显示装置及方法

显示装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种显示装置及方法。其中，显示部件发出的光经过光学系统出射，其中，显示部件和光学系统被配置为使得，从显示部件发出且经过光学系统调制后出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显示。本发明的显示装置及方法可以根据眼睛的感光特性，将眼睛的入瞳区划分为不同的视野区域，其中，不同的视野区域可以对应于不同的光场显示策略，由此可以在一定程度上降低光场显示过程中的计算量由此。
【专利说明】
显不装置及方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及显示技术领域，更具体而言，涉及一种适用于虚拟现实(VR，Virtual Reality)和增强现实(AR，Augmented Reality)领域的显示装置及方法。
【背景技术】
[0002] 人眼之所以能看出物体的三维效果，是因为人的双眼之间存在一定距离，使得双 眼看到的图像之间有一定的视差，这种带视差的图像经视网膜反馈至大脑皮层就使人产生 立体视觉。
[0003] 现有的三维显示装置大多是利用上述原理来产生立体感的，即分别为左眼和右眼 提供稍有差别的图像，这些稍有差别的图像经视网膜反馈至大脑，从而欺骗大脑，令观察者 产生3D的感觉。由于人为制造视差的方式所构造的3D景象并不是真正的立体图像，在观看 这些3D景象时，人眼所感觉的图像所在位置和图像的实际位置(屏幕)不同，此时人眼会按 照感觉的图像位置进行调焦，由于图像的实际位置在屏幕，因此调焦后会看不清图像，此时 人眼需要再次调焦到屏幕，如此反复调节，造成视觉疲劳，降低用户的观看体验。
[0004] 事实上，人眼观看真实物体时，感知的是物体发出的光场。这就意味着，如果能够 在空间再现所要显示的三维场景或三维物体的空间光场分布，就能很好地在空间再现该三 维场景或物体。
[0005] 通过显示器和空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)可以调制出需 要显示的三维物体的空间光场分布，可以解决现有的三维显示技术的调节集合矛盾等问 题。
[0006] 但是，光场显示的过程需要使用复杂的算法对显示器和SLM的参数进行计算，使得 算法复杂度较高，在应用于AR/VR显示时，由于三维画面的切换速度较快，这无疑会进一步 增加计算量。

【发明内容】

[0007] 本发明要解决的一个技术问题是提供一种显示装置及方法，其能够在一定程度上 降低光场显示过程中的计算量。
[0008] 根据本发明的一个方面，公开了一种显示装置，其包括:显示部件；以及光学系统， 显示部件发出的光经过光学系统出射，其中，显示部件和光学系统被配置为使得，从显示部 件发出且经过光学系统调制后出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略 的光场显示。
[0009] 优选地，该显示装置还可以包括:眼睛入瞳区划分器，眼睛入瞳区划分器根据眼睛 的视网膜的感光特性和/或眼睛的特定状况，将眼睛的入瞳区划分为多个区域，其中每个区 域对应于不同的光场显示策略。
[0010] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以将入瞳区划分为：中心视野区域，中心视野区域包 括与眼睛的黄斑区和/或扫视区域相对应的显示区域，并且中心视野区域对应于第一分辨 率的三维显示；以及周边视野区域，周边视野区域包括与眼睛的周边视觉区域相对应的显 示区域，并且周边视野区域对应于第二分辨率的三维显示或对应于二维显示，其中第二分 辨率小于第一分辨率。
[0011] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以进一步在入瞳区中划分出渐变视野区域，渐变视 野区域位于中心视野区域和周边视野区域之间，渐变区视野区域对应于第三分辨率的三维 显示或二维显示，第三分辨率介于第一分辨率和第二分辨率之间。
[0012] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以进一步将入瞳区中与眼睛的眼底视盘区域相对应 的显示区域划分为盲点视野区域，盲点视野区域对应于黑色或随机图像显示。
[0013] 优选地，周边视野区域对应于灰度显示。
[0014] 优选地，中心视野区域可以包括眼睛的注视点周围5至20度范围内的区域;盲点视 野区域可以包括注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的区域；以及周边视野 区域可以为眼睛的入瞳区中除中心视野区域与盲点视野区域之外的区域。
[0015] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以进一步被配置为执行以下操作中的任一个或多 个:在眼睛为弱视的情况下，将与中心视野区域对应的第一分辨率更改为第四分辨率，第四 分辨率小于第一分辨率;在眼睛为青光眼的情况下，将与眼睛的视野缺损区域划定为盲点 视野区域；以及在眼睛具有黄斑区病变的情况下，确定眼睛的变形形态，并且在中心视野区 域中的显示对应于矫正所确定的变形形态。
[0016] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以进一步被配置为：在眼睛具有黄斑区病变的情况 下，使得显示部件和光学系统在黄斑区病变区域的显示光场是经过预定图像处理后的光 场。
[0017] 优选地，眼睛入瞳区划分器可以进一步被配置为，在眼睛需要进行视觉训练的情 况下，确定眼睛的入瞳区中的视野训练区域，在视野训练区域中显示特定的训练元素。
[0018] 优选地，该显示装置可以进一步包括:视轴追踪器，视轴追踪器追踪眼睛的运动， 以确定眼睛的视轴的位置与角度，眼睛入瞳区划分器基于视轴追踪器确定的视轴的位置与 角度，将眼睛的入瞳区划分为不同区域。
[0019] 优选地，该显示装置可以进一步包括:视轴预测器，基于所显示的虚拟图像和/或 头部运动参数，预测眼睛的视轴的运动，其中视轴追踪器参考视轴预测器的预测结果，来追 踪眼睛的运动并确定眼睛的视轴的位置与角度。
[0020] 优选地，上文述及的显示装置中的显示部件可以包括显示器，显示器包括多个显 示像素，每个显示像素的光强度能够被调节，从而在显示器上显示第一图像，光学系统包括 空间光调制器，显示器发出的光经过空间光调制器出射，以进入眼睛，并且空间光调制器被 配置为具有预定的透射率分布或反射率分布，其中，第一图像与透射率分布或反射率分布 被设定为，使得从空间光调制器出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略 的光场显示。
[0021] 优选地，空间光调制器包括多个调节像素，每个调节像素的透射率或反射率能够 被独立调节，从而形成预定的透射率分布或反射率分布，从空间光调制器出射的出射光的 延长线或反向延长线相交于一个或多个像点，一个或多个像点构成虚拟图像，该显示装置 还可以包括:处理器，用于根据入瞳区的划分结果，确定第一图像和透射率分布或反射率分 布，使得通过调节显示像素的光强度和调节像素的透射率或反射率来实现入瞳区的不同区 域所对应的虚拟图像以不同的光场显示策略显示。
