[發明專利]自動對焦、多焦面VR顯示系統

有效

• 申請號: 201710512006.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107272204B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 張國軍;許兵;孫靜
• 申請（專利權）人: 浙江唯見科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種自動對焦、多焦面VR顯示系統。包括人眼、透鏡、第一屏幕、第二屏幕和偏振反射片，透鏡、偏振反射片和第二屏幕同光軸依次布置，并在偏振反射片側方設有第一屏幕，人眼位于第二屏幕前方；第一、第二屏幕分別位于偏振反射片旁側和正側，通過偏振反射片對第一屏幕和第二屏幕發出的光進行分光進入人眼；第一屏幕和第二屏幕各自到人眼的光程不同，通過調節移動透鏡沿光軸位置進而調節透鏡到第一屏幕和第二屏幕的光程距離，從而改變人眼經透鏡的聚焦平面，使得人眼所看到的虛像在第一屏幕和第二屏幕之間切換。本發明解決了由景深引起的輻奏調節沖突而導致的視覺眩暈問題，大大降低了視覺沖突，從而降低眩暈感。

技術領域

本發明涉及近眼顯示系統，更具體的為一種自動對焦、多焦面VR顯示系統。

背景技術

目前近眼顯示設備已經基本被大家所熟知，商業化、市場化、產品化日趨明顯，尤其是具有沉浸感、交互性、構想性等特點的虛擬現實(VR)技術更是火熱，但仍然沒有完全被大眾所接受，歸根結底是其仍然存在一些瓶頸技術，比如內容缺乏、高端設備價錢貴、笨重、眩暈等等；而其中眩暈是目前急于解決又最難解決的瓶頸之一。

導致眩暈的原因有很多，比如刷新延遲、暈動癥、畫面變形、由景深導致的輻奏調節沖突、聚焦紊亂等等，而輻奏調節沖突是最難解決也是最容易導致眩暈的原因。

而現實中用戶在使用VR頭盔時，還是可以感覺很近和很遠的物體，但跟現實的區別是：現實中，在觀察近處物體時，遠處的物體會不清晰，在觀察遠處物體時，近處的物體會不清楚，其原因是人眼的景深是有一定范圍的。例如：現實中，面前有一臺電腦，當觀察電腦后方很遠的實物時，近處的電腦是模糊的。

現有VR頭盔中的光路結構都是由單一屏幕發光，如圖1所示，透鏡4把第二屏幕6的像放大后進入人眼1，因此人所看到的虛像3均在第二屏幕6后方的同一個平面上，因此其虛像本身并無層次感，就會導致暈眩。

但虛擬現實中，無論在觀察近處還是遠處的物體，同樣能看清楚。在虛擬現實中，由于虛像都在同一平面，遠處物體跟近處電腦都能看清，這就跟現實有很大沖突，人腦和人眼配合要在遠處近處之間不斷調節，時間久了，大腦就會疲勞導致眩暈。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供了一種自動對焦、多焦面VR顯示系統，從光場方向研究解決了輻奏調節沖突導致的視覺眩暈問題，可有效緩解這種視覺沖突，讓人觀察到有深度的內容。

在虛擬現實中，由于虛像都在同一平面，遠處物體跟近處電腦都能看清，這就跟現實有很大沖突，人腦在遠處近處之間不斷調節，時間久了，大腦就會疲勞導致眩暈。本發明即是解決了這樣的問題。

本發明所采用的技術方案是：

本發明包括人眼、透鏡、第一屏幕、第二屏幕和偏振反射片，透鏡、偏振反射片和第二屏幕同光軸依次布置，并在偏振反射片側方設有第一屏幕，人眼位于第二屏幕前方。

所述的第一屏幕位于偏振反射片旁側，第二屏幕位于偏振反射片正側，第一屏幕發出的光經偏振反射片反射后再經透鏡進入人眼，第二屏幕發出的光經偏振反射片透射后再經透鏡進入人眼，通過偏振反射片對第一屏幕和第二屏幕發出的光進行分光進入人眼，第一屏幕的偏振態與偏振反射片垂直，而第二屏幕的偏振態與偏振反射片一致。

偏振反射片的作用主要是起到透射及反射的作用，將第一屏幕的光最大限度透過，將第二屏幕的光最大限度反射。本發明使得第一屏幕的偏振態與偏振反射片垂直，而第二屏幕的偏振態與偏振反射片一致，這樣，第一屏幕發出的光能完全穿過偏振反射片，第二屏幕的光能在偏振反射片上反射進入人眼，兩者在人眼視網膜上成像并進行疊加，合成一個完整的圖像。

所述的第一屏幕和第二屏幕各自到人眼的光程不同，通過調節移動透鏡沿光軸位置進而調節透鏡到第一屏幕和第二屏幕的光程距離，從而改變人眼經透鏡的聚焦平面，使得人眼所看到的虛像在第一屏幕和第二屏幕之間切換。