从英伟达到英特尔 科技巨头都在大力探索增强现实光场眼镜

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从英伟达到英特尔,科技巨头都在大力探索增强现实光场眼镜。对于拥有谷歌眼镜项目的谷歌而言,从人才招募到专利申请,再到演示内容发布,他们同样在积极地推进相关领域的研究。

日前,美国专利商标局公布了一份名为“Augmented Reality Light Field Head-Mounted Displays(增强现实光场头显)”的谷歌专利申请。

具体来说,头显和其他近眼显示系统可以利用光场显示器或其他计算显示器来提供三维图形的有效显示。通常,光场显示器会采用一个或多个显示面板,以及覆盖一个或多个显示面板的小透镜阵列或其他光学特征。

专利写道:“在至少一个实施例中,近眼显示系统利用计算显示器向用户显示图像的完整光场帧,从而向用户提供AR或MR体验。每个完整光场帧由元素图像阵列组成,每个元素图像表示从不同对应视点感知的对象或场景视图。”

近眼显示系统包括透射显示面板,其用于显示包括元素图像阵列的近眼光场帧。透射显示面板配置为将近眼光场帧的光线朝曲面分束器阵列传输。曲面分束器准直透射光线并将准直的光线反射回透射显示板,从而传递给用户的眼睛。

另外,由于光学扩展量守恒的存在限制了单一通道头显显示器同时实现大视场和大视窗的能力,谷歌希望通过拼接的方法来有效打破这个限制。

这家公司指出,为了提供更大视窗但不相应减少视场的AR显示器,专利描述的近眼显示系统可以利用透明背光,透明显示面板和拼接光学元件(Tiled Optics)来实现光束分离和视网膜光场图像的近眼重建。作为示例,近眼显示系统可以包括透射显示面板,其用于显示包括元素图像阵列的近眼光场帧。透射显示面板配置为将近眼光场帧的光线朝曲面分束器阵列传输。曲面分束器准直透射光线并将准直的光线反射回透射显示板,从而传递给用户的眼睛。

通过这样的方式,“透明光学元件的应用能够增加光线行进的路径长度,从而增加视场和视窗尺寸,同时不会增加近眼显示系统的形状参数”。

谷歌继续描述道,在各种实施例中,透射显示面板是透明空间光调制器,其接收来自透明背光的入射光。光线的调制导致从透明背光发出的光线被复制和/或衍射,从而变成可见的彩虹衍射伪影(如由多个更高的衍射级次引起)。

所以,透射显示面板可以包括嵌入式光栅(或与透射显示面板堆叠而非嵌入其中),其用于补偿光线衍射的影响。因为空间光调制器本身调制入射光束的相位和/或强度(即空间光调制器本身充当一个光栅),所以透射显示面板与光栅的配对可以建模为堆叠的一对光栅。所以,通过令光栅定向成相对于空间光调制器偏移,并且具有与空间光调制器相同的间距,较高的衍射级次就能抵消,从而消除或减少彩虹衍射伪影的量。

名为“Augmented Reality Light Field Head-Mounted Displays(增强现实光场头显)”的谷歌申请最初于2018年2月提交,并在日前由美国专利商标局公布。需要注意的是,这只是一份专利。