[0022] 优选地，对于中心视野区域对应的虚拟图像，处理器确定并调节参与形成该虚拟 图像的显示像素和对应的调节像素，使得该虚拟图像整体上和对应于该虚拟图像的预期虚 拟图像接近;并且/或者对于周边视野区域对应的虚拟图像，处理器确定并调节参与形成该 虚拟图像的显示像素和对应的调节像素，使得显示像素所呈现的显示图像和该虚拟图像所 对应的预期虚拟图像的二维图像/二维灰度图像接近，并且参与形成该虚拟图像的调节像 素对于显示图像为全开放或部分开放状态，或者，使得部分显示像素的光强度为零、部分调 节像素的透射率或反射率为零，基于其余显示像素的光强度和调节像素的透射率或反射率 所形成的虚拟图像大体上和该虚拟图像所对应的预期虚拟图像接近，或者，使得部分显示 像素的光强度为零、部分调节像素的透射率或反射率为零，基于眼睛和/或显示装置的像 差，确定其余显示像素的光强度和调节像素的透射率或反射率，以使得形成的虚拟图像能 够补偿像差;并且/或者对于盲点视野区域所对应的虚拟图像，处理器确定参与形成该虚拟 图像的显示像素和调节像素，其中，参与形成该虚拟图像的显示像素的光强度和调节像素 的透射率或反射率为任意数值。
[0023] 优选地，显示器和空间光调制器由两个分辨率不同的光学部件构成，其中，分辨率 较高的光学部件被设置于眼睛在调节放松时的视网膜中心凹的共辄点位置处，分辨率较高 的光学部件上对应于周边视野区域的部分用于显示低分辨率二维图像或低分辨率二维灰 度图像，分辨率较低的光学部件上对应于周边视野区域的部分对于低分辨率二维图像或低 分辨率二维灰度图像为全开放或部分开放状态。
[0024] 优选地，空间光调制器可以是液晶屏、微透镜阵列、针孔板、散射图案的薄膜或全 息图；和/或显示器可以是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕或头戴式显示器。
[0025] 优选地，上文述及的显示装置中的显示部件还可以包括多个显示器，每个显示器 包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被独立调节，从而在每个显示器上显示相 应图像，光学系统对光具有折射或反射作用，多个显示器发出的光经过光学系统出射，以进 入眼睛，其中多个显示器和光学系统被放置为使得，从光学系统出射的光在眼睛处形成的 图像与多个显示器上显示的图像的叠加相关联，并且其中，多个显示器上的各显示像素被 调节为使得，从光学系统出射的光在眼睛的入瞳区的不同区域处形成的图像对应于不同的 光场显不策略。
[0026] 优选地，光学系统包括一个或多个半反半透镜，并且其中，多个显示器中的一部分 或全部显示器发出的光通过一个或多个半反半透镜中的一个或多个的反射或透射而进入 眼睛。
[0027] 优选地，半反半透镜为平面镜、球面镜或自由曲面镜。
[0028] 优选地，光学系统还可以包括对光具有折射或反射作用的第一光学元件，第一光 学元件光学地放置在一个或多个半反半透镜之前，使得通过一个或多个半反半透镜反射或 透射的光经过第一光学元件的折射或反射进入眼睛。
[0029]优选地，第一光学元件对入射到其上的光起到会聚作用。
[0030] 优选地，第一光学元件由一个或多个光学透镜构成。
[0031] 优选地，每个显示器上显示的图像的像方视场部分重叠。
[0032] 根据本发明的另一个方面，还公开了一种显示方法，该方法包括:对于眼睛的入瞳 区中的中心视野区域，以第一分辨率显示三维虚拟场景;并且对于眼睛的入瞳区中的周边 视野区域，以第二分辨率显示三维虚拟场景，或者显示二维图像，其中第二分辨率小于第一 分辨率。
[0033] 优选地，对于位于中心视野区域和周边视野区域之间的渐变区视野区域，以第三 分辨率显示三维虚拟场景，或者显示二维图像，其中，第三分辨率介于第一分辨率和第二分 辨率之间。
[0034] 优选地，中心视野区域包括与眼睛的黄斑区和/或注视点附近的扫视区域相对应 的显示区域，周边视野区域包括与眼睛的周边视觉区域相对应的显示区域。
[0035]优选地，对于眼睛的入瞳区中的周边视野区域，显示灰度图像。
[0036]优选地，对于处在眼睛的眼底视盘区域的盲点视野区域，以黑色或随机图像显示。 [0037] 优选地，中心视野区域包括眼睛的注视点周围5至20度范围内的区域;盲点视野区 域包括注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的区域；以及周边视野区域为眼 睛的入瞳区中除中心视野区域与盲点视野区域之外的区域。
[0038] 优选地，在眼睛为弱视的情况下，将与中心视野区域对应的第一分辨率更改为第 四分辨率，第四分辨率小于第一分辨率;并且/或者，在眼睛为青光眼的情况下，将与眼睛的 视野缺损区域划定为盲点视野区域;并且/或者，在眼睛具有黄斑区病变的情况下，确定眼 睛的变形形态，并且在中心视野区域中的显示对应于矫正所确定的变形形态。
[0039] 优选地，在眼睛具有黄斑区病变的情况下，在黄斑区病变区域的显示光场是经过 预定图像处理后的光场。
[0040] 优选地，在眼睛需要进行视觉训练的情况下，确定眼睛的视野训练区域，在视野训 练区域中显示特定的训练元素。
[0041 ] 优选地，该方法还可以包括:追踪眼睛的运动，以确定眼睛的视轴的位置与角度； 和基于所确定的视轴的位置与角度，将眼睛的入瞳区划分为不同区域，不同区域包括中心 视野区域和周边视野区域。
[0042]优选地，追踪眼睛的运动以确定眼睛的视轴的位置与角度的步骤包括:基于所显 示的虚拟图像和/或头部运动参数，预测眼睛的视轴的运动;和参考预测的结果，追踪眼睛 的运动并确定眼睛的视轴的位置与角度。
[0043]综上，本发明的显示装置及方法可以根据眼睛的感光特性，将眼睛的入瞳区划分 为不同的视野区域，其中，不同的视野区域可以对应于不同的光场显示策略，由此可以在一 定程度上降低光场显示过程中的计算量。
【附图说明】
[0044] 通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其 它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号 通常代表相同部件。
[0045] 图1示出了使用两个已知的分离平面来标记一条光线的方向的示意图。
[0046] 图2示出了根据本发明一实施例的显示方法的示意性流程图。
[0047]图3示出了根据本发明一实施例的显示装置的结构的示意性方框图。
[0048]图4示出了根据本发明另一实施例的显示装置的结构的示意性方框图。
[0049] 图5示出了一个虚像点P的形成过程的示意图。
[0050] 图6示出了根据本发明另一实施例的显示装置的结构的示意性方框图。
[0051]图7示出了根据本发明一实施例的显示装置的具体布置状态示意图。
【具体实施方式】
[0052]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开 的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方 式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的 范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0053] 为了更好地理解本发明，首先以显示器和空间光调制器相配合以产生三维场景为 例对本发明涉及的光场显示的概念和原理做以简要说明。
[0054]我们看到的立体世界中，物体产生或反射的光是有强度并且有方向的。由于光的 方向性，我们可以有立体感。
