[发明专利]近眼光学反卷积显示器

说明书

技术领域

本发明涉及近眼光学反卷积显示器。

背景技术

近眼显示器（NED）包括可将图像直接投射到观看者眼中的头戴式显示器（HMD）。这类显示器可以通过合成虚拟大幅面显示表面来克服由其他移动显示器形状系数所给予的有限的屏幕大小，或者可以用于虚拟或增强现实应用。

近眼显示器可以划分成两个大类：沉浸式显示器以及透视式显示器。前者可以采用在虚拟现实（VR）环境中以利用合成渲染的影像完全包含用户的视场。后者可以采用在增强现实（AR）应用中，在该处文本、其他合成注释或图像可以覆加在用户的物理环境的视图中。就显示技术而言，AR应用要求半透明显示器（例如通过光学或电光手段所达到的），使得可以同时利用近眼显示器观看物理世界。

由于人类的肉眼不能适应（注视）置于近距离内的物体的事实，所述近距离例如当用户戴眼镜时阅读式眼镜的透镜到用户眼睛之间的距离，所以已经证明难以构建近眼显示器。因此，NED系统已常规地要求复杂并且笨重的光学元件允许观看者舒服地适应否则将脱离注视的近眼显示器以及物理环境。

常规解决方案是将分束器（例如半涂银镜）直接置于观看者眼睛前面。这允许直视物理场景，即使以降低的亮度。另外，显示器（例如LCD面板）置于第二光线路径上。在分束器与显示器期间引入透镜具有合成位于物理环境内的半透明显示的作用。实际上，要求多个光学元件以针对这类解决方案最小化像差以及达到宽视场，这导致笨重并且昂贵的、已禁止广泛消费者采纳的眼镜。

用于VR应用的常规解决方案是将放大镜置于微型显示器前面。例如，单个透镜置于小LCD面板之上，使得观看者可以既不管近距离而适应或注视显示器又可以放大显示器，使得它似乎大得多并且在较远距离处。

发明内容

在本发明的实施例中，一种装置可以包括显示器和计算机系统，所述显示器包括多个像素。装置可进一步包括计算机系统，其与所述显示器耦连并且可操作为指示所述显示器显示与目标图像相应的反卷积的图像，其中所述显示器当位于观察者的近眼范围内时显示所述反卷积的图像时，所述目标图像可由所述观察者清晰地感知。。

本发明的各实施例可以包括一种装置，所述装置包括计算机系统，其可操作为通过利用描述眼睛的模糊效果的第二函数的反函数对描述目标图像的第一函数实施卷积运算，以确定与所述目标图像相应的反卷积的图像。该装置还可包括与所述计算机系统通信地耦连的第一显示器，其中所述第一显示器可操作为基于从所述计算机系统接收的指令显示所述反卷积的图像。。

本发明的一些实施例可以包括一种接收目标图像的方法。所述方法可包括确定与目标图像相应的反卷积图像，其中，当反卷积图像在观察者的近眼范围内显示时，所述目标图像可由所述观察者清晰地感知。此外，方法可包括在显示器上显示该反卷积图像。

下面的详细描述与附图一起将提供对本发明的性质和优势的更好理解。

附图说明

本发明的实施例以示例的方式并且不以限制的方式在附图中示出，并且其中同样的参考数字指代类似的元件。

图1是根据本发明的实施例的示例性计算机系统。

图2A示出了观察者的眼睛以及相应的最小适应距离。

图2B和2C描绘了观察者在不同观看距离处所感知的图像。

图3A示出了根据本发明的实施例的、起源于焦点平面的光束。

图3B示出了根据本发明的实施例的、近眼微透镜阵列显示器的侧视图。

图4示出了根据本发明的实施例的、是光场的一部分的光束。

图5示出了根据本发明的实施例的、近眼微透镜阵列显示器的经放大视图的侧视图。

图6A示出了根据本发明的实施例的、近眼视差屏障显示器的侧视图。

图6B示出了根据本发明的实施例的、近眼视差屏障显示器和微透镜阵列的侧视图。

图7示出了根据本发明的实施例的、近眼视差屏障显示器的经放大侧视图。

图8示出了根据本发明的实施例的、近眼多层SLM显示器的侧视图。

图9示出了根据本发明的实施例的、近眼多层SLM显示器的经放大侧视图。

图10描绘了根据本发明的实施例的、通过近眼视差屏障显示器的视图。

图11示出了根据本发明的实施例的、近眼光学反卷积显示器的侧视图。

图12A描绘了根据本发明的实施例的、卷积之前和之后的图像。

图12B描绘了根据本发明的实施例的、反卷积之前和之后的图像。