[發明專利]視覺顯示系統及方法，以及頭戴顯示裝置

在審

• 申請號: 201710973323.2
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107728319A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 盧智雄;戴景文;賀杰
• 申請（專利權）人: 廣東虛擬現實科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 深圳市智圈知識產權代理事務所(普通合伙)44351
• 代理人: 韓紹君

技術領域

本發明涉及光場顯示領域，尤其涉及一種應用于光場顯示的視覺顯示系統及方法，以及頭戴顯示裝置。

背景技術

隨著科技的發展，機器智能化及信息智能化日益普及，通過機器視覺或者虛擬視覺等視覺裝置來識別用戶影像以實現人機交互的技術越來越重要。

頭戴式顯示器(HMD)長期以來被證明對于許多應用是非常有價值的，其跨越科學可視化、醫學和軍事訓練、工程設計和原型設計、遠程操縱和遠程呈現以及個人娛樂系統的領域。在混合現實和增強現實系統中，光學透視HMD是將計算機生成的虛擬場景與真實世界場景的視圖組合的基本方法之一。通常通過光學組合器，光學透視頭戴式顯示器(OST-HMD)將計算機生成的圖像光學地覆蓋到真實世界視圖上，同時保持真實世界的直接的最小退化的視圖。現代計算和顯示技術已經促進了用于“虛擬現實(VR)”或“增強現實(AR)”體驗的系統的開發，其中數字地再現的圖像或其部分以它們看起來是真實的或者可被認為是真實的方式呈現給用戶。虛擬現實或“VR”場景通常涉及數字或虛擬圖像信息的呈現，而對其它實際的真實世界視覺輸入不透明；增強現實或“AR”場景通常涉及將數字或虛擬圖像信息呈現為對用戶周圍的實際世界的可視化的增強。

然而，現有的大部分AR顯示技術都不具備光場顯示功能，只能通過立體視覺技術(stereoscopic vision)來使人產生三維立體感。然而，采用立體視覺技術實現三維顯示，使三維成像較為虛假，長時期使用會導致視覺疲勞。另外，由于人眼在查看虛擬物體時，總是聚焦在一個固定位置上，使虛擬物體無法和真實環境很好地融合起來，用戶經常要在虛擬物體和真實環境中不自然地切換焦距，進一步地加劇了視覺疲勞。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種能夠以較低的成本實現質量較高的AR光場顯示的視覺顯示系統及方法，用于解決上述技術問題。還用必要提供一種應用上述視覺顯示系統的頭戴顯示裝置。

一種視覺顯示系統，應用于AR光場顯示中，包括：第一圖像源，用于播放第一多媒體內容；第一透反光學器件，與所述第一圖像源成第一夾角設置；第二圖像源，與所述第一透反光學器件成第二夾角設置，且位于所述第一透反光學器件背離所述第一圖像源的一側；所述第二圖像源用于播放第二多媒體內容；以及第二透反光學器件，所述第二透反光學器件的光軸與所述第一透反光學器件成第三夾角設置。

其中，在一些實施方式中，所述第一透反光學器件上朝向所述第一圖像源的一側設置有透反膜層。

其中，在一些實施方式中，所述第一夾角等于所述第二夾角，所述第一圖像源在所述第一透反光學器件中所成的虛像的像距與所述第二圖像源與所述第一透反光學器件之間的距離不相同。

其中，在一些實施方式中，所述第一夾角的范圍為：大于等于45度且小于90度。

其中，在一些實施方式中，所述第一圖像源在所述第一透反光學器件中所成的虛像的像距與所述第二圖像源與所述第一透反光學器件之間的距離，二者之間的差值小于所述第二透反光學器件的焦距。

其中，在一些實施方式中，所述第二透反光學器件為既可以反射光線又可以透射光線的凹透鏡，所述第二透反光學器件的凹面朝向所述第一透反光學器件。

其中，在一些實施方式中，所述第三夾角的范圍為：大于所述第一夾角且小于所述第一夾角與180度角的和。

其中，在一些實施方式中，所述第二透反光學器件的光軸與預設的用戶視線方向成第四夾角設置。

其中，在一些實施方式中，所述第四夾角的范圍為：大于0度且小于90度。

其中，在一些實施方式中，所述視覺顯示系統還包括調節機構，所述調節機構分別連接于所述第一圖像源以及所述第二圖像源，所述調節機構用于調節所述第一圖像源與所述第二透反光學器件之間的距離，并用于調節所述第二圖像源與所述第二透反光學器件之間的距離。

其中，在一些實施方式中，所述視覺顯示系統還包括變焦機構，所述變焦機構設置在所述第一透反光學器件與所述第二透反光學器件之間。

一種頭戴顯示裝置，包括眼鏡本體以及連接在所述眼鏡本體上的穿戴固定件，還包括上述任一項的視覺顯示系統，所述視覺顯示系統設置在所述頭戴顯示裝置上，所述第二透反光學器件設置在所述眼鏡本體的前方，并作為所述頭戴顯示裝置的鏡片顯示器使用，所述第一圖像源、所述第二圖像源以及所述第一透反光學器件設置在所述眼鏡本體內。