[0055] 常规的显示器是二维的，只能显示平面图形。这是因为常规显示器上的每一个像 素点所发出的光不具备方向性，只可以向空间中各个方向发射强度接近的光。
[0056]使用常规的显示器作为VR/AR显示时，虽然可以给与双眼不同的像来欺骗人脑产 生立体感，但这种立体感并不真实。虚假的立体感会使人眼的调节过程发生错误，造成疲 劳。
[0057]如图1所示，可以使用两个已知的分离平面来标记一条光线的方向。光线依次穿过 这两个平面的坐标(13,78)(113,713)就可以作为该光线的方向，可以记为以13,73，113,713)， 如果给L( xa，ya，xb，yb)赋上光强度的值，i = L( xa，ya，xb，yb)就可以同时记录一条光线的 方向和强度。
[0058] 显示器和空间光调制器相配合就可以进行光场显示。其中，显示器可以是常规的 液晶显示器，其上的像素可以发出各个方向的光，空间光调制器可以是剥去背光的液晶显 示器，其上的像素可以用来控制所提供的光的强度。
[0059] 将显示器记为tl，空间光调制器记为t2,下面对tl、t2相配合形成光场显示的过程 进行详细说明。
[0060] 如果tl上只有一个像素点（xa，ya)被点亮，其强度是tl(xa，ya) 32上也只有一个 像素点(xb，yb)处于开放状态(开放指的是光线可以透过该像素点出射，或者经该像素点反 射出射，下文以透过为例进行说明，对于反射情况亦同），其透射率是t2(xb，yb)。那么穿过 (叉&，丫3，叉13,713)的光线以叉3,73，叉13,713)的光强就等于1：1(叉3,73)衬2(叉13,713)。
[0061] 如果在tl上有{(^1，7&1)，（^2,7&2)~（^17&幻0个像素点被点亮42有 {(xbl，ybl)，（1匕2,5^2) -（1匕11，5^1〇}11个像素点处于开放状态。那么1:142组合产生的光场 就是L(xai，yai，xbj，ybj) = tl(xai，yai)*t2(xbj，ybj)，其中，j<M〇
[0062]如果需要显示的三维场景所对应的光场是I，那么只需要tl、t2相配合所产生的光 场尽量接近光场I，就可以显示出三维场景所对应的光场了，即可以显示出需要显示的三维 场景。
[0063]由此，显示器和空间光调制器相配合就可以产生需要显示的三维场景的光场，可 以应用于VR/AR领域。
[0064] 但是，基于需要显示的目标三维场景的光场，需要通过复杂的算法才能得到显示 器上各个位置的光强特性和空间光调制器各个位置的透光特性，以使得显示器和空间光调 制器相配合所产生的光场和目标三维场景的光场接近。并且在应用于VR/AR显示时，三维画 面的切换速度较快，这无疑会进一步增加计算量。
[0065] 针对于此，本发明的发明人注意到，人眼的感光细胞分为视锥细胞和视杆细胞两 大类，其中视锥细胞主要分布在视网膜黄斑中心凹区域，而视杆细胞分布在周边区域。
[0066] 视锥细胞的分辨能力较高，使得眼睛对于视网膜黄斑区中心凹所对应的视野区域 具有较高的视觉感应能力。其中，一般来说，视网膜黄斑区中心凹对应的视野区域可以认为 是眼睛注视物体时的注视点所在的区域，黄斑区中心凹岁所对应的视野区域一般只有5°左 右。另外，人眼在注视某一物体时，还会在注视点附近进行自动的扫视。由于扫视部分视野 追踪起来有些困难，因此，可以优选地将视网膜黄斑区中心凹对应的视野区域和扫视区域 作为具有较高的视觉感应能力的中心视野区域。也就是说，可以认为，眼睛在注视点及注视 点附近的区域具有较高的视觉感应能力。
[0067] 而对于分布有视杆细胞的视网膜区域所对应的周边视野区域，由于主要感光细胞 是较为粗大的感光能力较弱的视杆细胞，人眼在该区域仅有0.1左右的视力。因此，在周边 视野区域，人眼感知颜色的能力较低。另外，在眼底视盘区域没有感光细胞，在视野中对应 的区域属于生理盲点，在盲点内，人眼无法感知图像。
[0068] 本发明人根据人眼视网膜的上述特点，认识到可以将用户眼睛的入瞳区划分成多 个视野区域，对于不同的视野区域采取不同的光场显示策略。
[0069] 具体而言，对于用户的眼睛的入瞳区中黄斑区中心凹对应的视野区域和/或附近 的扫视区域，可以视为需要进行精细视觉渲染的中心视野区域，对于处于该区域的图像，可 以按照如前文所述的光场显示原理显示与目标三维场景的光场相同或接近的光场。
[0070] 对于分布有视杆细胞的视网膜区域所对应的周边视野区域，可以显示较低分辨率 的图像。这里，可以显示低分辨率的三维图像，也还可以显示二维图像来代替三维图像，进 一步地，还可以显示灰度图像。
[0071] 对于眼底视盘区域对应的盲点视野区域，可以显示任意图像，或不显示图像。
[0072] 由此，通过对入瞳区中的视野区域进行划分，对于不同视野区域采用不同的显示 策略，可以大大减少光场显示的计算量，使得光场显示可以更好地应用于VR/AR领域。
[0073] 基于上述思路，本发明提出了一种新的显示方法。图2示出了本发明的显示方法的 示意性流程图。
[0074] 参见图2,在步骤S110,对于眼睛的入瞳区中的中心视野区域，以第一分辨率显示 三维虚拟场景。
[0075] 在步骤S120,对于眼睛的入瞳区中的周边视野区域，以第二分辨率显示三维虚拟 场景，或者显示二维图像，其中第二分辨率小于第一分辨率。
[0076]由上文关于眼睛的感光特性的描述可知，可以将视网膜黄斑区中心凹所对应的视 野区域及附近的扫视区域作为中心视野区域。其中，黄斑区视野覆盖注视点为中心大约5° 范围（其中，1°最为敏感），扫视运动能使视线快速对准目标，并且扫视角度一般小于7°，因 此，一般来说，中心视野区域可以认为是包括眼睛的注视点周围5°到20°范围的视野区域。 在实际应用中，作为一种优选，可以将注视点周围15°范围内的视野区域作为中心视野区 域。
[0077] 其中，可以通过追踪眼睛的运动，来确定眼睛的视轴的位置与角度，基于所确定的 视轴的位置与角度，可以将眼睛的入瞳区划分为不同区域，如可以划分为上文述及的中心 视野区域和周边视野区域。
[0078] 另外，在虚拟场景中有向用户移动的物体或有文字等吸引用户注意的物体时，用 户的视轴由高概率会跟踪该物体，在用户的头部突然运动时，眼球在随后也会移动，但是在 极短时间内，眼球的运动会与头部运动不一致。因此还可以基于所显示的虚拟图像和/或头 部运动参数，预测眼睛的视轴的运动，然后参考预测的结果，追踪眼睛的运动并确定眼睛的 视轴的位置与角度。
[0079] 对于中心视野区域，可以以第一分辨率显示三维虚拟场景，而对于远离眼睛的注 视点的周边视野区域，可以以小于第一分辨率的第二分辨率显示三维虚拟场景，或者直接 显示二维图像。进一步地，周边视野区域还可以对应于灰度显示。
[0080] 这样，对于常见的VR头戴式显示器来说，其具有100°的视野范围，本发明可以仅对 眼睛的注视点为中心约5-20° (优选15°)范围的视野区域进行正常精度或高精度的三维显 示，而对其他周边视野区域可以进行低精度(低分辨率)的三维显示，或者进行二维显示，而 且利用眼睛的周边视野区域感知颜色能力较弱的特点可以采用灰度显示。
[0081] 由此，对于需要显示的每帧三维虚拟场景，只需要考虑注视点附近的总共5°-20° (优选15°)范围的视野区域中的三维虚拟场景，根据常规的光场算法就可以计算出显示5°-20° (优选15°)范围的视野区域中的三维虚拟场景时，头戴式显示器需要设置的参数。对于 周边视野区域，可以粗略计算，或直接显示对应三维虚拟场景的二维图像，这样可以大大降 低计算的复杂度，解决了光场显示应用于AR/VR时所面临的计算量大的难题。
