能的实现方式中,光学显示系统还包括眼跟踪模组,眼跟踪模组与控制模组连接。进一步,可选的,控制模组用于接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
第三方面,本申请提供一种终端设备,包括上述第一方面或第一方面中的任意一种光学显示系统,光学显示系统安装于终端设备上。
在一种可能的实现方式中,显示模组包括的反射组件可以为终端设备上的风挡。
第四方面,本申请提供一种成像方法,该方法可应用于显示模组,显示模组包括光源组件、光学整形组件、光调制组件和反射组件,光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间。该方法包括控制光源组件分时发射第一光束及第二光束,第一光束和第二光束的出射位置不同,第一光束经光学整形组件调整为第三光束,第二光束经光学整形组件调整为第四光束;以及控制光调制组件对第三光束经光调制得到携带第一图像信息的第一图像光,对第四光束经光调制得到携带第二图像信息的第二图像光;第一图像光经反射组件反射至观察者的左眼成像,第二图像光经反射组件反射至观察者的右眼成像;向光源组件发送第一控制信号、以及向光调制组件发送第三控制信号。
示例性的,上述控制方法可由控制模组执行。
在一种可能的实现方式中,获取观察者的左眼位置信息和右眼位置信息,根据左眼位置信息和右眼位置信息,生成控制信号,并向光源组件发送控制信号。其中,控制信号用于控制所述光源组件分时发射所述第一光束及所述第二光束。
在一种可能的实现方式中,接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第一控制信号,光源组件包括光源阵列;根据左眼位置信息确定第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息确定第二光源的位置信息;进一步,根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号。进一步,第一控制信号用于控制所述光源阵列中的第一光源在第一时段发射第一光束、及控制光源阵列中的第二光源在第二时段发射第二光束。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第二控制信号,光源组件包括面光源和光阀;根据所述左眼位置信息确定所述光阀的第一位置信息,以及根据所述右眼位置信息确定所述光阀的第二位置信息;根据光阀的第一位置信息和光阀的第二位置信息生成第二控制信号。进一步,第二控制信号用于控制在第三时段打开第一位置的光阀,在第四时段打开第二位置的光阀。
第五方面,本申请提供一种控制装置,该控制装置用于实现上述第四方面或第四方面的任意可能的实现方式中的方法,包括相应的功能模块,分别用于实现以上方法中的步骤。功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一种可能的实现方式中,该控制装置可以包括:接口电路和处理器。该处理器通过逻辑电路或执行代码指令用于实现上述第一方面的相应功能,该接口电路用于接收来自控制装置之外的其它控制装置的信号并传输至处理器或将来自处理器的信号发送给控制装置之外的其它控制装置。其中,接口电路可以为独立的接收器、独立的发射器、集成收发功能的收发器。可选地,该控制装置还可以包括存储器,该存储器可以与处理器耦合,其保存该控制装置必要的程序指令和数据。
其中,处理器与接口电路协作,用于控制光源组件分时发射第一光束及第二光束,第一光束和第二光束的出射位置不同,第一光束经光学整形组件调整为第三光束,第二光束经光学整形组件调整为第四光束;以及控制光调制组件对第三光束调制得到携带第一图像信息的第一图像光,对第四光束调制得到携带第二图像信息的第二图像光;第一图像光经反射组件反射至观察者的左眼成像,第二图像光经反射组件反射至观察者的右眼成像。
在一种可能的实现方式中,接口电路用于获取所述观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;处理器用于根据左眼位置信息和右眼位置信息生成控制信号,控制信号用于控制所述光源组件在第一时段发射第一光束、及在第二时段发射第二光束;接口电路还用于向光源组件发送控制信号。
进一步,可选的,接口电路用于接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第一控制信号,光源组件包括光源阵列。处理器具体用于:根据左眼位置信息确定第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息确定第二光源的位置信息;并根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第二控制信号,光源组件包括面光源和光阀;处理器具体用于根据左眼位置信息确定光阀的第一位置信息,以及根据右眼位置信息确定光阀的第二位置信息;并根据所述光阀的第一位置信息和所述光阀的第二位置信息生成所述第二控制信号。
第六方面,本申请提供一种控制装置,该控制装置用于实现上述第四方面或第四方面的任意可能的实现方式中的方法,包括相应的功能模块,分别用于实现以上方法中的步骤。功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
其中,处理模块与收发模块协作,用于控制光源组件分时发射第一光束及第二光束,第一光束经光学整形组件调整为第三光束,第二光束经光学整形组件调整为第四光束;以及控制光调制组件对第三光束调制得到携带第一图像信息的第一图像光,对第四光束调制得到携带第二图像信息的第二图像光;第一图像光经反射组件反射至观察者的左眼成像,第二图像光经反射组件反射至观察者的右眼成像。
在一种可能的实现方式中,收发模块用于获取所述观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;处理模块用于根据左眼位置信息和右眼位置信息生成控制信号,控制信号用于控制所述光源组件在第一时段发射第一光束、及在第二时段发射第二光束;收发模块还用于向光源组件发送控制信号。
进一步,可选的,收发模块用于接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第一控制信号,光源组件包括光源阵列。处理模块具体用于:根据左眼位置信息确定第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息确定第二光源的位置信息;并根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号。第一控制信号用于控制光源组件在第一时段第一光源发射第一光束、及在第二时段第二光源发射第二光束。
在一种可能的实现方式中,控制信号包括第二控制信号,光源组件包括面光源和光阀;处理模块具体用于根据左眼位置信息确定光阀的第一位置信息,以及根据右眼位置信息确定光阀的第二位置信息;并根据光阀的第一位置信息和光阀的第二位置信息生成第二控制信号。第二控制信号用于控制光阀在第三时段打开第一位置的光阀、面光源发射的面光束中的第一光束经第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀、面光源发射的面光束中的第二光束经第二位置射出。
第七方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被控制装置执行时,使得该控制装置执行上述第四方面或第四方面的任意可能的实现方式中的方法。
第八方面,本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被控制装置执行时,使得该控制装置执行上述第四方面或第四方面的任意可能的实现方式中的方法。
上述第二方面至第八方面中任一方面可以达到的技术效果可以参照上述第一方面中有益效果的描述,此处不再重复赘述。
附图说明
图1a为本申请提供的一种应用于HUD的场景示意图;
图1b为本申请提供的一种应用于NED设备的场景示意图;
图1c为本申请提供的一种应用于车载显示屏的场景示意图;
图2为本申请提供的一种显示模组的结构示意图;
图3为本申请提供的一种显示模组中的光路示意图;
图4为本申请提供的一种第一光源和第二光源的关系示意图;
图5a为本申请提供的一种一维光源阵列的结构示意;
图5b为本申请提供的一种二维光源阵列的结构示意图;
图5c为本申请提供的一种光源阵列的错位排列的结构示意图;
图5d为本申请提供的又一种光源阵列的错位排列的结构示意图;
图5e为本申请提供的又一种光源阵列中的错位排列的结构示意图;
图5f为本申请提供的另一种光源阵列中的光源在列方向上错位排列的结构示意图;
图5g为本申请提供的一种光源阵列在行方向上部分等间隔的错位排列部分非等间隔错位排列的结构示意图;
图5h为本申请提供的一种光源阵列在列方向部分等间隔的错位排列部分非等间隔错位排列的结构示意图;
图6a为本申请提供的一种光源阵列中的光源为多边形分布的示意图;
图6b为本申请提供的一种正六边形分布的光源阵列的三维图;
图7a为本申请提供的一种光源阵列中的光源为曲面分布的结构示意图;
图7b为本申请提供的一种曲面分布的光源阵列的三维图;
图7c为本申请提供的一种曲面分布的光源阵列的三维图;
图8a为本申请提供的一种面光源和光阀的结构示意图;
图8b为本申请提供的另一种面光源和光阀的结构示意图;
图9a为本申请提供的一种菲涅尔透镜的结构示意图;
图9b为本申请提供的一种非球面透镜阵列的结构示意图;
图9c为本申请提供的一种球面透镜阵列的结构示意图;
图9d为本申请提供的一种菲涅尔透镜阵列的结构示意图;
图10a为本申请提供的一种显示屏的结构示意图;
图10b为本申请提供的一种显示屏的结构示意图;
