[发明专利]多焦点显示系统和方法

权利要求书

1.一种显示系统，包括：

可操作地耦合到产生图像数据的图像源的光投影装置；和

可操作地耦合到所述光投影装置的复合可变焦元件组件，所述复合可变焦元件组件包括与第二可变焦元件串联布置的第一可变焦元件，以提供与所述图像数据相对应的图像帧以供显示，其中：

所述第一可变焦元件被配置为在第一聚焦范围内并且以第一切换响应时间在聚焦状态之间切换；

所述第二可变焦元件被配置为在第二聚焦范围内并且以第二切换响应时间在聚焦状态之间切换；

所述第一聚焦范围大于所述第二聚焦范围；并且

所述第一切换响应时间比所述第二切换响应时间慢。

2.根据权利要求1所述的显示系统，还包括远心透镜系统，

其中，所述复合可变焦元件设置在所述远心透镜系统内，使得所述复合可变焦元件的调制产生入射光的焦点的变化，而产生图像放大率的很小变化或者没有变化。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一聚焦范围是0屈光度至3屈光度。

4.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第二聚焦范围是0屈光度至0.3屈光度。

5.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第二可变焦元件具有两个聚焦状态。

6.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第一切换响应时间长于所述光投影装置的刷新时间。

7.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述复合可变焦元件被配置为在偶数帧中以第一焦距显示图像并且在奇数帧中以第二焦距显示图像，以使得观看者感知各层之间具有相对小的间隔的多焦显示。

8.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第二可变焦元件被配置为在第一帧中以第一焦距显示第一图像并且在第二帧中以第二焦距显示第二图像。

9.根据权利要求8所述的显示系统，其中，所述第一可变焦元件被配置为将所述第一图像和所述第二图像聚焦到相应的第三焦距和第四焦距。

10.根据权利要求9所述的显示系统，还包括：调节跟踪系统，其被配置为测量观看者的眼睛的调节，

其中，所述第三焦距和所述第四焦距至少部分地基于观看者的眼睛的调节的变化来确定。

11.根据权利要求9所述的显示系统，还包括：眼睛跟踪系统，其被配置为测量观看者的注视距离，

其中，所述第三焦距和所述第四焦距至少部分地基于所述观看者的注视距离的变化来确定。

12.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述第二可变焦元件增加所述显示系统对用于测量观看者眼睛的调节或注视距离的、可操作地耦合的调节跟踪系统或眼睛跟踪系统中的精度误差和延迟时间的容忍度。

13.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述光投影装置是具有刷新率的数字光投影显示器。

14.根据权利要求13所述的显示系统，其中，所述第二可变焦元件以所述刷新率并且与所述数字光投影显示器的刷新同相位地在第一聚焦状态和第二聚焦状态之间切换，使得在所述第一聚焦状态显示偶数图像帧并且在所述第二聚焦状态显示奇数图像帧。

15.根据权利要求14所述的显示系统，其中，所述图像源针对所述偶数图像帧在第一观看距离处生成第一层图像内容，并且针对所述奇数图像帧在第二观看距离处生成第二层图像内容，使得观看者将所述第一层图像内容和所述第二层图像内容感知为多焦点场景的一部分。

16.根据权利要求15所述的显示系统，其中，所述数字光投影显示器的所述刷新率为240Hz，并且

其中，所述显示系统具有120Hz的总有效刷新率。