[0082]其中，对于需要以高精度显示的中心视野区域来说，以第一分辨率显示的三维虚 拟场景应该与需要显示的目标虚拟场景尽可能地接近，也就是说，以第一分辨率显示的三 维虚拟场景的光场应该与对应的目标三维虚拟场景的光场相同或接近。
[0083]对于精度要求不高的中心视野区域来说，可以显示二维图像来代替三维图像，也 可以显示精度不高的三维图像，即以第二分辨率显示的三维虚拟场景的分辨率可以小于与 需要显示在周边视野区域中的目标三维虚拟场景的分辨率。
[0084]另外，如前文所述，在眼底视盘区域没有感光细胞，在视野中所对应的区域时盲点 视野区域。由于在盲点视野区域，人眼无法感知图像，所以，对于盲点视野区域来说，可以以 黑色或其它随机图像显示。其中，注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的区域 可以视为盲点视野区域。入瞳区中除中心视野区域与盲点视野区域之外的区域可以视为周 边视野区域。
[0085]综上，本发明的显示方法，可以根据眼睛的感光特性，将眼睛的入瞳区划分为中心 视野区域、周边视野区域以及盲点视野区域。不同的视野区域对应于不同的光场显示策略。
[0086] 另外，还可以在眼睛的视野区域中划分出一个渐变视野区域，渐变视野区域位于 中心视野区域和周边视野区域之间，渐变视野区域可以对应于第三分辨率的三维显示或二 维显示，其中，第三分辨率介于第一分辨率和第二分辨率之间。由此，可以消除因为中心视 野区域和周边视野区域二者之间的分辨率相差太大，而带来感官上的不适。
[0087] 其中，渐变视野区域对应的分辨率可以是一个变量，例如，渐变视野区域中靠近中 心视野区域的部分的分辨率可以与中心视野区域的分辨率接近，并且在由靠近中心视野区 域到远离中心视野区域的方向上，分辨率递减，以使得渐变视野区域中靠近周边视野区域 的部分的分辨率可以与周边视野区域接近。这样，可以更好地起到过度的作用。
[0088] 进一步地，还可以根据眼睛的特定状况，采取相应的光场显示策略进行显示。
[0089] 例如，对于眼睛为弱视的用户，可以对其弱视眼的黄斑区对应的视野区域也使用 较低的分辨率来显示虚拟场景，也就是说，对于弱视用户，对于其中心视野区域也可以以第 四分辨率显示(可以是三维显示，也可以是二维显示），其中，第四分辨率小于前文所述的第 一分辨率。
[0090] 对于青光眼患者，可以将其视野缺损区域视为盲点视野区域，将视野缺损区域按 照盲点视野区域的光场显示策略进行图像显示。
[0091] 对于因黄斑区病变产生视物变形的患者，可以根据患者事先标定的变形形态，对 光路追迹进行重定向修正，预先将被显示的光场扭曲，使用户可以感受到平直舒适的感觉， 用于AR可以改善黄斑病患者的生活质量。也就是说，在用户的眼睛有黄斑区病变的情况下， 在黄斑区病变区域的显示光场可以是经过预定图像处理后的光场，如预先改变亮度对比度 色彩饱和度清晰度等等。
[0092] 另外，对于需要进行视觉训练的用户，还可以确定眼睛的视野训练区域(可以通过 外在手段确定，如医生标定），然后在视野训练区内加入特定的训练元素，如闪烁的条纹或 壳点等。
[0093]至此，详细叙述了本发明的显示方法，另外，本发明的方案可以实现为一种显示装 置。
[0094] 如图3所示，本发明的显示装置可以包括显示部件1和光学系统2。其中，显示部件1 发出的光经过光学系统2出射，显示部件1和光学系统2被配置为使得，从显示部件1发出且 经过光学系统2调制后出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显 不。
[0095] 如图3所示，本发明的显示装置还可以包括图中虚线部分所示的眼睛入瞳区划分 器3。
[0096] 眼睛入瞳区划分器3可以根据眼睛的视网膜的感光特性和/或眼睛的特定状况，将 眼睛的入瞳区划分为多个区域，其中每个区域对应于不同的光场显示策略。
[0097] 例如，眼睛入瞳区划分器3可以将入瞳区划分为中心视野区域、周边视野区域以及 盲点视野区域。另外，如上文所述，眼睛入瞳区划分器3还可以在入瞳区中划分一个渐变视 野区域。其中，关于中心视野区域、周边视野区域以及盲点视野区域、渐变视野区域的具体 描述可参见上文本发明的显示方法中的相关叙述。
[0098]另外，眼睛入瞳区划分器3还可以根据眼睛的特定状况，对不同视野区域的光场显 示策略进行调整。
[0099]其中，根据眼睛的特定状况，对不同视野区域的光场显示策略进行调整，已在上文 本发明的显示方法中做了详细叙述，此处不再赘述。
[0100] 如图3所示，本发明实施例的显示装置100还可以包括视轴追踪器5。视轴追踪器5 可以追踪眼睛的运动，以确定眼睛的视轴的位置与角度，使得眼睛入瞳区划分器3可以基于 视轴追踪器5确定的视轴的位置与角度，方便地将眼睛的入瞳区划分为不同区域。
[0101] 另外，在虚拟场景中有向用户移动的物体或有文字等吸引用户注意的物体时，用 户的视轴由高概率会跟踪该物体，在用户的头部突然运动时，眼球在随后也会移动，但是在 极短时间内，眼球的运动会与头部运动不一致。因此，为了进一步准确、快速地追踪到眼睛 的运动，如图3所示，在本发明的一个优选实施例中，显示装置100还可以包括视轴预测器6。 视轴预测器6可以基于所显示的虚拟图像和/或头部运动参数，预测眼睛的视轴的运动。视 轴追踪器5可以参考视轴预测器6的预测结果，来追踪眼睛的运动并确定眼睛的视轴的位置 与角度。
[0102] 至此对本发明的显示装置的基本结构和工作原理做了说明，下面结合具体实施例 着重就本发明的显示装置的显示部件和光学系统可以具有的具体结构进行说明。
[0103] 如图4所示，本发明的显示装置100中的显示部件1可以包括显示器10,光学系统2 可以包括空间光调制器20。下面着重叙述显示器10和空间光调制器20相配合进行光场显示 的过程，对于图4中虚线框部分所示的眼睛入瞳区划分器3、视轴追踪器5以及视轴预测器6， 可参照上文图3中的相关描述，这里不再赘述。
[0104] 显示器10包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被调节，从而在显示器 上显示第一图像。显示器10可以是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕、头戴式显示器等显示 设备，通过调节显示器10上的多个显示像素的光强度，能够改变显示器10上所显示的第一 图像。
[0105] 空间光调制器20被配置为具有预定的透射率分布或反射率分布，显示器10发出的 光经过空间光调制器20出射，以进入眼睛。
[0106] 空间光调制器20可以是液晶屏、微透镜阵列、针孔板、散射图案的薄膜或全息图。 其中，空间光调制器20可以采用透射式液晶屏或反射式液晶屏，例如，空间光调制器可以采 用LCoS(Liquid crystal on silicon，即液晶附娃，也叫娃基液晶，是一种基于反射模式， 尺寸非常小的矩阵液晶显示装置）、DMD(Digital Micro mirror Device，数字微镜元件，由 美国德州一仪器公司开发的一种极小的反射镜)等反射式液晶屏。
[0107] 如前所述，显示器10和空间光调制器20相配合可以进行光场显示，以在空间中产 生对应于目标虚拟场景的光场。