图11为本申请提供的一种显示屏的光路示意图;
图12为本申请提供的又一种显示模组的结构示意图;
图13为本申请提供的又一种显示模组的结构示意图;
图14为本申请提供的又一种显示模组的结构示意图;
图15为本申请提供的一种光学显示系统的结构示意图;
图16为本申请提供的一种辐辏调节冲突的原理;
图17为本申请提供的一种光学显示系统的电路示意图;
图18为本申请提供的一种车辆的示例性功能框图;
图19为本申请提供的一种成像方法流程示意图;
图20a为本申请提供的一种观察者的左眼和右眼在位置1的光路图示意图;
图20b为本申请提供的一种观察者的左眼和右眼在位置2的光路图示意图;
图21为本申请提供的一种控制装置的结构示意图;
图22为本申请提供的一种控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例进行详细描述。
下面对本申请可能的应用场景进行介绍。
在一种可能的应用场景中,本申请提供的显示模组也可以集成于抬头显示设备(head-up device,HUD),请参阅图1a,以HUD安装于车辆为例介绍。HUD可将形成的图像(称为HUD虚像)投射在驾驶员的前方视野范围,并与真实路面信息融合起来,从而可增强驾驶员对于实际驾驶环境的感知。例如,HUD可以将携带导航信息(如方向箭头、距离、和/或行驶时间等)和/或车辆的状态信息(如行驶速度、行驶里程、转速、温度、油量、和/或车灯状态等信息)的HUD虚像叠加在车辆外的真实环境(如安全车距、周围障碍物、和/或倒车影像等)上,使得驾驶员可获得增强现实的视觉效果。基于此,车辆可以实现增强现实(augmentedreality,AR)导航、自适应巡航、车道偏离预警等功能。或者,可以结合高级驾驶辅助系统(advanced driving assistant system,ADAS)的功能,实现车辆的辅助驾驶或智能驾驶等。通常,为了不干扰路况,基于车辆的状态信息形成的HUD虚像的虚像距约在2~3米。为了使得基于导航信息形成的HUD虚像与真实路面能够更好的融合,基于导航信息形成的HUD虚像的虚像距约为7~15米。其中,HUD包括但不限于挡风玻璃(windshield-head up device,W-HUD)、或AR-HUD等。
在又一种可能的应用场景中,本申请提供的显示模组也可以集成于近眼显示(near eye display,NED)设备。NED设备例如可以是AR设备或虚拟(virtual reality,VR)设备,AR设备可以包括但不限于AR眼镜或AR头盔,VR设备可以包括但不限于VR眼镜或VR头盔。请参阅图1b,以AR眼镜为例示例,用户可佩戴AR眼镜进行游戏、观看视频、参加虚拟会议、或视频购物等。
在又一种可能的应用场景中,本申请提供的显示模组也可以集成于车载显示屏。请参阅图1c,车载显示屏可以安装在车辆的座椅后背或副驾驶位置等,本申请对车载显示屏安装的位置不作限定,图1c是以安装于座椅后背示例的。
应理解,上述给出的可能的应用场景仅是举例,本申请提供的显示模组还可以集成于包括图像生成单元(picture generation unit,PGU)和反射组件的设备中,或者其它可能的智能虚像光显、虚空显示等其它可能显示场景,而不限于上述示例出的场景。
如背景技术介绍,目前基于光屏障技术的图像显示会造成分辨率的损失。鉴于此,本申请提供一种显示模组。该显示模组可以不损失显示的图像的分辨率。
基于上述内容,下面结合附图对本申请提出的显示模组进行具体阐述。
如图2所示,为本申请提供的一种显示模组的结构示意图。该显示模组包括光源组件、光学整形组件、光调制组件和反射组件,光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间。其中,光源组件用于分时发射第一光束和第二光束,第一光束和第二光束从光源组件的出射位置不同。也可以理解为,光源组件在不同的时段从不同位置发射出不同的光束。光学整形组件用于调整第一光束的指向得到第三光束,以及调整第二光束的指向得到第四光束。光调制组件用于对第三光束进行调制得到携带第一图像信息的第一图像光,以及对第四光束进行调制得到携带第二图像信息的第二图像光。反射组件用于将第一图像光反射至观察者的左眼成像,以及将第二图像光反射至观察者的右眼成像。
结合图3,第一光束的传播光路为:光源组件发射第一光束,第一光束经光学整形组件调整指向得到第三光束,第三光束经光调制组件将第一图像信息调制于第三光束得到第一图像光,第一图像光经反射组件发射至观察者的左眼成像。第二光束的传播光路为:光源组件发射第二光束,第二光束经光学整形组件调整指向得到第四光束,第四光束经光调制组件将第二图像信息调制于第四光束得到第二图像光,第二图像光经反射组件反射至观察者的右眼成像。
基于上述显示模组,由于光学整形组件位于光源组件与光调制组件之间,光源组件可以与光学整形组件配合生成方向性背光,光调制组件通过时分的方式加载第一图像信息或第二图像信息,观察者单眼即可看到光调制组件的所有像素调制的第一图像信息或第二图像信息,也可以理解为,观察者单眼即可看到光调制组件调制的完整的第一图像信息或第二图像信息,因此,可以减小或避免显示的图像的分辨率的损失。进一步,第一图像光在左眼成像,第二图像光在右眼成像,观察者可以观察到不同的视差图像,若第一图像信息和第二图像信息不同,可获得立体的3D图像效果。可以理解的是,若第一图像信息与第二图像信息相同,显示模组也可以显示二维图像效果。
下面对图2所示的各个功能组件和结构分别进行介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。
一、光源组件
在一种可能的实现方式中,光源组件用于根据接收到的控制信号,分时发射第一光束和第二光束。
如下基于示例性的示出了两种可能的光源组件的结构,分别详细介绍光源组件分时发射第一光束和第二光束的过程。
结构一,光源组件包括光源阵列。
在一种可能的实现方式中,光源阵列包括第一光源和第二光源。光源阵列根据接收到的第一控制信号,在第一时段第一光源发射第一光束,在第二时段第二光源发射第二光束。其中,第一控制信号包括第一光源的位置信息及第二光源的位置信息。可以理解的是,第一光源开启的第一时段T1、第二光源开启的第二时段T2可以在显示模组初始化过程中可以设置;或者,第一光源开启的第一时段T1、第二光源开启的第二时段T2也可以携带于第一控制信号中。需要说明的是,开启第一光源和第二光源间隔预设时长Δt,请参阅图4,通常预设时长Δt等于光调制组件的调制时长T5。
具体的,光源阵列可根据第一控制信号中的第一光源的位置信息确定需要开启的第一光源,第一光源在第一时段T1开启,开启的第一光源用于发射第一光束;根据第二光源的位置信息确定需要开启的第二光源,第二光源在第二时段T2开启,开启的第二光源用于发射第二光束。
下面基于光源阵列的分布方式,如下示例性的示出了三种可能的情形。
情形一,光源阵列中的光源呈平面分布。
在一种可能的实现方式中,光源阵列包括m×n个光源,m为大于1的整数,n为正整数;或者,m为正整数,n为大于1的整数。具体的,光源阵列可以是一维阵列(或称为线列型),或者也可以是二维阵列(或称为面阵型)。
如下基于光源阵列中光源的排列方式分两种情形介绍。
情形1,光源阵列中的光源为一维排列。
如图5a所示,为本申请提供的一种一维光源阵列的结构示意。该示例中以光源阵列包括6×1个光源为例示例。也可以理解为,这6个光源沿行方向呈条状排列。
情形2,光源阵列中的光源为二维排列。
基于光源阵列中的光源在行方向和/或列方向的对齐方式可进一步分如下五种情形介绍。
情形2.1,光源阵列中的光源在行方向和列方向上均是对齐排列的。
如图5b所示,为本申请提供的一种二维光源阵列的结构示意图。该示例中以光源阵列包括6×6个光源为例。该示例中光源在行方向上是对齐的,在列方向上也是对齐的。
情形2.2,光源阵列中的光源在行方向等间隔的错位排列,在列方向是对齐排列的。
如图5c所示,为本申请提供的一种光源阵列的错位排列的结构示意图。该光源阵列中的光源在行方向上等间隔的错位排列,该示例中以3行为周期的错位排列(或称为错位排列的周期)为例,任意相邻两个光源在行方向的错位大小均为Δ1。需要说明的是,在行方向的错位大小Δ1小于相邻两个光源的中心之间的距离S1。
情形2.3,光源阵列中的光源在列方向等间隔的错位排列,在行方向是对齐排列的。
如图5d所示,为本申请提供的又一种光源阵列的错位排列的结构示意图。其中,该光源阵列中的光源在列方向上是等间隔的错位排列的,该示例中以3列为周期的错位排列为例,任意相邻两个光源在列方向的错位大小为Δ2。需要说明的是,在列方向的错位大小Δ2小于相邻两个光源的中心之间的距离H1。
应理解,上述图5c中的错位大小Δ1可以与上述图5d中的错位大小Δ2相同,也可以不相同,本申请对此不作限定。
情形2.4,光源阵列中的光源在行方向不等间隔的错位排列,在列方向是对齐排列的。
如图5e所示,为本申请提供的又一种光源阵列中的错位排列的结构示意图。该光源阵列中的光源在行方向上的错位大小中存在至少两种不同的错位大小,该示例中以2行为周期的错位排列为例,即在行方向包括两种不同的错位大小。相邻两个光源在行方向的错位大小为Δ3或Δ4,该示例中以Δ3小于Δ4为例。任意相邻两个光源在行方向的错位大小Δ3小于相邻两个光源的中心之间的距离S1、且任意相邻两个光源在行方向的错位大小Δ4也小于相邻两个光源的中心之间的距离S1。
需要说明的是,在行方向不等间隔的错位排列中的错位大小可以互不相同,或者也可以部分相同部分不同,本申请对此不作限定。
情形2.5,光源阵列中的光源在列方向不等间隔的错位排列,在行方向是对齐排列的。
