可调整的三维增强现实平视显示器制造技术

公开了用于提供增强现实平视显示器的显示配置的实施方案。在一个示例中，一种平视显示装置包括：至少一个显示器；至少一个微透镜阵列；至少一个光学元件，所述至少一个光学元件包括定位在所述显示器与所述至少一个微透镜阵列之间的双凸透镜或视差栅栏；以及显示控制器，所述显示控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令能够由所述处理器执行以控制所述至少一个显示器输出图像光，所述图像光穿过所述至少一个光学元件和所述至少一个微透镜阵列并且撞击在透明平面上以形成第一平面中的第一三维图像和第二平面中的第二三维图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可调整的三维增强现实平视显示器相关申请的交叉引用本申请要求标题为“MIRRORLESSHEADSUPDISPLAY”且在2018年5月4日提交的美国临时申请号62/667,355的优先权。上述申请的全部内容在此以引用的方式并入以用于所有目的。
本公开涉及包括用于提供平视显示器的三维无反射镜的显示装置的透视显示配置。
技术介绍
增强现实系统可用于将虚拟(例如，计算机生成)的对象插入到用户的视场中，以便使虚拟对象对于用户来说看似整合到现实世界环境中。举例来说，透视显示装置可显示虚拟对象，并且允许来自现实世界环境的光穿透到达观看者，使得观看者通过所述显示装置看到现实世界环境和虚拟对象。
技术实现思路
可在多种环境中使用透视显示器，包括车辆平视显示器。此类平视显示器常常提供二维显示和/或增强现实体验，这在占据达两个平面(例如，近平面和远平面)的投影空间中覆盖图像。由于将所述体验约束于所述两个平面，所以在增强现实图像与现实世界环境之间的关系受到限制，在移动环境中尤其如此，诸如具有在车辆行驶期间使用的平视显示器的车辆的环境。本公开提供一种三维增强现实显示系统，所述三维增强现实显示系统包括光学元件以分离图像的每个像素的左眼图像和右眼图像，并且随后使用眼睛跟踪将左眼图像和右眼图像连结回到用户的眼睛聚焦的地方。以此方式，本公开提供一种改变将图像连结在一起的地方的焦点的动态方式，以在用户聚焦处产生连续平面，在那里产生立体图像，并且随后在环境和/或用户焦点移动时一直移动那个立体图像。以此方式，所投影的图像可不再受限于近场位置和远场位置，而是可定位在用户的三维视场中的任何地方(例如，在任何水平位置、垂直位置和深度位置)，并且在环境和/或用户焦点移动时连续地重新定位。举例来说，其他增强现实系统中的所投影的图像仅可定位在两个深度中的一者处(例如，近场和远场)，而由所公开的系统生成的所投影的图像可定位在某一范围内的任何深度处(例如，作为一个非限制性示例性范围，看似定位在距用户5米到75米的任何地方)。在许多环境中，诸如空间和功耗等问题可对透视显示器与现有构造的整合提出挑战。举例来说，在车辆环境中，显示系统的部件可被整合在拥挤的位置，诸如仪表板、车辆车身结构(例如，A柱)、后视镜壳体等。此外，当车辆依靠燃料(例如，汽油、电力、天然气和/或它们的组合)操作时，保持车内元件的功耗尽可能低可为有益的。透视显示器(诸如车辆中的平视显示器)的另一考虑事项包括用于提供世界锁定的虚拟图像(例如，与环境一起移动的图像或图像的部分)和观看者锁定(或车辆锁定)的虚拟图像(例如，相对于观看者看似保持在同一位置的图像或图像的部分，甚至在观看者/车辆移过环境时也如此)中的一者或两者的规定。本公开提供了用于提供上文论述的空间节约、电力节约和图像锁定特征的各种组合的机制。作为一个示例，本公开提供一种平视显示装置，所述平视显示装置包括：至少一个显示器；至少一个微透镜阵列；至少一个光学元件，所述至少一个光学元件包括定位在显示器与至少一个微透镜阵列之间的双凸透镜或视差栅栏；以及显示控制器，所述显示控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令能够由处理器执行以控制至少一个显示器输出图像光，所述图像光穿过至少一个光学元件和至少一个微透镜阵列并且撞击在透明平面上以形成第一平面中的第一三维图像和第二平面中的第二三维图像。作为另一示例，本公开提供一种三维、无反射镜、低型面、电力高效的增强现实平视显示器。所述三维无反射镜显示器可充分利用光学光栅来产生无反射镜的成像和/或投影。可在显示配置中包括视差或双凸面元件(例如，膜)以生成自动立体图像。在一些示例中，所生成的图像可充分利用眼睛跟踪能力。视差或双凸面元件中的光学元件可重叠，进而允许使用较低分辨率的源来生成最初图像，这提供低成本、高效率(高透射)和低功耗显示器(相对于不利用重叠的光学元件的显示器)。