[0108] 具体地说，在显示器10和空间光调制器20配合下，从空间光调制器20出射的光的 延长线可以交于空间中多个像点(可以是实像点，也可以是虚像点）。在像点足够多，并且像 点的位置与需要显示的虚拟图像上的像点的位置相对应的情况下，从空间光调制器20出射 的出射光入射到眼睛后，眼睛就会顺着光线的方向看过去，就会看到一个由多个虚像点构 成的虚拟图像。
[0109] 图5示出了一个虚像点P的形成过程的示意图。其中，在像点足够多，并且像点的位 置与需要显示的立体图像的位置相对应的情况下，显示器10和空间光调制器20就可以形成 对应于目标虚拟场景的光场。
[0110] 对于由显示器10和空间光调制器20构成的显示装置来说，需要调节显示器10上的 各个显示像素的光强度以及空间光调制器20上各个位置的透射率分布或反射率分布，以使 得形成的虚拟图像和需要显示的虚拟图像接近。
[0111] 而为了使形成的虚拟图像和需要显示的虚拟图像接近，需要形成较多的像点，这 样无疑会使得确定显示器10和空间光调制器20的相关参数的计算量较大。例如，在根据需 要显示的虚拟图像来确定显示器10上的光强分布和空间光调制器20上的透射率分布或反 射率分布时，可能需要使用SVD或NMF等矩阵分解的算法，算法复杂度达到0(N2)或0(N3)乃至 更高，使得运算量很大，影响虚拟图像的切换速度。
[0112] 基于上文关于眼睛的感光特性的描述可知，眼睛对不同区域的感光能力是不同 的，因此，显示器10上的第一图像与空间光调制器20上的透射率分布或反射率分布可以被 设定为，使得从空间光调制器20出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略 的光场显示。
[0113] 其中，在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显示的具体细节可参考 上文关于本发明的显示方法的相关叙述。
[0114] 需要说明的是，如图4所示，本发明的显示装置100还可以包括图中虚线部分所示 的处理器4。
[0115] 其中，本实施例中的空间光调制器20可以包括多个调节像素，每个调节像素的透 射率或反射率能够被独立调节，从而形成预定的透射率分布或反射率分布，从空间光调制 器20出射的出射光的延长线或反向延长线相交于一个或多个像点，这一个或多个像点构成 虚拟图像。
[0116] 处理器4可以根据眼睛入瞳区划分器3对入瞳区的划分结果，来确定显示器10上所 显示的第一图像和空间光调制器20的透射率分布或反射率分布，使得通过调节显示器10上 的显示像素的光强度和调节空间光调制器20上的调节像素的透射率或反射率来实现入瞳 区的不同区域所对应的虚拟图像以不同的光场显示策略显示。
[0117] 具体地说，对于处于中心视野区域中的虚拟图像，处理器4可以使用光路追迹等技 术确定显示器10上参与形成该虚拟图像的显示像素和空间光调制器20上对应的调节像素， 然后对其进行调节，使得该虚拟图像整体上和对应于该虚拟图像的预期虚拟图像接近。 [0118]这里所说的整体上接近指的是基于调节后的显示像素和调节像素所形成的三维 虚拟图像的所有像点在整体上对应于需要显示的预期三维虚拟图像的像点，并且，所有像 点的像点强度数据和预期三维虚拟图像中对应的预期像点的预期像点强度数据整体上匹 配。
[0119]也就是说，只要使本发明所显示的所有像点整体上接近预期三维虚拟图像的像点 即可，对于其中某些像点来说，即使其像点强度数据与对应的预期像点强度数据相差较大 也是可以接受的。
[0120] 对于处于周边视野区域中的虚拟图像，处理器4可以使用光路追迹等技术确定参 与形成该虚拟图像的显示像素和对应的调节像素，然后对其进行调节，参与形成该虚拟图 像的显示像素所呈现的显示图像和对应于该虚拟图像的预期虚拟图像的二维图像/二维灰 度图像接近，并且参与形成该虚拟图像的调节像素对于显示图像为全开放或部分开放状 〇
[0121] 也就是说，对于参与形成周边视野区域中的虚拟图像的部分显示器和部分空间光 调制器来说，可以在该部分显示器上显示与需要显示的目标三维虚拟图像对应的二维图像 或二维灰度图像，这部分显示器所显示的二维图像/二维灰度图像可以全部透过或大部分 透过空间光调制器或经过空间光调制器反射出去后入射到眼睛。
[0122] 另外，对于处于周边视野区域中的虚拟图像，处理器4还可以使用光路追迹等技术 确定参与形成该虚拟图像的显示像素和对应的调节像素，然后调节对应的显示像素和调节 像素，使得能够形成分辨率较低的三维图像。例如，对于周边视野区域所对应的显示器部 分，可以在其上显示固定的图案，如点阵图案，使得这部分显示器上为确定的稀疏矩阵（即 部分显示像素的光强度为零），然后控制对应部分的空间光调制器的透射率或反射率，使之 成为对应的稀疏矩阵（即部分调节像素的透射率或反射率为零），然后对光强度不为零的显 示像素和透射率或反射率不为零的调节像素进行调节，使得形成的虚拟图像能够与预期三 维虚拟图像大体上对应，即可以显示出预期三维虚拟图像的轮廓，而精度可以小于预期三 维虚拟图像。
[0123] 这样对于眼睛的感光能力较低的周边视野区域来说，在不影响用户的观看体验的 前提下，可以大大降低数据的计算量。另外，对于眼睛或显示装置有像差的情况来说，如周 边像差，还可以根据已知的像差来产生可以补偿像差的图像，以进一步提高用户的观看体 验。
[0124] 由于眼睛对处于盲点视野区域中的虚拟图像没有感光能力，因此，对于参与形成 盲点视野区域中的虚拟图像的显示像素和调节像素来说，显示像素的光强度和调节像素的 透射率或反射率可以是任意数值。即，对应于盲点视野区域中的显示器和空间光调制器来 说，显示器上所显示的图像可以是随机图像或黑色图像，对应部分的空间光调制器的透射 率或反射率可以是任意数值。
[0125] 另外，本发明的显示装置中的显示器1和空间光调制器2可以使用不同分辨率的光 学部件。
[0126] 其中，这里所说的光学部件指的是能够对入射到其上的光线进行调节，并出射出 去的光学元件或组件。例如，可以是液晶显示屏、微透镜阵列等等。
[0127] 就本实施例而言，可以将分辨率较高的光学部件作为显示器设置在人眼舒适的观 看位置，如可以设置在接近调节放松时眼睛视网膜中心凹的共辄点位置。分辨率较低的光 学部件可以作为空间光调制器。
[0128] 由于眼睛对周边视野区域的感光能力不强，所以，作为显示器的光学部件上所显 示的对应于周边视野区域的周边视野图像可以直接提供给眼睛观看。因此，作为空间光调 制器的光学部件对于周边视野图像可以为全开放或部分开放状态。
[0129] 对于需要以高精度显示的中心视野区域，可以由两个光学部件相配合产生需要显 示的光场，其中，两个光学部件相配合产生需要显示的光场的过程已在上文做了详细说明， 此处不再赘述。
[0130]需要说明的是，在显示器10和空间光调制器20分别由两个光学部件构成的情况 下，这两个光学部件相配合所能产生的虚拟图像的最大分辨率由这两个光学部件的分辨率
决定，最大分辨率 ，其中，dpii、dpi2分别为这两个光学部件各 自的分辨率。
[0131] 其中，这两个光学部件相配合所能产生的最大分辨率的虚拟图像一般对应于眼睛 的中心视野区域。当然，产生最大分辨率时的情况，不一定对应于误差最小的时候，在实际 计算中，还需要根据需要显示的虚拟图像对显示器和空间光调制器的参数进行确定。
[0132] 至此，结合图4、图5对本发明的显示装置100的显示部件1和光学系统2分别为显示 器10和空间光调制器20时的情况做了详细说明。其中，图4示出的是由显示器和空间光调制 器进行光场显示的实施例，另外，如图6所示，本发明的显示装置100还可以实现为另一种可 以进行光场显示的结构。