如图5f所示,为本申请提供的另一种光源阵列中的光源在列方向上错位排列的结构示意图。该光源阵列中的光源在列方向上的错位大小中存在至少两种不同的错位大小,该示例中以2列为周期的错位排列为例,即在列方向包括两种不同的错位大小。相邻两个光源在列方向的错位大小为Δ5或Δ6,该示例中以Δ5小于Δ6为例。任意相邻两个光源在列方向的错位大小Δ5小于相邻两个光源的中心之间的距离H1、且任意相邻两个光源在列方向的错位大小Δ6小于相邻两个光源的中心之间的距离H1。
需要说明的是,在列方向不等间隔的错位排列中错位大小可以互不相同,也可以部分相同部分不相同,本申请对此不作限定。
可以理解的是,光源阵列中光源在行方向上错位排列方式也可以是上述情形2.2和情形2.5的组合,即部分是等间隔的错位排列,部分是非等间隔错位排列。可参见图5g,在行方向的错位大小为Δ7、Δ8和Δ7。类似的,光源阵列中光源在列方向上错位排列方式也可以是上述情形2.3和情形2.5的组合,即部分是等间隔的错位排列,部分是非等间隔错位排列。可参见图5h,在列方向的错位大小为Δ9、Δ0和Δ9。可以理解的是,为了尽可能的减小光学串扰,相邻两个光源之间的间隔可以设置的大些,例如,相邻两个光源之间的间隔可设置为400微米或更大。
应理解,上述给出的光源阵列中的光源均是以矩形为例的,光源的形状也可以是其它可能的任意形状,例如圆形、椭圆形或多边形等,本申请对此不作限定。
情形二,光源阵列中的光源呈多边行分布。
请参阅图6a,为本申请提供的一种光源阵列中的光源为多边形分布的示意图。该示例中以光源阵列中的光源为正六边形分布为例。图6b为正六边形分布的光源阵列的三维图。
通过光源阵列为多边行分布,可以在尽可能的减小显示模组的厚度的情况下,使得观察者在边缘和中央看到的图像尽可能一致,从而可以扩大显示模组的眼盒范围。
情形三,光源阵列中的光源呈曲面分布。
请参阅图7a,为本申请提供的一种光源阵列中的光源为曲面分布的结构示意图。请参阅图7b或图7c,为曲面分布的光源阵列的三维图。通过曲面分布的光源,可以使得观察者在边缘和中央看到的图像尽基本一致,从而可以扩大显示模组的眼盒范围。
需要说明的是,上述给出的光源阵列可以实现独立寻址。独立寻址是指可独立选通(或称为点亮或开启或通电)光源阵列中的光源,选通的光源用于发射第一光束或第二光束。例如,向光源阵列中的第一光源输入驱动电流,以选通第一光源。向光源阵列中的第二光源输入驱动电流,以选通第二光源。可以理解的是,光源阵列的寻址方式与光源阵列中光源的物理连接关系相关。例如,若光源阵列中各个光源的物理连接方式为并联,则可以逐点选通光源,或者也可以按需选通光源,其中,按需选通例如可以是在某一时刻选通特定位置的光源等。再比如,光源阵列中的同一列内的光源串联,不同列之间并联,则可以逐列选通光源阵列中的光源。再比如,光源阵列同一行内的光源串联,不同行之间并联,则可以逐行选通光源阵列中的光源。再比如,若光源阵列中各斜对角线上的光源串联,不同斜对角线上光源并联,则可以按斜对角线选通光源阵列中的光源等,此处不再逐一列举。
示例性地,光源阵列中的光源例如可以是激光二极管(laser diode,LD)、发光二级管(light-emitting diode,LED)、垂直腔面发射激光器(vertical cavity surfaceemitting laser,VCSEL)、边缘发射激光器(edge emitting laser,EEL)、全固态半导体激光器(diode pumped solid state laser,DPSS)、或光纤激光器等。可以理解的是,上述给出的光源仅是示例,本申请对此不作限定。
结构二,光源组件包括面光源和光阀。
在一种可能的实现方式中,光源组件可以包括面光源和光阀。进一步,面光源可以为平面型面光源,光阀可以为平面型光阀。请参阅图8a,光阀可以覆盖完整的面光源,当某一位置的光阀打开,面光源发射的面光束可以从打开光阀的位置射出。
其中,面光源用于发射面光束,通常面光源为常亮状态。光阀用于根据接收到的第二控制信号在第三时段打开第一位置的光阀,面光源发射的面光束中的第一光束经第一位置射出,请参阅图8b中的(1)。进一步,光阀用于根据第二控制信号在第四时段打开第二位置的光阀,面光源发射的面光束中的第二光束经第二位置射出,请参阅图8b中的(2)。
也可以理解为,第二控制信号包括光阀的第一位置信息、及光阀的第二位置信息。其中,光阀的第一位置信息包括需要打开的光阀的第一宽度和第一中心坐标,或者,包括需要打开的光阀的第一起始位置和第一终止位置。光阀的第二位置信息包括需要打开的光阀的第二宽度和第二中心坐标,或者,包括需要打开的光阀的第二起始位置和第二终止位置。其中,第一宽度可以与第二宽度相同也可以不同,本申请对此不作限定。可以理解的是,第一位置的光阀打开的第三时段T3和第二位置的光阀打开的第四时段T4可以在显示模组初始化过程中设置;或者,第一位置的光阀打开的第三时段T3和第二位置的光阀打开的第四时段T4也可以携带于第一控制信号中。需要说明的是,打开第一位置的光阀和打开第二位置的光阀间隔预设时长Δt,预设时长Δt可参见前述相关介绍,此处不再赘述。
具体的,光阀根据接收到的第二控制信号,在第三时段打开第一位置的光阀,在第三时段内,面光源发射的面光束中的第一光束经第一位置射出;以及在第四时段打开第二位置的光阀,在第四时段内,面光源发射的面光束中的第二光束经第二位置射出。可以理解的是,第一光束为面光束中的部分光束,第二光束也为面光束中的部分光束,第一光束和第二光束从光阀出射的位置不同。
通过光阀配合面光源可更精确的调整第一光束和第二光束,使得在眼跟踪状态下,第一光束和第二光束的切换更平滑,观察者在眼盒内移动观察到的图像闪烁更少、更加稳定;且通过控制光阀开启的宽度,能够精准匹配更大的观看深度范围。
二、光学整形组件
在一种可能的实现方式中,光学整形组件用于调整第一光束的指向得到第三光束,以及调整第二光束的指向得到第四光束。具体的,光学整形组件用于改变来自光源组件的第一光束的传播方向,以使得第一光束聚焦至某一位置,以及改变来自光源组件的第二光束的传播方向,以使得第二光束聚焦至另一位置。
如下示例性的示出了两种可能的光学整形组件的结构。
结构A,光学整形组件包括透镜。
在一种可能的实现方式中,透镜包括球面透镜、或非球面透镜或菲涅尔透镜(请参阅图9a)。菲涅尔透镜(fresnel lens)也可以称为螺纹透镜,菲涅尔透镜的表面的一面为光面,另一面刻录了由小到大的同心圆(或称为纹路或菲涅尔带),因此,通过菲涅尔透镜可以使得图像的边缘的像差较小。由于非球面透镜从中心到边缘的曲率连续发生变化,因此,通过非球面透镜可以使得不同方向的光束都会聚焦在同一个定点上,因此,可以减小显示模组的视场边缘的像差。
示例性的,透镜的材料可以是玻璃、树脂、或晶体等光学材料。当透镜的材料为树脂时,可以减轻显示模组的质量。当透镜的材料为玻璃时,有助于提高显示模组的成像质量以及抑制温漂。本申请对透镜的材料不作限定。
结构B,光学整形组件包括透镜阵列。
在一种可能的实现方式中,透镜阵列包括球面透镜阵列(请参阅图9b)、非球面透镜阵列(请参阅图9c)或菲涅尔透镜阵列(请参阅图9d)。关于透镜阵列中透镜的材料可参见前述相关介绍,此处不再赘述。其中,透镜阵列的节距p是指透镜阵列中单个透镜的有效直径或有效口径的大小。由于非球面透镜阵列,既可以减小显示模组的视场边缘的像差,而且可以在较大视场(field of view,FOV)的情况下,光源组件也可以设计为平面光源阵列,进而可以降低加工和组装复杂度。
进一步,可选的,透镜阵列可以为平面分布的透镜阵列。基于此,有助于减小显示模组的厚度。
若光源组件包括光源阵列,光学整形组件包括透镜阵列。在一种可能的实现方式中,透镜阵列中的一个透镜对应光源阵列中的至少两个光源。换言之,一个透镜对应的多个光源中的部分光源作为第一光源,另外部分光源作为第二光源。例如,一个观察者在观看,一个透镜下可对应两个光源,其中一个作为第一光源,另一个作为第二光源。为了满足多个观察者可以同时观看,一个透镜可对应至少四个光源。也可以理解为,对于透镜阵列中的每个透镜,其都有一个与一个观察者的左眼位置对应的光源以及和右眼位置对应的光源。
可以理解的是,对于光源阵列,某一时段开启的第一光源(或第二光源)的数量与第一光源(或第二光源)的横向宽度、第一光源阵列(或第二光源阵列)的密度、透镜阵列包括的透镜的数量有关,其中,第一光源(或第二光源)的横向是指平行于透镜的节距p的方向。每一次需要开启的第一光源(或第二光源)的横向总宽度(或称为横向发光宽度相当于透镜的物高)是一定的,开启的第一光源(或第二光源)数量与单个第一光源(或第二光源)的横向宽度和第一光源阵列(或第二光源阵列)的密度有关,横向宽度越小且密度越大,单次开启的第一光源(或第二光源)的数量越多。
三、光调制组件
在一种可能的实现方式中,光调制组件用于对第三光束进行调制,得到携带第一图像信息的第一图像光;以及对第四光束进行调制,得到携带第二图像信息的第二图像光。具体的,光调制组件可将第一图像信息加载(或称为调制)于第三光束,得到携带图像信息的第一图像光;将第二图像信息加载于第四光束得到携带图像信息的第二图像光束。其中,第三光束和第四光束可以称为光载波。可以理解的是,为了实现3D显示效果,第一图像信息和第二图像信息不同。此外,光调制组件可以高频切换第一图像信息和第二图像信息,从而可以是使得到达观察者的左右眼的图像不同,进而实现3D显示。
示例性的,光调制组件例如可以是硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCOS)显示屏、液晶显示器(liquid crystal display,LCD)、数字光处理(digital lightprocession,DLP)显示器、激光线扫描(laser beam scanning,LBS)显示器、有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)、微型发光二极管(micro light emittingdiode,micro-LED)、有源矩阵有机发光二极体或主动矩阵有机发光二极体(active-matrixorganic light emitting diode,AMOLED)、柔性发光二极管(flex light-emittingdiode,FLED)、量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes,QLED)、基于字微镜器件(digital micro-mirror device,DMD)的反射式显示屏等。需要说明的是,上述给出的光调制组件仅是示例,本申请对此不作限定,其它可以对光学整形组件输出的第三光束和第四光束进行调制的组件也在本申请的保护范围。