最初的图像生成器可利用透射式显示技术(例如，液晶显示器，LCD)和/或基于微型元件的技术(例如，数字光处理微机电系统，DLPMEMS)。利用透射式显示器的示例可包括背光元件，所述背光元件包括发光二极管(LED)矩阵，这相对于其他背光配置增加了显示器的电效率。举例来说，背光可利用局部调光技术以避免向在生成所要的图像的过程中未用到的背光供电。所述背光可包括迷你发光二极管(迷你LED)或微型发光二极管(微型LED)的矩阵。自由形式的LED可嵌入硅石中以提供用于背光的低型面和/或小封装。可跟踪驾驶员或其他用户的注视并且所述注视用于驱动显示器的部分以与所述注视相交(或对经由所述注视提供的输入作出反应)。在上述显示器的一些示例中，在显示配置中包括的三维元件，诸如视差元件或双凸透镜元件，可以是能够移动的，以动态地改变三维深度感知。三维元件的移动性还可允许在检测到高阳光照度环境时控制光学元件的位置，以便自动减小显示器上的阳光照度。举例来说，可使用在(例如，在显示配置中的)冷反射镜后方的光电二极管执行红外(IR)检测，以主动地检测阳光照度并且控制大反射镜和/或双凸面/视差元件进行移动，以提供对阳光照度的对策。上述显示配置中的一者中的双凸透镜的附加的或替代性特征包括可变处方特征。举例来说，可调整双凸透镜的处方(例如，通过改变双凸透镜的一部分的半径和/或定向)以修正和/或以其他方式抵消远场的场曲率。在另一示例中，一个或多个透镜元件可具有能够经由用户输入进行调整的位置。举例来说，可基于用户输入在空间上调整显示配置中的一个或多个透镜，以创造观看由所述显示配置生成的图像的舒适度。可在显示配置中包括可调整变焦透镜，并且所述可调整变焦透镜可在物理空间中移动(例如，响应于用户输入)以改变在空间中看到的图像场的深度。本公开还提供在空间中提供多个重叠的图像平面(例如，多个二维重叠的图像平面)的显示配置。在一个示例性显示器中，可使用色膜来提供密集光谱组合以产生多个图像。举例来说，所述色膜可允许特定光通过，同时反射其他光，从而允许三维空间中的重叠影像。作为另一示例，一种显示配置可包括激光器，所述激光器产生多个全息片以提供重叠的影像。在另一示例中，一种显示配置可包括多个LCD显示器以产生多个图像平面。举例来说，两个LCD透射式显示器可定位成实现特定角度下的偏振光，以实现布儒斯特角度下的反射。在这些示例中，可在显示配置中使用附加的延迟膜以产生多个图像平面。作为另一示例，可使用有机发光二极管(OLED)或光学涂覆和投影技术提供多个近平面投影和远平面投影。举例来说，可经由作为挡风玻璃的透明OLED或嵌入挡风玻璃中的光敏材料提供近平面，而可使用LCD或基于MEMS的投影提供远平面。上述配置可允许在不使用高体积/高型面投影系统的情况下的多个图像平面，并且因此可具有比其他投影系统更低的功耗。附图说明通过参考附图阅读对非限制性实施方案的以下描述，可更好地理解本公开，其中：图1示出了根据本专利技术的一个或多个实施方案的示例性增强现实环境；图2A示出了根据本专利技术的一个或多个实施方案的无反射镜显示配置的示例性框图；图2B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平视显示装置，所述平视显示装置包括：/n至少一个显示器；/n至少一个微透镜阵列；/n至少一个光学元件，所述至少一个光学元件包括定位在所述显示器与所述至少一个微透镜阵列之间的双凸透镜或视差栅栏；以及/n显示控制器，所述显示控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令能够由所述处理器执行以控制所述至少一个显示器输出图像光，所述图像光穿过所述至少一个光学元件和所述至少一个微透镜阵列并且撞击在透明平面上以形成第一平面中的第一三维图像和第二平面中的第二三维图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180504 US 62/667,3551.一种平视显示装置，所述平视显示装置包括：
至少一个显示器；
至少一个微透镜阵列；
至少一个光学元件，所述至少一个光学元件包括定位在所述显示器与所述至少一个微透镜阵列之间的双凸透镜或视差栅栏；以及
显示控制器，所述显示控制器包括处理器和存储指令的存储器，所述指令能够由所述处理器执行以控制所述至少一个显示器输出图像光，所述图像光穿过所述至少一个光学元件和所述至少一个微透镜阵列并且撞击在透明平面上以形成第一平面中的第一三维图像和第二平面中的第二三维图像。