[0133] 参见图6,本发明实施例的显示装置100中的显示部件1还可以包括多个显示器（图 中第一显示器10-1、第二显示器10-2…第N显示器10-N，N大于等于2)。下面着重介绍本发明 的显示装置的光场显示过程，对于图6中虚线框部分所示的眼睛入瞳区划分器3、视轴追踪 器5以及视轴预测器6,可参照上文图3中的相关描述，这里不再赘述。
[0134] 其中，每个显示器包括多个显示像素，每个显示像素的光强度能够被独立调节，从 而在每个显示器上显示相应图像。
[0135] 这里的显示器可以是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕、头戴式显示器等显示设 备。
[0136] 光学系统2对光具有折射或反射作用，多个显示器发出的光经过光学系统2出射， 以进入眼睛，其中多个显示器和光学系统2被放置为使得，从光学系统2出射的光在眼睛处 形成的图像与多个显示器上显示的图像的叠加相关联。
[0137] 也就是说，多个显示器所显示的图像可以在光学系统2的光学作用（折射、反射） 下，使得多个显示器上显示的图像的像方视场部分重叠，对多个显示器上的显示像素的光 强度以及光学系统进行调节，可以使得叠加后的影像与需要展示的三维图像相同或接近， 从而可以实现光场显示。
[0138] 举例来说，如图7所示，显示部件可以包括两个显示器（即图中的第一显示器10-1 和第二显示器10-2)，光学系统可以是一个半反半透镜21。
[0139] 第一显示器10-1上显示的图像在半反半透镜21的反射作用下入射到眼睛，此时， 对眼睛来说，从第一显示器10-1发出的光就可以认为是从图中位于半反半透镜21后边的虚 线所示位置发出的。
[0140] 第二显示器10-2上显示的图像在半反半透镜21的透射作用下也可以入射到眼睛。 因此，对于眼睛来说，其最终看到的图像是由第一显示器10-1所显示的图像和第二显示器 10-2所显示的图像的叠加效果。
[0141] 如图7所示，分别从第一显示器10-1、第二显示器10-2发出的光在像方视场会有部 分重叠，对于图7中所示的像点P来说，像点P的光强度等于第一显示器10-1上对应于像点P 的光强度与第二显示器10-2上对应与像点P的像素的光强度之和。
[0142] 由此，对于需要显示的预定强度的三维图像来说，其是由多个具有预定强度的像 点组成的，在第一显示器10-1和第二显示器10-2各自发出的光的叠加所形成的多个像点与 预期显示的三维图像的像点整体接近时，就可以使得从半反半透镜21出射的光在眼睛处形 成的图像与期望显示图像接近。
[0143] 所以，可以通过控制第一显示器10-1上多个显示像素的光强度、第二显示器10-2 上多个显示像素的光强度以及半反半透镜21的位置关系，来使得从半反半透镜21出射的光 在眼睛处形成的图像与期望显示图像接近。
[0144] 另外，还可以在本发明的光路中增设一个空间光调制器，以增强本发明的显示装 置所形成的光场的方向性。例如，可以在光学系统和眼睛之间增设一个空间光调制器。其 中，关于空间光调制器的功能原理可参见上文相关描述，此处不再赘述。
[0145] 进一步地，基于上文关于眼睛的感光特性的描述可知，眼睛对不同区域的感光能 力是不同的，因此，多个显示器上的各显示像素被调节为使得，从光学系统2出射的光在眼 睛的入瞳区的不同区域处形成的图像对应于不同的光场显示策略。
[0146] 其中，在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显示的具体细节可参考 上文关于本发明的显示方法的相关叙述。
[0147] 需要说明的是，图7示出了由两个显示器和一个半反半透镜构成光场显示时的示 意图，应该知道，还可以是多个显示器和多个半反半透镜，并且，半反半透镜可以是平面镜、 球面镜或自由曲面镜。
[0148] 另外，在半反半透镜之前，还可以光学地放置一个具有折射或反射作用的光学元 件，其可以使得从半反半透镜反射或透射的光经过该光学元件的折射或反射进入眼睛。例 如，该光学元件可以是对入射到其上的光其会聚作用的一个或多个光学透镜，如凸透镜。进 一步地，本发明实施例中的光学系统还可以是光波导。
[0149] 根据本发明，公开了以下各项技术方案：
[0150] 1、一种显示装置，包括：
[0151] 显示部件；以及
[0152] 光学系统，所述显示部件发出的光经过所述光学系统出射，
[0153]其中，所述显示部件和所述光学系统被配置为使得，从所述显示部件发出且经过 所述光学系统调制后出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显 不。
[0154] 2.根据本发明上述第1项技术方案所述的显示装置，还包括：
[0155] 眼睛入瞳区划分器，所述眼睛入瞳区划分器被配置为根据所述眼睛的视网膜的感 光特性和/或所述眼睛的特定状况，将所述眼睛的入瞳区划分为多个区域，其中每个所述区 域对应于不同的光场显示策略。
[0156] 3.根据本发明上述第2项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器 将所述入瞳区划分为：
[0157] 中心视野区域，所述中心视野区域包括与所述眼睛的黄斑区和/或扫视区域相对 应的显示区域，并且所述中心视野区域对应于第一分辨率的三维显示；以及
[0158] 周边视野区域，所述周边视野区域包括与所述眼睛的周边视觉区域相对应的显示 区域，并且所述周边视野区域对应于第二分辨率的三维显示或对应于二维显示，其中所述 第二分辨率小于所述第一分辨率。
[0159] 4.根据本发明上述第3项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器 进一步在所述入瞳区中划分出渐变视野区域，所述渐变视野区域位于所述中心视野区域和 所述周边视野区域之间，所述渐变区视野区域对应于第三分辨率的三维显示或二维显示， 所述第三分辨率介于所述第一分辨率和所述第二分辨率之间。
[0160] 5.根据本发明上述第3项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器 进一步将所述入瞳区中与所述眼睛的眼底视盘区域相对应的显示区域划分为盲点视野区 域，所述盲点视野区域对应于黑色或随机图像显示。
[0161] 6.根据本发明上述第3项技术方案所述的显示装置，其中，所述周边视野区域对应 于灰度显不。
[0162 ] 7.根据本发明上述第5项技术方案所述的显示装置，其中，
[0163] 所述中心视野区域包括所述眼睛的注视点周围5至20度范围内的区域；
[0164] 所述盲点视野区域包括所述注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的 区域；以及
[0165] 所述周边视野区域为所述眼睛的入瞳区中除所述中心视野区域与所述盲点视野 区域之外的区域。
[0166] 8.根据本发明上述第5项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器 进一步被配置为执行以下操作中的任一个或多个：
[0167] 在所述眼睛为弱视的情况下，将与所述中心视野区域对应的第一分辨率更改为第 四分辨率，所述第四分辨率小于所述第一分辨率；
[0168] 在所述眼睛为青光眼的情况下，将与所述眼睛的视野缺损区域划定为所述盲点视 野区域；以及
[0169] 在所述眼睛具有黄斑区病变的情况下，确定所述眼睛的变形形态，并且在所述中 心视野区域中的显示对应于矫正所确定的变形形态。
