[发明专利]自动对焦、多焦面VR显示系统

说明书

本发明公开了一种自动对焦、多焦面VR显示系统。包括人眼、透镜、第一屏幕、第二屏幕和偏振反射片，透镜、偏振反射片和第二屏幕同光轴依次布置，并在偏振反射片侧方设有第一屏幕，人眼位于第二屏幕前方；第一、第二屏幕分别位于偏振反射片旁侧和正侧，通过偏振反射片对第一屏幕和第二屏幕发出的光进行分光进入人眼；第一屏幕和第二屏幕各自到人眼的光程不同，通过调节移动透镜沿光轴位置进而调节透镜到第一屏幕和第二屏幕的光程距离，从而改变人眼经透镜的聚焦平面，使得人眼所看到的虚像在第一屏幕和第二屏幕之间切换。本发明解决了由景深引起的辐奏调节冲突而导致的视觉眩晕问题，大大降低了视觉冲突，从而降低眩晕感。

技术领域

本发明涉及近眼显示系统，更具体的为一种自动对焦、多焦面VR显示系统。

背景技术

目前近眼显示设备已经基本被大家所熟知，商业化、市场化、产品化日趋明显，尤其是具有沉浸感、交互性、构想性等特点的虚拟现实(VR)技术更是火热，但仍然没有完全被大众所接受，归根结底是其仍然存在一些瓶颈技术，比如内容缺乏、高端设备价钱贵、笨重、眩晕等等；而其中眩晕是目前急于解决又最难解决的瓶颈之一。

导致眩晕的原因有很多，比如刷新延迟、晕动症、画面变形、由景深导致的辐奏调节冲突、聚焦紊乱等等，而辐奏调节冲突是最难解决也是最容易导致眩晕的原因。

而现实中用户在使用VR头盔时，还是可以感觉很近和很远的物体，但跟现实的区别是：现实中，在观察近处物体时，远处的物体会不清晰，在观察远处物体时，近处的物体会不清楚，其原因是人眼的景深是有一定范围的。例如：现实中，面前有一台电脑，当观察电脑后方很远的实物时，近处的电脑是模糊的。

现有VR头盔中的光路结构都是由单一屏幕发光，如图1所示，透镜4把第二屏幕6的像放大后进入人眼1，因此人所看到的虚像3均在第二屏幕6后方的同一个平面上，因此其虚像本身并无层次感，就会导致晕眩。

但虚拟现实中，无论在观察近处还是远处的物体，同样能看清楚。在虚拟现实中，由于虚像都在同一平面，远处物体跟近处电脑都能看清，这就跟现实有很大冲突，人脑和人眼配合要在远处近处之间不断调节，时间久了，大脑就会疲劳导致眩晕。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种自动对焦、多焦面VR显示系统，从光场方向研究解决了辐奏调节冲突导致的视觉眩晕问题，可有效缓解这种视觉冲突，让人观察到有深度的内容。

在虚拟现实中，由于虚像都在同一平面，远处物体跟近处电脑都能看清，这就跟现实有很大冲突，人脑在远处近处之间不断调节，时间久了，大脑就会疲劳导致眩晕。本发明即是解决了这样的问题。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括人眼、透镜、第一屏幕、第二屏幕和偏振反射片，透镜、偏振反射片和第二屏幕同光轴依次布置，并在偏振反射片侧方设有第一屏幕，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侧，第二屏幕位于偏振反射片正侧，第一屏幕发出的光经偏振反射片反射后再经透镜进入人眼，第二屏幕发出的光经偏振反射片透射后再经透镜进入人眼，通过偏振反射片对第一屏幕和第二屏幕发出的光进行分光进入人眼，第一屏幕的偏振态与偏振反射片垂直，而第二屏幕的偏振态与偏振反射片一致。

偏振反射片的作用主要是起到透射及反射的作用，将第一屏幕的光最大限度透过，将第二屏幕的光最大限度反射。本发明使得第一屏幕的偏振态与偏振反射片垂直，而第二屏幕的偏振态与偏振反射片一致，这样，第一屏幕发出的光能完全穿过偏振反射片，第二屏幕的光能在偏振反射片上反射进入人眼，两者在人眼视网膜上成像并进行叠加，合成一个完整的图像。

所述的第一屏幕和第二屏幕各自到人眼的光程不同，通过调节移动透镜沿光轴位置进而调节透镜到第一屏幕和第二屏幕的光程距离，从而改变人眼经透镜的聚焦平面，使得人眼所看到的虚像在第一屏幕和第二屏幕之间切换。