[發明專利]能夠提供近距離的增強現實用圖像的增強現實用光學裝置

在審

• 申請號: 201980090514.1
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN113366376A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 河政勛
• 申請（專利權）人: 株式會社籟天那
• 主分類號: G02B30/00
• 分類號: G02B30/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 金鮮英;張敬強

本發明涉及一種能夠提供近距離的增強現實用圖像的增強現實用光學裝置，包括：光學機構，其使從實際事物射出的圖像光的至少一部分朝向用戶的眼睛的瞳孔透過，并在內面使與從圖像射出部射出的增強現實用圖像相應的圖像光反射至少一次并傳遞至光學元件；以及至少一個光學元件，其配置于所述光學機構的內部，并且通過朝向用戶的眼睛的瞳孔傳遞與通過所述光學機構傳遞的增強現實用圖像相應的圖像光來向用戶提供增強現實用圖像，并且所述光學機構具有從實際事物射出的圖像光入射的第一面和與通過所述光學元件傳遞的增強現實用圖像相應的圖像光射出的第二面，且所述第一面和第二面以彼此不平行的方式具有傾斜角(θ)。

技術領域

本發明涉及一種能夠提供近距離的增強現實用圖像的增強現實用光學裝置，更詳細地，涉及一種能夠將具有近焦距而不是無限遠焦距的增強現實用圖像無失真或無斷像地提供給用戶的增強現實用光學裝置。

背景技術

如所周知，增強現實(Augmented Reality，AR)指在現實世界的實際影像上疊加由計算機等生成的虛擬的影像或圖像來提供的技術。

為了實現這樣的增強現實，需要能夠將由諸如計算機的設備生成的虛擬的影像或圖像疊加在現實世界的影像來提供的光學系統。作為這樣的光學系統，使用諸如利用HMD(Head Mounted Display，頭戴式顯示器)或眼鏡式裝置來反射或折射虛擬影像的棱鏡等的光學機構的技術為人所知。

然而，這樣的利用以往的光學系統的裝置所存在的問題是，由于其構造復雜且重量和體積相當大，用戶佩戴起來不方便，并且制造工藝也較復雜，因而制造成本較高。

此外，以往的裝置的局限性在于，在用戶凝視現實世界時改變焦距的情況下，虛擬影像會失焦。為了解決該問題，已提出利用諸如能夠調節對虛擬影像的焦距的棱鏡的構件，或者根據焦距的變更對變焦透鏡進行電控制等的技術。但是，這種技術也同樣存在為了調節焦距需要由用戶進行單獨的操作或需要用于控制焦距的諸如單獨的處理器等的硬件和軟件的問題。

為了解決這樣的現有技術的問題，如專利文獻1中記載，本申請人曾開發一種能夠通過利用尺寸小于人的瞳孔的反射部將虛擬影像通過瞳孔投影到網膜來實現增強現實的裝置。

圖1是示出如上述專利文獻1中公開的增強現實用光學裝置的圖。

參照圖1，圖像射出部30是射出與增強現實用圖像相應的圖像光的機構，例如可以實現為小型顯示裝置。反射部20通過使與從圖像射出部30射出的增強現實用圖像相應的圖像光朝向用戶的瞳孔反射來提供增強現實用圖像。

光學機構10是使從實際事物射出的圖像光的至少一部分透過的機構，例如可以是眼鏡鏡片，其內部嵌入有反射部20。框架部40是固定和支撐圖像射出部30和光學機構10的機構。

圖1的反射部20形成為小于人的瞳孔大小的尺寸，即，8mm以下，通過如此將反射部20形成為小于瞳孔大小，可以使通過反射部20入射至瞳孔的光的景深(Depth of Field)接近無限遠，即，可以使景深非常深。這里，景深指被識別為對焦的范圍，當景深變深時，意味著對增強現實用圖像的焦距也變深，因此，即使用戶在凝視實際世界時改變對實際世界的焦距，增強現實用圖像的焦點也會與此無關地始終被識別為對焦。這可以看作是針孔效應(pin hole effect)。因此，與用戶在凝視存在于實際世界的實際事物時改變焦距無關地，對于增強現實用圖像，始終可以提供清晰的虛擬影像。

圖2是示出本申請人開發的增強現實用光學裝置的另一例的圖。

圖2的增強現實用光學裝置同樣具有與如在圖1中描述的優點，并且，其特征在于，從圖像射出部30射出的增強現實用圖像光在光學機構10的內面反射而被傳遞至反射部20，反射部20使其朝向瞳孔40反射，由此提供增強現實用圖像。

然而，圖2的增強現實用光學裝置所存在的問題在于，僅當增強現實用圖像的焦點無限遠時，才可以正常地表達像。即，如圖2所示，從圖像射出部30射出的增強現實用圖像光原則上應是完好形態的平行光。