[0170] 9.根据本发明上述第8项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器 进一步被配置为：
[0171] 在所述眼睛具有黄斑区病变的情况下，使得所述显示部件和所述光学系统在黄斑 区病变区域的显示光场是经过预定图像处理后的光场。
[0172] 10.根据本发明上述第2项技术方案所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分 器进一步被配置为，在所述眼睛需要进行视觉训练的情况下，确定所述眼睛的入瞳区中的 视野训练区域，在所述视野训练区域中显示特定的训练元素。
[0173] 11.根据本发明上述第2项技术方案所述的显示装置，进一步包括：
[0174] 视轴追踪器，所述视轴追踪器追踪所述眼睛的运动，以确定所述眼睛的视轴的位 置与角度，
[0175] 所述眼睛入瞳区划分器基于所述视轴追踪器确定的视轴的位置与角度，将所述眼 睛的入瞳区划分为不同区域。
[0176] 12.根据本发明上述第11项技术方案所述的显示装置，进一步包括：
[0177] 视轴预测器，基于所显示的虚拟图像和/或头部运动参数，预测所述眼睛的视轴的 运动，
[0178] 其中所述视轴追踪器参考所述视轴预测器的预测结果，来追踪所述眼睛的运动并 确定所述眼睛的视轴的位置与角度。
[0179] 13.根据本发明上述第1项技术方案至第12项技术方案中任一项技术方案所述的 显示装置，其中，
[0180] 所述显示部件包括显示器，所述显示器包括多个显示像素，每个所述显示像素的 光强度能够被调节，从而在所述显示器上显示第一图像，
[0181] 所述光学系统包括空间光调制器，所述显示器发出的光经过所述空间光调制器出 射，以进入眼睛，并且所述空间光调制器被配置为具有预定的透射率分布或反射率分布，
[0182] 其中，所述第一图像与所述透射率分布或反射率分布被设定为，使得从所述空间 光调制器出射的出射光在所述眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显示。
[0183] 14.根据本发明上述第13项技术方案所述的显示装置，其中，所述空间光调制器包 括多个调节像素，每个所述调节像素的透射率或反射率能够被独立调节，从而形成所述预 定的透射率分布或反射率分布，从所述空间光调制器出射的出射光的延长线或反向延长线 相交于一个或多个像点，所述一个或多个像点构成虚拟图像，该显示装置还包括：
[0184] 处理器，用于根据所述入瞳区的划分结果，确定所述第一图像和所述透射率分布 或反射率分布，使得通过调节显示像素的光强度和调节像素的透射率或反射率来实现所述 入瞳区的不同区域的虚拟图像以不同的光场显示策略显示。
[0185] 15.根据本发明上述第14项技术方案所述的显示装置，其中，
[0186] 对于所述中心视野区域所对应的虚拟图像，所述处理器确定并调节参与形成该虚 拟图像的显示像素和对应的调节像素，使得该虚拟图像整体上和该虚拟图像所对应的预期 虚拟图像接近;并且/或者
[0187] 对于所述周边视野区域所对应的虚拟图像，所述处理器确定并调节参与形成该虚 拟图像的显示像素和对应的调节像素，
[0188] 使得显示像素所呈现的显示图像和该虚拟图像所对应的预期虚拟图像的二维图 像或二维灰度图像接近，并且参与形成该虚拟图像的调节像素对于所述显示图像为全开放 或部分开放状态，或者，
[0189] 使得部分显示像素的光强度为零、部分调节像素的透射率或反射率为零，基于其 余显示像素的光强度和调节像素的透射率或反射率所形成的虚拟图像大体上和该虚拟图 像所对应的预期虚拟图像接近，或者，
[0190] 使得部分显示像素的光强度为零、部分调节像素的透射率或反射率为零，基于所 述眼睛和/或所述显示装置的像差，确定其余显示像素的光强度和调节像素的透射率或反 射率，以使得形成的虚拟图像能够补偿所述像差;并且/或者
[0191] 对于所述盲点视野区域所对应的虚拟图像，所述处理器确定参与形成该虚拟图像 的显示像素和调节像素，其中，参与形成该虚拟图像的显示像素的光强度和调节像素的透 射率或反射率为任意数值。
[0192] 16.根据本发明上述第15项技术方案所述的显示装置，其中，所述显示器和所述空 间光调制器由两个分辨率不同的光学部件构成，
[0193] 其中，分辨率较高的光学部件被设置于所述眼睛在调节放松时的视网膜中心凹的 共辄点位置处，
[0194] 分辨率较高的光学部件上对应于所述周边视野区域的部分用于显示低分辨率二 维图像或低分辨率二维灰度图像，
[0195] 分辨率较低的光学部件上对应于所述周边视野区域的部分对于所述低分辨率二 维图像或所述低分辨率二维灰度图像为全开放或部分开放状态。
[0196] 17.根据本发明上述第13项技术方案所述的显示装置，其中，
[0197] 所述空间光调制器是液晶屏、微透镜阵列、针孔板、散射图案的薄膜或全息图；和/ 或
[0198] 所述显示器是电脑显示器、电视屏幕、手机屏幕或头戴式显示器。
[0199] 18.根据本发明上述第1项技术方案至第12项技术方案中任一项技术方案所述的 显示装置，其中，
[0200] 所述显示部件包括多个显示器，每个所述显示器包括多个显示像素，每个所述显 示像素的光强度能够被独立调节，从而在每个所述显示器上显示相应图像，
[0201] 所述光学系统对光具有折射或反射作用，所述多个显示器发出的光经过所述光学 系统出射，以进入眼睛，其中
[0202] 所述多个显示器和所述光学系统被放置为使得，从所述光学系统出射的光在眼睛 处形成的图像与所述多个显示器上显示的图像的叠加相关联，并且其中，
[0203]所述多个显示器上的各所述显示像素被调节为使得，从所述光学系统出射的光在 所述眼睛的入瞳区的不同区域处形成的图像对应于不同的光场显示策略。
[0204] 19.根据本发明上述第18项技术方案所述的显示装置，其中，所述光学系统包括一 个或多个半反半透镜，并且其中，
[0205] 所述多个显示器中的一部分或全部显示器发出的光通过所述一个或多个半反半 透镜中的一个或多个的反射或透射而进入眼睛。
[0206] 20.根据本发明上述第19项技术方案所述的显示装置，其中，所述半反半透镜为平 面镜、球面镜或自由曲面镜。
[0207] 21.根据本发明上述第20项技术方案所述的显示装置，其中，所述光学系统还包括 对光具有折射或反射作用的第一光学元件，
[0208]所述第一光学元件光学地放置在所述一个或多个半反半透镜之前，使得通过所述 一个或多个半反半透镜反射或透射的光经过所述第一光学元件的折射或反射进入眼睛。 [0209] 22.根据本发明上述第21项技术方案所述的显示装置，其中，所述第一光学元件对 入射到其上的光起到会聚作用。
[0210] 23.根据本发明上述第22项技术方案所述的显示装置，其中，所述第一光学元件由 一个或多个光学透镜构成。
[0211] 24.根据本发明上述第23项技术方案所述的显示装置，其中，
[0212] 每个所述显示器上显示的图像的像方视场部分重叠。
[0213] 25.-种显示方法，包括：
[0214] 对于眼睛的入瞳区中的中心视野区域，以第一分辨率显示三维虚拟场景;并且
[0215] 对于所述眼睛的入瞳区中的周边视野区域，以第二分辨率显示三维虚拟场景，或 者显示二维图像，其中所述第二分辨率小于所述第一分辨率。
[0216] 26.根据本发明上述第25项技术方案所述的显示方法，还包括：