基于上述内容,如下示例性的示出了两种可能的显示屏的结构。
如图10a所示,为本申请提供的一种显示屏的结构示意图。该显示屏可包括光源组件、光学整形组件和光调制组件。该示例中光源组件以面光源和光阀为例,打开光阀的位置可以出射面光源发射的面光束的部分光束(称为第一光束或第二光束),出射的第一光束或第二光束的发散角α。其中,光学整形组件以球面透镜阵列为例,光调制组件以LCD为例。关于光源组件、光学整形组件和光调制组件的详细介绍可参见前述内容,此处不再赘述。
请参阅图10b,为本申请提供的另一种显示屏的结构示意图。该显示屏可包括光源组件、光学整形组件和光调制组件。该示例中的光源组件以设置于基板上的平面分布的光源阵列为例,光学整形组件以平面分布的非球面透镜阵列为例,光调制组件以LCD为例。关于光源组件、光学整形组件和光调制组件的详细介绍可参见前述内容,此处不再赘述。
基于图10b的显示屏,平面分布的非球面透镜阵列和平面分布的光源阵列,可以实现小的横向宽度的密集的光源阵列和短焦透镜阵列,从而可以减小显示模组的厚度。例如,显示模组可以压缩至毫米级。通过非球面透镜阵列可以使得边缘视场的像差较小,从而可以在较大FOV情况下降低显示模组的加工和组装的复杂度。而且,光源化的光源阵列可以实现在眼盒中多视区的划分,使观察者在眼盒的不同位置都能进行3D观看。
请参阅图11,为本申请提供的一种显示屏的光路示意图。该示例中,光源阵列中的第一光源开启,开启的第一光源用于发射第一光束(用实线表示),第一光束经非球面透镜阵列中对应的非球面透镜调整指向得到第三光束,第三光束经LCD调制后得到携带第一图像信息的第一图像光,第一图像光用于在左眼成像。光源阵列中的第二光源开启,开启的第二光源用于发射第二光束(用虚线表示),第二光束经非球面透镜阵列中对应的非球面透镜调整指向得到第四光束,第四光束经LCD调制后得到携带第二图像信息的第二图像光,第二图像光用于在右眼成像。
四、反射组件
请参阅图12,反射组件用于将第一图像光反射至观察者的左眼成像,以及将第二图像光反射至观察者的右眼成像,从而可以使得观察者观察到3D图像。图12是以反射组件包括一个自由曲面反射镜为例示例的。
示例性的,反射组件包括至少一个反射元件,反射元件例如可以包括但不限于平面反射镜、球面反射镜、自由曲面镜或半透半反镜(semi-transparent and semi-reflective mirro)等。其中,半透半反镜又可称为分光镜、分光片或半反半透镜,是一种在光学玻璃上镀制半反射膜,或者在透镜的一个光学面上镀制半透半反膜,以改变入射光束原来的透射和反射的比例的光学元件。通过镀制膜层可以增透加大光强;也可以增反减少光强。
基于上述内容,下面给出上述显示模组的一种具体实现方式。以便于进一步理解上述显示模组的结构及图像显示的实现过程。需要说明的是,上述给出各个组件中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,根据其内在的逻辑关系可以组合形成其它可能的显示模组。
如图13所示,为本申请提供的又一种显示模组的结构示意图。该显示模组包括显示屏和反射组件。其中,显示屏可包括光源组件、光学整形组件和光调制组件。该示例中的光源组件以设置于基板上的平面分布的光源阵列为例,光学整形组件以平面分布的非球面透镜阵列为例,光调制组件以LCD为例。关于光源组件、光学整形组件和光调制组件的详细介绍可参见前述内容,此处不再赘述。反射组件以上述图12所示的反射组件为例,具体可参见前述相关介绍,此处不再赘述。可以理解的是,L为形成的光斑(或光条)的长度,L需要满足可以覆盖左眼且不影响右眼,或者需要覆盖右眼且不影响左眼。
结合上述图13,为了保证光源阵列中单个光源也可以照亮对应的非球面透镜,非球面透镜阵列中的非球面透镜的节距p满足下述公式1。
其中,α为第一光束的发散角和第二光束的发散角中较大的发散角,t为光源阵列的发光面与非球面透镜阵列中靠近LCD的面之间的距离,h为第一光源或第二光源的横向发光宽度。横向宽度可以理解为一个非球面透镜对应的全部的第一光源的横向宽度之和或者对应的全部的第二光源的横向宽度之和。结合上述图13,一个非球面透镜对应两个第一光源和两个第二光源,h即为两个第一光源的横向宽度之和,或者h为两个第二光源的横向宽度之和。其中,t满足下述成像公式2,例如可以为10mm。可以理解的是,第一光束的发散角与第二光束的发散角是可以设置的,例如,可以设置第一光源的发散角和第二光源的发射角,或者设置打开第一位置的光阀的第一宽度和打开第二位置的光阀的第二宽度。此外,第一光束的发散角可以与第二光束的发散角相同,或者也可以不同,本申请对此不作限定。需要说明的是,光源阵列中第一光源的发散角即为第一光束的发散角,第二光源的发散角即为第二光束的发散角。
其中,f2为非球面透镜阵列的等效焦距,d为非球面透镜阵列与虚拟眼盒面之间的距离,d满足下述公式3。
d=|d3-d1| 公式3
结合图14,W为观察者的左眼和右眼之间的眼间距,通常约为65mm,d1为实际眼盒面与反射组件之间的距离,d3为虚拟眼盒面与反射组件之间的距离。d1和d3满足下述成像公式4。
其中,f1为反射组件的等效焦距。
需要说明的是,若反射组件为平面反射元件,实际眼盒面的大小与虚拟眼盒面的大小相同,实际眼盒面与反射组件之间的距离d1和虚拟眼盒面与反射组件之间的距离d3的大小相同,且实际眼盒面与虚拟眼盒面位于平面反射元件的两侧。以平面反射元件为中心,则d1=-d3。
进一步,为了保证经过相邻非球面透镜的第一光束或第二光束在实际眼盒面不发生串扰,非球面透镜阵列中的非球面透镜的节距p还满足下述公式5。
其中,Weye为虚拟眼盒面上的虚拟眼间距,虚拟眼盒面为实际眼盒面经反射组件反射形成的虚像。Weye满足下述公式6。
由于光源阵列中的光源的发散角都有一定的局限,当非球面透镜离光源较近时,光源发出的光能覆盖的范围很小。通过使用小节距的非球面透镜组成的非球面透镜阵列,并结合相对应的密集的光源阵列可以提高显示模组显示的图像的均匀性。
示例性的,上述显示模组例如可以包括但不限于NED设备、车载显示屏或HUD等。
基于上述描述的显示模组的结构和功能原理,本申请还可以提供一种光学显示系统。请参阅图15,为本申请提供的一种光学显示系统的结构示意图。该光学显示系统可以包括上述任一实施例中的显示模组,此处不再重复赘述。进一步,该光学显示系统还可包括控制模组,控制模组与显示模组连接。控制模组用于控制所述显示模组进行图像显示。
进一步,可选的,光学显示系统还可包括眼跟踪模组,眼跟踪模组与控制模组连接。在一种可能的实现方式中,控制模组可接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
下面对控制模组和眼跟踪模组分别进行介绍。
五、控制模组
在一种可能的实现方式中,若光源组件为光源阵列,控制模组可以接收来自眼跟踪模组的观察者的左眼位置信息和右眼位置信息,根据左眼位置信息确定光源组件需要开启的第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息确定光源组件需要开启的第二光源的位置信息;根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号。或者,若光源组件为面光源和光阀,控制模组可以根据左眼位置信息确定光阀的第一位置信息,以及根据右眼位置信息确定光阀的第二位置信息;并根据光阀的第一位置信息和光阀的第二位置信息生成第二控制信号。
示例性的,控制模组可以包括处理器,处理器可以是一种具有信号(或数据)的处理能力的电路,在一种实现中,处理器可以是具有指令读取与运行能力的电路,例如中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器、图形处理器(graphics processingunit,GPU)(可以理解为一种微处理器)、或数字信号处理器(digital singnal processor,DSP)等;在另一种实现中,处理器可以通过硬件电路的逻辑关系实现一定功能,该硬件电路的逻辑关系是固定的或可以重构的,例如处理器为专用集成电路(application-specificintegrated circuit,ASIC)或可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)实现的硬件电路,例如现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)。在可重构的硬件电路中,处理器加载配置文档,实现硬件电路配置的过程,可以理解为处理器加载指令,以实现以上部分或全部单元的功能的过程。此外,处理器还可以是针对人工智能设计的硬件电路,其可以理解为一种ASIC,例如神经网络处理单元(neural network processingpnit,NPU)张量处理单元(tensor processing unit,TPU)、深度学习处理单元(deeplearning processing unit,DPU)等。例如还可以是应用处理器(application processor,AP)、图像信号处理器(image signal processor,ISP)、或者其它可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件,硬件部件或者其任意组合等。