2.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述至少一个显示器包括第一显示器和第二显示器，并且其中所述指令能够执行以经由所述第一显示器生成所述第一三维图像作为近场图像并且经由所述第二显示器生成所述第二三维图像作为远场图像。


3.如权利要求2所述的平视显示装置，其中所述第一显示器和所述第二显示器相对于彼此以约90度定位。


4.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述平视显示装置包括于车辆中，并且其中所述透明平面是包括透明有机发光二极管(OLED)显示器的挡风玻璃，其中所述至少一个显示器包括被配置为将光投影到所述挡风玻璃上以生成远平面中的所述第一三维图像的液晶显示器(LCD)或基于微机电系统(MEMS)的投影显示器，以及生成近平面中的所述第二三维图像的所述OLED显示器。


5.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述平视显示装置包括于车辆中，并且其中所述透明平面是在玻璃中包括光敏材料的挡风玻璃。


6.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述第一三维图像包括车辆状态信息和/或仪表板显示数据，并且其中所述第二三维图像包括是世界锁定以相对于周围环境维持相同位置的导航方向或图像。


7.如权利要求1所述的平视显示装置，所述平视显示装置还包括沿着所述至少一个显示器的背面作为矩阵分布的背光光源阵列。


8.如权利要求7所述的平视显示装置，其中所述背光光源阵列包括能够单独控制的发光二极管的矩阵。


9.如权利要求8所述的平视显示装置，其中所述指令还能够执行以基于所述三维图像的内容和/或无反射镜的平视显示装置的动态状况选择性地对所述矩阵的所述发光二极管中的一者或多者进行关闭或调光。


10.如权利要求8所述的平视显示装置，其中所述无反射镜的平视显示装置的所述动态状况包括所述透明平面的特定区域中的阳光量。


11.如权利要求8所述的平视显示装置，其中所述无反射镜的平视显示装置的所述动态状况包括用户的眼睛注视的位置，并且其中所述指令能够执行以对所述矩阵的被配置为对所述显示器的某些区域进行照明的所述发光二极管进行关闭或调光，所述区域生成远...

【专利技术属性】
技术研发人员：R拉奥，BE刘易斯，A德西西奥洛，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US