[0217] 对于位于所述中心视野区域和所述周边视野区域之间的渐变区视野区域，以第三 分辨率显示三维虚拟场景，或者显示二维图像，其中，所述第三分辨率介于所述第一分辨率 和所述第二分辨率之间。
[0218] 27.根据本发明上述第25项技术方案所述的显示方法，其中，
[0219] 所述中心视野区域包括与所述眼睛的黄斑区和/或注视点附近的扫视区域相对应 的显示区域，
[0220] 所述周边视野区域包括与所述眼睛的周边视觉区域相对应的显示区域。
[0221] 28根据本发明上述第25项技术方案所述的显示方法，其中，对于所述眼睛的入瞳 区中的周边视野区域，显示灰度图像。
[0222] 29.根据本发明上述第25项技术方案所述的显示方法，还包括：
[0223] 对于处在所述眼睛的眼底视盘区域的盲点视野区域，以黑色或随机图像显示。 [0224] 30.根据本发明上述第29项技术方案所述的显示方法，其中，
[0225] 所述中心视野区域包括所述眼睛的注视点周围5至20度范围内的区域；
[0226] 所述盲点视野区域包括所述注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的 区域；以及
[0227] 所述周边视野区域为所述眼睛的入瞳区中除所述中心视野区域与所述盲点视野 区域之外的区域。
[0228] 31.根据本发明上述第30项技术方案所述的显示方法，其中，
[0229] 在所述眼睛为弱视的情况下，将与所述中心视野区域对应的第一分辨率更改为第 四分辨率，所述第四分辨率小于所述第一分辨率；
[0230] 在所述眼睛为青光眼的情况下，将与所述眼睛的视野缺损区域划定为所述盲点视 野区域;并且/或者
[0231] 在所述眼睛具有黄斑区病变的情况下，确定所述眼睛的变形形态，并且在所述中 心视野区域中的显示对应于矫正所确定的变形形态。
[0232] 32.根据本发明上述第31项技术方案所述的显示方法，其中，在所述眼睛具有黄斑 区病变的情况下，在黄斑区病变区域的显示光场是经过预定图像处理后的光场。
[0233] 33.根据本发明上述第25项技术方案至第32项技术方案中任一项技术方案所述的 显示方法，还包括：
[0234] 在所述眼睛需要进行视觉训练的情况下，确定所述眼睛的视野训练区域，在所述 视野训练区域中显示特定的训练元素。
[0235] 34.根据本发明上述第25项技术方案至第32项技术方案中任一项技术方案所述的 显示方法，还包括：
[0236] 追踪所述眼睛的运动，以确定所述眼睛的视轴的位置与角度;和
[0237] 基于所确定的视轴的位置与角度，将所述眼睛的入瞳区划分为不同区域，所述不 同区域包括所述中心视野区域和所述周边视野区域。
[0238] 35.根据本发明上述第34项技术方案所述的显示方法，所述追踪所述眼睛的运动 以确定所述眼睛的视轴的位置与角度的步骤包括：
[0239] 基于所显示的虚拟图像和/或头部运动参数，预测所述眼睛的视轴的运动;和
[0240] 参考所述预测的结果，追踪所述眼睛的运动并确定所述眼睛的视轴的位置与角 度。
[0241]上文中已经参考附图详细描述了根据本发明的显示装置及方法。综上，本发明的 显示装置及方法可以根据眼睛的感光特性，将眼睛的入瞳区划分为不同的视野区域，其中， 不同的视野区域可以对应于不同的光场显示策略，可以在一定程度上降低光场显示过程中 的计算量，为光场显示应用于AR/VR领域提供了便利。
[0242]以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也 不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的 其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1. 一种显示装置，包括： 显示部件；以及 光学系统，所述显示部件发出的光经过所述光学系统出射， 其中，所述显示部件和所述光学系统被配置为使得，从所述显示部件发出且经过所述 光学系统调制后出射的出射光在眼睛的入瞳区的不同区域处实现不同策略的光场显示。2. 根据权利要求1所述的显示装置，还包括： 眼睛入瞳区划分器，所述眼睛入瞳区划分器被配置为根据所述眼睛的视网膜的感光特 性和/或所述眼睛的特定状况，将所述眼睛的入瞳区划分为多个区域，其中每个所述区域对 应于不同的光场显示策略。3. 根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器将所述入瞳区划分 为： 中心视野区域，所述中心视野区域包括与所述眼睛的黄斑区和/或扫视区域相对应的 显示区域，并且所述中心视野区域对应于第一分辨率的三维显示；以及 周边视野区域，所述周边视野区域包括与所述眼睛的周边视觉区域相对应的显示区 域，并且所述周边视野区域对应于第二分辨率的三维显示或对应于二维显示，其中所述第 二分辨率小于所述第一分辨率。4. 根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器进一步在所述入瞳区 中划分出渐变视野区域，所述渐变视野区域位于所述中心视野区域和所述周边视野区域之 间，所述渐变区视野区域对应于第三分辨率的三维显示或二维显示，所述第三分辨率介于 所述第一分辨率和所述第二分辨率之间。5. 根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器进一步将所述入瞳区 中与所述眼睛的眼底视盘区域相对应的显示区域划分为盲点视野区域，所述盲点视野区域 对应于黑色或随机图像显示。6. 根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述周边视野区域对应于灰度显示。7. 根据权利要求5所述的显示装置，其中， 所述中心视野区域包括所述眼睛的注视点周围5至20度范围内的区域； 所述盲点视野区域包括所述注视点颞侧15度的下方1.5度的宽为5度且高为7度的区 域；以及 所述周边视野区域为所述眼睛的入瞳区中除所述中心视野区域与所述盲点视野区域 之外的区域。8. 根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器进一步被配置为执行 以下操作中的任一个或多个： 在所述眼睛为弱视的情况下，将与所述中心视野区域对应的第一分辨率更改为第四分 辨率，所述第四分辨率小于所述第一分辨率； 在所述眼睛为青光眼的情况下，将与所述眼睛的视野缺损区域划定为所述盲点视野区 域；以及 在所述眼睛具有黄斑区病变的情况下，确定所述眼睛的变形形态，并且在所述中心视 野区域中的显示对应于矫正所确定的变形形态。9. 根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述眼睛入瞳区划分器进一步被配置为： 在所述眼睛具有黄斑区病变的情况下，使得所述显示部件和所述光学系统在黄斑区病 变区域的显示光场是经过预定图像处理后的光场。10.-种显示方法，包括： 对于眼睛的入瞳区中的中心视野区域，以第一分辨率显示三维虚拟场景;并且 对于所述眼睛的入瞳区中的周边视野区域，以第二分辨率显示三维虚拟场景，或者显 示二维图像，其中所述第二分辨率小于所述第一分辨率。
【文档编号】G02B27/01GK105892061SQ201610471795
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】肖真, 郭成
【申请人】北京国承万通信息科技有限公司