六、眼跟踪模组
在一种可能的实现方式中,眼跟踪是指通过测量眼睛的注视点的位置或者眼球相对头部的运动而实现对眼球运动的跟踪。眼跟踪模组是一种能够跟踪测量眼球位置及眼球运动信息的一种设备。
眼跟踪模组实时跟踪并输出观察者人眼的位置,并传输给控制模组,以使得控制模组控制开启对应人眼位置的第一光源或第二光源,并高速切换左眼对应第一光源的开关和右眼对应的第二光源的开关。眼跟踪模块持续监测人眼位置,当人眼位置移动时,眼跟踪模块获取新的位置信息,将位置信息传输给控制模组。
具体的,当显示的图像发生移动时,用户的双目视线需实时跟踪虚像的移动,眼跟踪模组具体可确定双目注视图像的辐辏深度(即双目视点)。如图16所示,示例性地示出了辐辏调节冲突的原理。辐辏调节冲突是由于人眼在观察三维(three dimensional,3D)内容时,双目的正确的晶状体聚焦深度始终固定在屏幕上,而双目辐辏则会聚在由视差定义的目标距离上,可能位于屏幕前方,也可能位于屏幕后方,由于聚焦深度与辐辏深度的不匹配造成辐辏调节冲突。
示例性的,眼跟踪模组例如可以包括但不限于摄像头、红外线发射器或红外线探测器等。进一步,可选的,眼跟踪模组还包括处理器。
基于上述内容,图17是本申请提供的一种光学显示系统的电路示意图。该光学显示系统中的电路主要包括处理器1701,外部存储器接口1702,内部存储器1703,音频模块1704,视频模块1705,电源模块1706,无线通信模块1707,输入/输出(input/output,I/O)接口1708、视频接口1709、显示电路1710、调制器1711和光源1712等。其中,处理器1701与其周边的元件,例如外部存储器接口1702,内部存储器1703,音频模块1704,视频模块1705,电源模块1706,无线通信模块1707,I/O接口1708、视频接口1709、显示电路1710可以通过总线连接。
需要说明的是,本申请示意的电路图并不构成对光学显示系统的具体限定。在本申请另一些实施例中,光学显示系统可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
其中,处理器1701包括一个或多个处理单元,处理单元可以是一种具有信号(或数据)的处理能力的电路,具体可参见前述相关介绍,此处不再重复赘述。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
处理器1701中还可以设置存储器,用于存储指令和数据。在一些实施例中,处理器1701中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存处理器1701刚用过或循环使用的指令或数据。如果处理器1701需要再次使用该指令或数据,可从存储器中直接调用。避免了重复存取,减少了处理器1701的等待时间,因而提高了光学显示系统的效率。其中,处理器1701可以执行存储的指令,执行上述成像方法。
在一些实施例中,光学显示系统还可以包括多个连接到处理器1701的输入输出(input/output,I/O)接口1708。I/O接口1708可以包括集成电路(inter-integratedcircuit,I2C)接口,集成电路内置音频(inter-integrated circuit sound,I2S)接口,脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)接口,通用异步收发传输器(universalasynchronous receiver/transmitter,UART)接口,移动产业处理器接口(mobileindustry processor interface,MIPI),通用输入输出(general-purpose input/output,GPIO)接口,用户标识模块(subscriber identity module,SIM)接口,和/或通用串行总线(universal serial bus,USB)接口等。上述I/O接口1708可以连接鼠标、触摸板、键盘、摄像头、扬声器/喇叭、麦克风等设备,也可以连接光学显示系统上的物理按键(例如音量键、亮度调节键、开关机键等)。
外部存储器接口1702可以用于连接外部存储卡,例如Micro SD卡,实现扩展光学显示系统的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口1702与处理器1701通信,实现数据存储功能。
内部存储器1703可以用于存储计算机可执行程序代码,可执行程序代码包括指令。内部存储器1703可以包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作系统,至少一个功能所需的应用程序等。存储数据区可存储光学显示系统使用过程中所创建的数据等。此外,内部存储器1703可以包括随机存取存储器(random access memory,RAM)、闪存、通用闪存存储器(universal flash storage,UFS)、只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM,EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。处理器1701通过运行存储在内部存储器1703的指令,和/或存储在设置于处理器1701中的存储器的指令,执行光学显示系统的各种功能应用以及数据处理。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。另一种示例中,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外,该ASIC可以位于光学显示系统中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于光学显示系统中。
光学显示系统可以通过音频模块1704以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放,通话等。
音频模块1704用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出,也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。音频模块1704还可以用于对音频信号编码和解码,例如进行放音或录音。在一些实施例中,音频模块1704可以设置于处理器1701中,或将音频模块1704的部分功能模块设置于处理器1701中。
视频接口1709可以接收外部输入的音视频信号,其具体可以为高清晰多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI),数字视频接口(digital visualinterface,DVI),视频图形阵列(video graphics array,VGA),显示端口(display port,DP)等,视频接口1709还可以向外输出视频。当光学显示系统作为抬头显示使用时,视频接口1709可以接收周边设备输入的速度信号、电量信号,还可以接收外部输入的AR视频信号。当光学显示系统作为投影仪使用时,视频接口1709可以接收外部电脑或终端设备输入的视频信号。
视频模块1705可以对视频接口1709输入的视频进行解码,例如进行H.264解码。视频模块还可以对光学显示系统采集到的视频进行编码,例如对外接的摄像头采集到的视频进行H.264编码。此外,处理器1701也可以对视频接口1709输入的视频进行解码,然后将解码后的图像信号输出到显示电路1710。
电源模块1706用于根据输入的电力(例如直流电)为处理器1701和光源1712提供电源,电源模块1706中可以包括可充电电池,可充电电池可以为处理器1701和光源1712提供电源。光源1712发出的光可以传输到调制器1711进行成像,从而形成图像光信号。
无线通信模块1707可以使得光学显示系统与外界进行无线通信,其可以提供无线局域网(wireless local area networks,WLAN)(如无线保真(wireless fidelity,Wi-Fi)网络),蓝牙(bluetooth,BT),全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS),调频(frequency modulation,FM),近距离无线通信技术(near Fieldcommunication,NFC),红外技术(infrared,IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块1707可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块1707经由天线接收电磁波,将电磁波信号调频以及滤波处理,将处理后的信号发送到处理器1701。无线通信模块1707还可以从处理器1701接收待发送的信号,对其进行调频,放大,经天线转为电磁波辐射出去。
另外,视频模块1705进行解码的视频数据除了通过视频接口1709输入之外,还可以通过无线通信模块1707以无线的方式接收或从外部存储器中读取,例如光学显示系统可以通过车内的无线局域网从终端设备或车载娱乐系统接收视频数据,光学显示系统还可以读取外部存储器中存储的音视频数据。
显示电路1710和调制器1711用于显示对应的图像。在本实施例中,视频接口1709接收外部输入的视频源信号,视频模块1705进行解码和/或数字化处理后输出一路或多路图像信号至显示电路1710,显示电路1710根据输入的图像信号驱动调制器1711将入射的偏振光进行成像,进而输出至少两路图像光。此外,处理器1701也可以向显示电路1710输出一路或多路图像信号。
