[發明專利]頭戴式顯示裝置

在審

• 申請號: 201410831356.X
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104898276A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 宋海濤;黃琴華
• 申請（專利權）人: 成都理想境界科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學及圖像顯示技術領域，尤其涉及一種頭戴式顯示裝置。

背景技術

增強現實(Augmented?Reality，簡稱AR)，是利用虛擬物體或信息對真實場景進行現實增強的技術。增強現實技術通常基于攝像頭等圖像采集設備獲得到的真實物理環境影像，通過計算機系統識別分析及查詢檢索將與之存在關聯的文本內容、圖像內容或圖像模型等虛擬生成的擴展信息或虛擬場景顯示在真實物理環境影像中，從而使用戶能夠獲得到身處的現實物理環境中的真實物體的標注、說明等相關擴展信息或者體驗到現實物理環境中真實物體的立體的、突出強調的增強視覺效果。增強現實技術通過對虛擬對象與現實環境進行充分地融合，能夠有效地為用戶提供認知周圍真實環境的擴展信息或圖像展示效果，同時實現用戶與周圍真實環境的信息交互。

現有的增強現實系統按照顯示實現方式可分為視頻透視式和光學透視式兩種，采用光學透視式增強現實系統，來自真實環境的光線能夠通過光學透鏡組到達用戶的眼睛，因此用戶可以直接觀察周圍的真實環境，從而能夠有效改善視頻透視式增強現實系統中將真實環境圖像與虛擬環境信息進行疊加融合后顯示所存在的時延現象。與此同時，由于光學透視式增強現實系統的光學系統結構復雜，因此存在系統結構固定且體積較大等問題，成為光學透視式增強現實設備技術發展和推廣普及過程中亟待解決的技術問題。

發明內容

基于上述技術問題至少之一，本發明的目的是提供一種結構簡單、方便攜帶的頭戴式顯示裝置，為使用者提供具有增強現實效果的使用體驗。

有鑒于此，為了實現上述目的，本發明提供了一種頭戴式顯示裝置，包括殼體以及安裝于殼體內的一組光學系統；所述光學系統包括圖像顯示屏、光學放大透鏡組和可反可透鏡，所述圖像顯示屏位于所述光學放大透鏡組上方，所述可反可透鏡位于所述光學放大透鏡組下方；所述光學系統的光路為：所述圖像顯示屏發出的圖像光信息經所述光學放大透鏡組透射后被所述可反可透鏡反射至人眼；以及，頭戴式顯示裝置外部的環境光信息通過所述可反可透鏡透射至人眼。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括用于獲取頭戴式顯示裝置外部圖像的圖像采集模塊，所述圖像采集模塊包括一個或多個攝像頭。

優選地，所述圖像采集模塊包括用于獲取頭戴式顯示裝置外部深度圖像的景深攝像頭。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括用于通過檢測人眼眼球運動狀態確定人眼視線信息的視線跟蹤模塊，視線跟蹤模塊包括采集人眼圖像的攝像頭。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括像素遮蔽層，像素遮蔽層位于可反可透鏡遠離人眼一側，用于根據圖像顯示屏顯示的圖像內容在可反可透鏡中的投影位置，調節像素遮蔽層對應區域的透光率。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括交互控制模塊，交互控制模塊包括如下之一或組合：手勢交互單元，用于與圖像采集模塊連接，根據圖像采集模塊獲取的手勢圖像，識別確定手勢交互指令；眼動交互單元，用于與眼動跟蹤模塊連接，根據眼動跟蹤模塊獲取的人眼眼球運動狀態，識別確定眼動交互指令；體感交互單元，用于通過傳感器采集人體肢體動作信息，根據獲取的肢體動作信息，識別確定體感交互指令；語音交互單元，用于通過麥克風采集語音信息，根據獲取的語音信息，識別確定語音交互指令。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括供電模塊，供電模塊通過電路與圖像顯示屏、圖像采集模塊、視線跟蹤模塊和交互控制模塊連接，通過內置或外接電源為所述頭戴式顯示裝置供電。

優選地，光學放大透鏡組由一個或多個菲涅爾透鏡組成，或者由一個或多個球面透鏡和/或非球面透鏡組成，或者由一個或多個菲涅爾透鏡及球面透鏡和/或非球面透鏡組成。

優選地，所述圖像顯示屏對圖像內容進行分屏顯示。

優選地，頭戴式顯示裝置還包括與殼體連接的頭戴伸縮帶或支撐架。

采用本發明頭戴式顯示裝置，使用者雙眼位于光學系統中可反可透鏡的后方，即光學系統的出口處，既可以通過光學系統接收來自圖像顯示屏發出的圖像光信息，又可以通過可反可透鏡接收頭戴式顯示裝置外部的環境光信息，兩組光信息經過光學系統的光學路徑傳輸之后，在使用者雙眼視網膜上疊加成像。同時，通過對圖像采集模塊獲取的頭戴式顯示裝置前方環境及物體圖像進行識別分析，能夠通過圖像顯示屏顯示相關內容并疊加融合于真實環境圖像中，從而實現使用者通過本發明頭戴式顯示裝置觀察真實環境及物體時，與真實環境及物體相關的擴展信息及其他虛擬物體圖像能夠融合顯示在使用者的視野范圍內，呈現具有增強現實效果的圖像。

附圖說明