[發(fā)明專利]一種近眼顯示系統(tǒng)、頭戴顯示設(shè)備及光場顯示方法

有效

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• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108803021B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理想境界科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B30/52
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種近眼顯示系統(tǒng)、頭戴顯示設(shè)備及光場顯示方法，該近眼顯示系統(tǒng)包括：多個圖像投影器件、與多個所述圖像投影器件一一對應(yīng)的多個目鏡鏡組、與多個所述目鏡鏡組一一對應(yīng)的多個波導(dǎo)耦合器件和與多個所述波導(dǎo)耦合器件一一對應(yīng)的多個近眼顯示平板波導(dǎo)，多個所述目鏡鏡組的成像焦距互不相同；多個所述圖像投影器件用于輸出多個不同深度的待投影圖像對應(yīng)的多束光線，多個所述圖像投影器件輸出的多束光線經(jīng)過對應(yīng)的目鏡鏡組后，投影到對應(yīng)的波導(dǎo)耦合器件，所述波導(dǎo)耦合器件用于將接收到的光線耦合進(jìn)入對應(yīng)的近眼顯示平板波導(dǎo)，所述近眼顯示平板波導(dǎo)用于將接收到的光線導(dǎo)入人眼。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，尤其涉及一種近眼顯示系統(tǒng)、頭戴顯示設(shè)備及光場顯示方法。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(英文：Virtual Reality；簡稱：VR)是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，通過交互式的三維動態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸到該環(huán)境中，為用戶帶來超越真實(shí)生活環(huán)境的感官體驗。在視覺方面而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用計算機(jī)設(shè)備生成虛擬場景的圖像，并通過光學(xué)器件將圖像光線傳遞到人眼，使得用戶能夠在視覺上能夠完全感受該虛擬場景。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(英文：Augmented Reality；簡稱：AR)，是利用虛擬物體或信息對真實(shí)場景進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)通常基于攝像頭等圖像采集設(shè)備獲得的真實(shí)物理環(huán)境影像，通過計算機(jī)系統(tǒng)識別分析及查詢檢索，將與之存在關(guān)聯(lián)的文本內(nèi)容、圖像內(nèi)容或圖像模型等虛擬生成的虛擬圖像顯示在真實(shí)物理環(huán)境影像中，從而使用戶能夠獲得身處的現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中的真實(shí)物體的標(biāo)注、說明等相關(guān)擴(kuò)展信息，或者體驗到現(xiàn)實(shí)物理環(huán)境中真實(shí)物體的立體的、突出強(qiáng)調(diào)的增強(qiáng)視覺效果。

現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)大多采用雙目視差實(shí)現(xiàn)3D圖像的深度顯示和感知，會存在視覺輻射調(diào)節(jié)和感知深度的沖突，其中，視覺輻射調(diào)節(jié)是指人的雙眼具有自我調(diào)節(jié)影響距離的能力，但是這種能力并不是非?？焖俚霓D(zhuǎn)換，由于雙眼的協(xié)調(diào)能力有限，雙眼聚焦屏幕時，雙眼的自我調(diào)節(jié)能力遠(yuǎn)不如影像切換的速度快，因此，長時間觀看會使得用戶出現(xiàn)頭暈，惡心的情況，甚至用戶的眼睛受到損害，可見，現(xiàn)有的增強(qiáng)顯示和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還難以滿足市場消費(fèi)者的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種近眼顯示系統(tǒng)、頭戴顯示設(shè)備及光場顯示方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的采用雙目視差實(shí)現(xiàn)3D圖像的深度顯示和感知，會存在視覺輻射調(diào)節(jié)和感知深度的沖突的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供近眼顯示系統(tǒng)，包括：多個圖像投影器件、與多個所述圖像投影器件一一對應(yīng)的多個目鏡鏡組、與多個所述目鏡鏡組一一對應(yīng)的多個波導(dǎo)耦合器件和與多個所述波導(dǎo)耦合器件一一對應(yīng)的多個近眼顯示平板波導(dǎo)，多個所述目鏡鏡組的成像焦距互不相同；

多個所述圖像投影器件用于輸出多個不同深度的待投影圖像對應(yīng)的多束光線，多個所述圖像投影器件輸出的多束光線經(jīng)過對應(yīng)的目鏡鏡組后，投影到對應(yīng)的波導(dǎo)耦合器件，所述波導(dǎo)耦合器件用于將接收到的光線耦合進(jìn)入對應(yīng)的近眼顯示平板波導(dǎo)，所述近眼顯示平板波導(dǎo)用于將接收到的光線導(dǎo)入人眼。

可選的，所述近眼顯示系統(tǒng)還包括多個圖像源，多個所述圖像源與多個所述圖像投影器件一一對應(yīng)，多個所述圖像源用于存儲多個所述待投影圖像的顏色信息和深度信息。

可選的，所述圖像投影器件為光纖掃描器、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS掃描鏡或硅基液晶LCOS顯示器。

可選的，所述近眼顯示系統(tǒng)還包括水平擴(kuò)展波導(dǎo)，所述水平擴(kuò)展波導(dǎo)用于接收多個所述近眼顯示平板波導(dǎo)輸出的多束光線，再將水平擴(kuò)展后的光線導(dǎo)入人眼。

可選的，所述近眼顯示系統(tǒng)還包括垂直擴(kuò)展波導(dǎo)，所述垂直擴(kuò)展波導(dǎo)用于接收多個所述近眼顯示平板波導(dǎo)輸出的多束光線，再將垂直擴(kuò)展后的光線導(dǎo)入人眼。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供一種頭戴顯示設(shè)備，包括：