示例性地,光学显示系统可以包括但不限于HUD、投影机、显示器、车载显示屏、AR设备、VR设备、或智能车灯等,其中,AR设备可以包括但不限于AR眼镜或AR头盔等,VR设备可以包括但不限于VR眼镜或VR头盔等。
基于上述描述的光学显示系统的结构和功能原理,本申请还可以提供一种终端设备。基于上述描述的光学显示装置的结构和功能原理,本申请还可以提供一种终端设备。该终端设备可包括上述任一实施例中的显示模组。示例性地,该终端设备例如可以是车辆(例如无人车、智能车、电动车、或数字汽车等)、机器人、测绘设备、无人机、智能家居设备(例如电视、扫地机器人、智能台灯、音响系统、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲系统、或视频监控等)、智能制造设备(例如工业设备)、智能运输设备(例如AGV、无人运输车、或货车等)、或智能终端(手机、计算机、平板电脑、掌上电脑、台式机、耳机、音响、穿戴设备、车载设备、虚拟现实设备、增强现实设备等)等。
以终端设备为车辆为例,请参阅图18,为本申请提供的一种车辆的示例性功能框图。耦合到终端设备1800或包括在终端设备1800中的组件可以包括推进系统1801、传感系统1802、控制系统1803、计算机系统1804、用户接口1805以及光学显示系统1806。终端设备1800的组件可以被配置为以与彼此互连和/或与耦合到各系统的其它组件互连的方式工作。例如,计算机系统1804可以被配置为从推进系统1801、传感系统1802和控制系统1803等接收数据并对它们进行控制。计算机系统1804还可以被配置为在用户接口1805上生成图像的显示并从用户接口1805接收输入。
推进系统1801可以为终端设备1800提供动力运动。推进系统1801可以包括引擎/发动机、能量源、传动装置(transmission)和车轮/轮胎。另外,推进系统1801可以额外地或可替换地包括除了图18所示出的组件以外的其他组件。本申请对此不做具体限定。
传感系统1802可以包括用于感测关于终端设备1800所位于的环境的信息等的若干个传感器。示例性的,传感系统1802的传感器可以包括但不限于全球定位系统(globalpositioning system,GPS)、惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)、毫米波雷达、激光雷达、相机以及用于修改传感器的位置和/或朝向的制动器。毫米波雷达可利用无线电信号来感测终端设备1800的周边环境内的目标。在一些实施例中,除了感测目标以外,毫米波雷达还可用于感测目标的速度和/或前进方向。激光雷达可利用激光来感测终端设备1800所位于的环境中的目标。在一些实施例中,激光雷达可包括一个或多个激光源以及一个或多个探测器,以及其他系统组件。相机可用于捕捉终端设备1800的周边环境的多个图像。相机可以是静态相机或视频相机。在一些实施例中,GPS可以为用于估计终端设备1800的地理位置的任何传感器。为此,GPS可以包括收发器,基于卫星定位数据估计终端设备1800相对于地球的位置。在一些可能的示例中,计算机系统1804可以用于结合地图数据使用GPS来估计终端设备1800行驶的道路。IMU可以用于基于惯性加速度及其任意组合来感测终端设备1800的位置和朝向变化。在一些示例中,IMU中传感器的组合可包括例如加速度计和陀螺仪。另外,IMU中传感器的其它组合也是可能的。
可以理解的是,传感系统1802还可包括被监视终端设备1800的内部系统的传感器(例如,车内空气质量监测器、燃油量表、机油温度表等)。来自这些传感器中的一个或多个的传感器数据可用于检测对象及其相应特性(位置、形状、方向、速度等)。这种检测和识别是终端设备1800的安全操作的关键功能。传感系统1802还可以包括其它传感器。本申请对此不做具体限定。
控制系统1803为控制终端设备1800及其组件的操作。控制系统1803可包括各种元件,其中包括转向单元、油门、制动单元、传感器融合算法、计算机视觉系统、路线控制系统以及障碍物避免系统。转向系统可操作来调整终端设备1800的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘系统。油门用于控制引擎的操作速度并进而控制终端设备1800的速度。控制系统1803可以额外地或可替换地包括除了图18所示出的组件以外的其他组件。本申请对此不做具体限定。制动单元用于控制终端设备1800减速。制动单元可使用摩擦力来减慢车轮。在其他实施例中,制动单元可将车轮的动能转换为电流。制动单元也可采取其他形式来减慢车轮转速从而控制终端设备1800的速度。计算机视觉系统可以操作来处理和分析由相机捕捉的图像以便识别终端设备1800周边环境中的目标和/或特征。目标和/或特征可包括交通信号、道路边界和障碍物。计算机视觉系统可使用目标识别算法、运动中恢复结构(structure from motion,SFM)算法、视频跟踪和其他计算机视觉技术。在一些实施例中,计算机视觉系统可以用于为环境绘制地图、跟踪目标、估计目标的速度等等。路线控制系统用于确定终端设备1800的行驶路线。在一些实施例中,路线控制系统可结合来自传感系统1802、GPS和一个或多个预定地图的数据以为终端设备1800确定行驶路线。障碍物避免系统用于识别、评估和避免或者以其他方式越过终端设备1800的环境中的潜在障碍物。当然,在一个实例中,控制系统1803可以增加或替换地包括除了所示出和描述的那些以外的组件。或者也可以减少一部分上述示出的组件。
终端设备1800的部分或所有功能受计算机系统1804控制。计算机系统1804可包括至少一个处理器18041,进一步,该计算机系统1804还可包括接口电路18042。处理器18041执行存储在例如存储器18043这样的非暂态计算机可读介质中的指令。计算机系统1804还可以是采用分布式方式控制终端设备1800的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器18041可以是一种具有信号(或数据)的处理能力的电路,具体可参见前述相关介绍,此处不再赘述。
尽管图18功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机系统1804的其它元件,但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器和存储器实际上可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器或存储器。例如,存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机系统1804的外壳内的其它存储介质。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤,诸如转向组件和减速组件的一些组件每个都可以具有其自己的处理器,处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。再比如,处理器也可以远离该车辆但可以与该车辆进行无线通信。
在一些实施例中,存储器18043可包含指令(例如,程序逻辑),指令可被处理器18041读取来执行终端设备1800的各种功能,包括以上描述的功能。存储器18043也可包含额外的指令,包括向推进系统1801、传感系统1802和控制系统1803中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。除了指令以外,存储器18043还可存储数据,例如道路地图,路线信息,传感器检测到的数据,车辆的位置、方向、速度以及其它这样的车辆数据,以及其他信息。这种信息可在终端设备1800在自主、半自主和/或手动模式中被终端设备1800和计算机系统1804使用。
存储器可参见上述图19中的内部存储器1903的介绍,此处不再赘述。
用户接口1805,用于向终端设备1800的用户提供信息或从其接收信息。可选地,用户接口1805可包括在外围设备的集合内的一个或多个输入/输出设备,外围设备可以包括例如无线通信系统、触摸屏、麦克风和/或扬声器等。
计算机系统1804可基于从各种子系统(例如,推进系统1801、传感系统1802和控制系统1803)以及从用户接口1805接收的输入来控制终端设备1800的功能。例如,计算机系统1804可利用来自控制系统1803的输入以便控制转向单元来避免由传感系统1802和障碍物避免系统检测到的障碍物。在一些实施例中,计算机系统1804可操作来对终端设备1800及其子系统的许多方面提供控制。
光学显示系统1806可参见前述任一实施例的介绍,此处不再赘述。需要说明的是,光学显示系统中的部分元件的功能也可以由车辆的其它子系统来实现,例如,控制器也可以为控制系统中的元件。
可选地,上述这些组件中的一个或多个可与终端设备1800分开安装或关联。例如,存储器18043可以部分或完全地与终端设备1800分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起。
需要说明的是,图18给出的终端设备功能框架只是一个示例,在其它示例中,终端设备1800可以包括更多、更少或不同的系统,并且每个系统可以包括更多、更少或不同的组件。此外,示出的系统和组件可以按任意种的方式进行组合或划分,本申请对此不做具体限定。
基于上述内容和相同的构思,本申请提供一种成像方法,请参阅图19的介绍。该成像方法可应用于上述任一实施例所示的显示模组或光学显示系统或终端设备。也可以理解为,可以基于上述任一实施例所示的显示模组或光学显示系统或终端设备来实现成像方法。为了便于方案的说明,如下以光源组件为光源阵列为例介绍。该方法包括以下步骤:
步骤1901,眼跟踪模组检测观察者的左眼位置和右眼位置。
其中,眼跟踪模组检测观察者的左眼位置和右眼位置的过程和原理可参见前述相关介绍,此处不再赘述。
步骤1902,眼跟踪模组向控制模组发送左眼位置信息和右眼位置信息。相应的,控制模组接收来自眼跟踪模组的左眼位置信息和右眼位置信息。
其中,眼跟踪模组与控制模组连接。
步骤1903,控制模组根据左眼位置信息及第一对应关系确定第一光源的位置信息,以及根据右眼位置信息及第二对应关系确定第二光源的位置信息。
其中,第一对应关系包括左眼位置与第一光源的位置信息的关系,第二对应关系包括右眼位置与第二光源的位置信息的对应关系。需要说明的是,第一对应关系和第二对应关系可以是表的形式,或者也可以是其它可能的形式,本申请对此不做限定。
表1和表2示例性的示出了第一对应关系和第二对应关系。表1和表2中的第一光源的位置信息和第二光源的位置信息均以第一光源和第二光源在光源阵列中的行和列表示。
表1第一对应关系
左眼位置 | 第一光源的位置信息 | 第一时段 |
位置11 | 11/13/15… | T11 |
位置12 | 21/23/25… | T12 |
… | … | … |
位置1n | n1/n3/n5… | T1n |
表2第二对应关系
右眼位置 | 第二光源的位置信息 | 第二时段 |
位置21 | 12/14/19… | T21 |
位置22 | 22/24/26… | T22 |
… | … | … |
位置2n | n2/n4/n6… | T2n |
可以理解的是,控制模组还可以获取到第一光源开启的第一时段T1、第二光源开启的第二时段T2、第一光源的切换频率v1、以及第二光源的切换频率v2等。其中,第一光源开启的第一时段T1和第一光源的切换频率v1可以携带于第一控制信号,并发送给光源阵列。第二光源开启的第二时段T2和第二光源的切换频率v2可以携带于第二控制信号,并发送给光源阵列。应理解,第一对应关系和第二对应关系也可以是在同一张表中,本申请对此不作限定。
步骤1904,控制模组根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第一控制信号。
在一种可能的实现方式中,第一控制信号包括第一光源的位置信息及第二光源的位置信息。
步骤1905,控制模组根据第一光源的位置信息和第二光源的位置信息生成第三控制信号。
其中,第三控制信号用于控制光调制组件切换第一图像信息和第二图像信息的频率。
需要说明的是,上述步骤1904与步骤1905之间没有先后顺序,可以先执行步骤1904后执行步骤1905,或者也可以是先执行步骤1905后执行步骤1904,或者也可以是步骤1904和步骤1905同步执行,即第一控制信号和第三控制信号同步生成,本申请对此不作限定。
步骤1906,控制模组向光源组件发送第一控制信号,并向光调制组件发送第三控制信号。相应的,光源组件接收来自控制模块的第一控制信号,光调制组件接收来自控制模组的第三控制信号。
步骤1907,光源组件根据接收到的第一控制信号,在第一时段开启光源阵列中的第一光源,在第二时段开启光源阵列中的第二光源。
其中,开启的第一光源用于发射第一光束,开启的第二光源用于发射第二光束。关于第一光束和第二光束的详细介绍可参见前述相关描述,此处不再赘述。
步骤1908,光调制组件根据第三控制信号,对第三光束进行调制得到携带第一图像信息的第一图像光,以及对第四光束进行调制得到携带第二图像信息的第二图像光。
其中,第三控制信号包括第一图像信息和第二图像信息的切换频率。该切换频率可以根据最低要求(即人眼不可分辨出闪烁频率)和用户需求改变。进一步,可选的,第一图像信息和第二图像信息的切换频率等于第一光源的切换频率和第二光源的切换频率之和。结合上述图4,ν3=ν1+ν2,ν3表示光调制组件的切换频率,ν1表示第一光源的切换频率,ν2表示第二光源的切换频率。通常ν1=ν2,ν3=2ν1=2ν2。例如,第一光源的切换频率ν1=1/60秒,第二光源的切换频率ν2=1/60秒。可以理解的是,光学显示系统开始运作后,第一图像信息和第二图像信息的切换频率通常是固定的。
进一步,结合上述图4,光调制组件切换时间与第一光源开启时间的间隔为ΔT,其中,ΔT也可以是在显示模组初始化过程中预先设置的。应理解,ΔT可以等于0,也可以不等于0,本申请对此不作限定。
通过上述步骤1901至步骤1908,可以控制显示模组进行图像显示。若第一图像信息与第二图像信息相同,显示模组可以实现二维图像显示。若第一图像信息与第二图像信息不同,显示模组可以实现三维图像显示。
需要说明的是,眼跟踪模组持续监测人眼位置,眼跟踪模组持续执行上述步骤1901。当人眼位置移动时,眼跟踪模组检测到左眼和右眼的新的位置,重复执行上述步骤1902~步骤1908。当人眼位置不变动时,步骤1902中的第一控制信号不变,持续发送第一控制信号以点亮相应的第一光源或第二光源。
请参阅图20a,为本申请提供的一种观察者的左眼和右眼在位置1的光路图。当眼跟踪模组检测到观察者的左眼和右眼在位置2时,基于显示模组的光路可参见图20b。
需要说明的是,若光源组件为面光源和光阀,上述步骤1903的具体过程为:控制模组根据左眼位置信息及第三对应关系确定光阀的第一位置信息,以及根据右眼位置信息及第四对应关系确定光阀的第二位置信息。
表3和表4示例性的示出了第三对应关系和第四对应关系。表3和表4中以光阀的第一位置信息包括光阀的第一宽度和第一中心坐标为例,以光阀的第二位置信息包括光阀的第二宽度和第二中心坐标为例。
表3第一对应关系
左眼位置 | 光阀的第一位置信息 | 第三时段 |
位置31 | (第一宽度11,第一中心坐标11) | T31 |
位置32 | (第一宽度12,第一中心坐标12) | T32 |
… | … | … |
位置3n | (第一宽度1n,第一中心坐标1n) | T3n |
表4第二对应关系
右眼位置 | 光阀的第二位置信息 | 第四时段 |
位置21 | (第二宽度21,第一中心坐标21) | T41 |
位置22 | (第二宽度22,第一中心坐标22) | T42 |
… | … | … |
位置2n | (第二宽度2n,第一中心坐标2n) | T4n |
需要说明的是,上述表3中的第一宽度11、第一宽度12…第一宽度1n可以相同也可以不同,第二宽度21、第二宽度22…第二宽度2n可以相同也可以不同,第一宽度与第二宽度可以相同也可以不同,本申请对此不作限定。此外,上述是以第三对应关系和第四对应关系在不同的表中示例的。应理解,第三对应关系和第四对应关系也可以是在同一张表中,本申请对此不作限定。
基于此,上述步骤1904具体可以为,控制模组根据光阀的第一位置信息和光阀的第二位置信息生成第二控制信号。
可以理解的是,为了实现上述实施例中功能,控制装置包括了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到,结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤,本申请能够以硬件或硬件和计算机软件相结合的形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用场景和设计约束条件。
基于上述内容和相同构思,图21和图22为本申请的提供的可能的控制装置的结构示意图。这些控制装置可以用于实现上述方法实施例中控制装置的功能,因此也能实现上述方法实施例所具备的有益效果。
如图21所示,该控制装置2100包括处理模块2101和收发模块2102。控制装置2100用于实现上述图19中所示的方法实施例中控制装置的功能。
当控制装置2100用于实现图19所示的方法实施例的控制装置的功能时:处理模块2101与收发模块2102协调用于控制光源组件分时发射第一光束及第二光束,第一光束和第二光束的出射位置不同,第一光束经光学整形组件调整为第三光束,第二光束经光学整形组件调整为第四光束;并控制光调制组件对第三光束调制得到携带第一图像信息的第一图像光,对第四光束经光调制得到携带第二图像信息的第二图像光;第一图像光经反射组件反射至观察者的左眼成像,第二图像光经反射组件反射至观察者的右眼成像。
有关上述处理模块2101和收发模块2102更详细的描述可以参考图19所示的方法实施例中相关描述直接得到,此处不再一一赘述。
应理解,本申请实施例中的处理模块2101可以由处理器或处理器相关电路组件实现,收发模块2102可以由收发器或收发器相关电路组件实现。
基于上述内容和相同构思,如图22所示,本申请还提供一种控制装置2200。该控制装置2200可包括处理器2201和接口电路2202。处理器2201和接口电路2202之间相互耦合。可以理解的是,接口电路2202可以为收发器或输入输出接口。可选地,控制装置2200还可包括存储器2203,用于存储处理器2201执行的指令或存储处理器2201运行指令所需要的输入数据或存储处理器2201运行指令后产生的数据。
当控制装置2200用于实现图19所示的方法时,处理器2201用于执行上述处理模块2101的功能,接口电路2202用于执行上述收发模块2102的功能。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行计算机程序或指令时,全部或部分地执行本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、控制装置、用户设备或者其它可编程装置。计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质,例如,软盘、硬盘、磁带;也可以是光介质,例如,数字视频光盘(digital video disc,DVD);还可以是半导体介质,例如,固态硬盘(solid statedrive,SSD)。
在本申请的各个实施例中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用,不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
本申请中,“均匀”不是指绝对的均匀,可以允许有一定工程上的误差。“垂直”不是指绝对的垂直,可以允许有一定工程上的误差。“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。在本申请的文字描述中,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的公式中,字符“/”,表示前后关联对象是一种“相除”的关系。另外,在本申请中,“示例性的”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。或者可理解为,使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念,并不对本申请构成限定。
可以理解的是,在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分,并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。术语“第一”、“第二”等类似表述,是用于分区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (25)
1.一种显示模组,其特征在于,包括光源组件、光学整形组件、光调制组件和反射组件,所述光学整形组件位于所述光源组件与所述光调制组件之间;
所述光源组件,用于分时发射第一光束和第二光束,所述第一光束和所述第二光束的出射位置不同;
所述光学整形组件,用于调整所述第一光束的指向得到第三光束,以及调整所述第二光束的指向得到第四光束;
所述光调制组件,用于对所述第三光束进行调制得到携带第一图像信息的第一图像光、以及对所述第四光束进行调制得到携带第二图像信息的第二图像光;
所述反射组件,用于将所述第一图像光反射至观察者的左眼,以及将所述第二图像光反射至所述观察者的右眼。
2.如权利要求1所述的模组,其特征在于,所述光学整形组件包括透镜阵列,所述透镜阵列中的透镜呈平面分布。
3.如权利要求2所述的模组,其特征在于,所述透镜阵列包括非球面透镜阵列或菲涅尔透镜阵列。
4.如权利要求2或3所述的模组,其特征在于,所述透镜阵列中的透镜的节距p满足下述公式:
其中,所述α为所述第一光束的发散角和所述第二光束的发散角中较大的发散角,所述t为所述光源组件的发光面与所述光学整形组件中靠近所述光调制组件的面之间的距离,所述h为所述第一光源或所述第二光源的横向发光宽度。
5.如权利要求2~4任一项所述的模组,其特征在于,所述透镜阵列中的透镜的节距p满足下述公式:
其中,Weye为虚拟眼盒面上的虚拟眼间距,所述d为所述光学整形组件与虚拟眼盒面之间的距离,所述虚拟眼盒面为实际眼盒面经所述反射组件反射形成的虚像,所述t为所述光源组件的发光面与所述光学整形组件靠近所述光调制组件的面之间的距离。
6.如权利要求1所述的模组,其特征在于,所述光学整形组件包括非球面透镜。
7.如权利要求1~6任一项所述的模组,其特征在于,所述光源组件包括光源阵列,所述光源阵列中的光源呈平面分布,所述光源阵列包括第一光源和第二光源;
所述光源组件,用于根据接收到的第一控制信号,在第一时段所述第一光源发射所述第一光束、及在第二时段所述第二光源发射所述第二光束。
8.如权利要求7所述的模组,其特征在于,所述第一控制信号包括所述第一光源的位置信息、及所述第二光源的位置信息。
9.如权利要求1~6任一项所述的模组,其特征在于,所述光源组件包括面光源和光阀;
所述面光源,用于发射面光束;
所述光阀,用于根据接收到的第二控制信号,在第三时段打开第一位置的光阀,所述面光束中的第一光束经所述第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀,所述面光束中的第二光束经所述第二位置射出。
10.如权利要求9所述的模组,其特征在于,所述第二控制信号包括所述光阀的第一位置信息、及所述光阀的第二位置信息。
11.如权利要求9或10所述的模组,其特征在于,所述面光源为平面型面光源和/或光阀为平面型光阀。
12.如权利要求1~11任一项所述的模组,其特征在于,所述反射组件包括至少一个反射元件,所述反射元件包括以下任一项:
平面反射镜、球面反射镜、自由曲面镜、或半透半反镜。
13.一种光学显示系统,其特征在于,包括控制模组、及如权利要求1~6和12中任一项所述的显示模组;
所述控制模组,用于控制所述显示模组进行图像显示。
14.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述光源组件包括光源阵列,所述光源阵列中的光源呈平面分布,所述光源阵列包括第一光源和第二光源;
所述控制模组,用于:
获取所述观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;
根据所述左眼位置信息确定所述第一光源的位置信息,以及根据所述右眼位置信息确定所述第二光源的位置信息;
根据所述第一光源的位置信息和所述第二光源的位置信息生成第一控制信号;
向所述光源组件发送所述第一控制信号;
所述光源组件,用于根据接收到的所述第一控制信号,在第一时段所述第一光源发射所述第一光束、及在第二时段所述第二光源发射所述第二光束。
15.如权利要求14所述的系统,其特征在于,所述第一控制信号包括所述第一光源的位置信息、及所述第二光源的位置信息。
16.如权利要求13所述的系统,其特征在于,所述光源组件包括面光源和光阀;
所述控制模组,用于:
获取所述观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;
根据所述左眼位置信息确定所述光阀的第一位置信息,以及根据所述右眼位置信息确定所述光阀的第二位置信息;
根据所述光阀的第一位置信息和所述光阀的第二位置信息生成第二控制信号;
向所述光源组件发送所述第二控制信号;
所述面光源,用于发射面光束;
所述光阀,用于根据接收到的所述第二控制信号,在第三时段打开第一位置的光阀,所述面光束中的第一光束经所述第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀,所述面光束中的第二光束经所述第二位置射出。
17.如权利要求16所述的系统,其特征在于,所述第二控制信号包括所述光阀的第一位置信息、及所述光阀的第二位置信息。
18.如权利要求16或17所述的系统,其特征在于,所述面光源为平面型面光源和/或光阀为平面型光阀。
19.如权利要求14~18任一项所述的系统,其特征在于,所述光学显示系统还包括所述眼跟踪模组,所述眼跟踪模组与所述控制模组连接;
所述控制模组,用于:
接收来自眼跟踪模组的所述左眼位置信息和所述右眼位置信息。
20.一种终端设备,其特征在于,包括如权利要求13~19任一项所述的光学显示系统,所述光学显示系统安装于所述终端设备上。
21.一种成像方法,其特征在于,应用于显示模组,所述显示模组包括光源组件、光学整形组件、光调制组件和反射组件,所述光学整形组件位于所述光源组件与所述光调制组件之间,所述方法包括:
控制所述光源组件分时发射第一光束和第二光束,所述第一光束和所述第二光束的出射位置不同,所述第一光束经所述光学整形组件调整为第三光束,所述第二光束经所述光学整形组件调整为第四光束;
控制所述光调制组件对所述第三光束调制得到携带第一图像信息的第一图像光、以及对所述第四光束调制得到携带第二图像信息的第二图像光;所述第一图像光经所述反射组件反射至观察者的左眼成像,所述第二图像光经所述反射组件反射至所述观察者的右眼成像。
22.如权利要求21所述的方法,其特征在于,所述控制所述光源组件分时发射第一光束和第二光束,包括:
获取所述观察者的左眼位置信息和右眼位置信息;
根据所述左眼位置信息和所述右眼位置信息,生成控制信号,所述控制信号用于控制所述光源组件分时发射所述第一光束及所述第二光束;
向所述光源组件发送所述控制信号。
23.如权利要求22所述的方法,其特征在于,所述获取观察者的左眼位置信息和右眼位置信息,包括:
接收来自眼跟踪模组的所述左眼位置信息和所述右眼位置信息。
24.如权利要求22或23所述的方法,其特征在于,所述控制信号包括第一控制信号,所述光源组件包括光源阵列,所述光源阵列中的光源呈平面分布,所述光源阵列包括第一光源和第二光源;
所述根据所述左眼位置信息和所述右眼位置信息生成控制信号,包括:
根据所述左眼位置信息确定所述第一光源的位置信息,以及根据所述右眼位置信息确定所述第二光源的位置信息;
根据所述第一光源的位置信息和所述第二光源的位置信息生成所述第一控制信号,所述第一控制信号用于控制所述光源组件在第一时段所述第一光源发射所述第一光束、及在第二时段所述第二光源发射所述第二光束。
25.如权利要求22或23所述的方法,其特征在于,所述控制信号包括第二控制信号,所述光源组件包括面光源和光阀;
所述根据所述左眼位置信息和所述右眼位置信息生成控制信号,包括:
根据所述左眼位置信息确定所述光阀的第一位置信息,以及根据所述右眼位置信息确定所述光阀的第二位置信息;
根据所述光阀的第一位置信息和所述光阀的第二位置信息生成所述第二控制信号,所述第二控制信号用于控制所述光阀在第三时段打开第一位置的光阀、所述面光源发射的面光束中的第一光束经所述第一位置射出,以及在第四时段打开第二位置的光阀、所述面光源发射的面光束中的第二光束经所述第二位置射出。
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