[发明专利]一种近眼显示系统、头戴显示设备及光场显示方法

说明书

本发明公开了一种近眼显示系统、头戴显示设备及光场显示方法，该近眼显示系统包括：多个图像投影器件、与多个所述图像投影器件一一对应的多个目镜镜组、与多个所述目镜镜组一一对应的多个波导耦合器件和与多个所述波导耦合器件一一对应的多个近眼显示平板波导，多个所述目镜镜组的成像焦距互不相同；多个所述图像投影器件用于输出多个不同深度的待投影图像对应的多束光线，多个所述图像投影器件输出的多束光线经过对应的目镜镜组后，投影到对应的波导耦合器件，所述波导耦合器件用于将接收到的光线耦合进入对应的近眼显示平板波导，所述近眼显示平板波导用于将接收到的光线导入人眼。

技术领域

本发明涉及虚拟现实和增强现实领域，尤其涉及一种近眼显示系统、头戴显示设备及光场显示方法。

背景技术

虚拟现实(英文：Virtual Reality；简称：VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户带来超越真实生活环境的感官体验。在视觉方面而言，虚拟现实技术利用计算机设备生成虚拟场景的图像，并通过光学器件将图像光线传递到人眼，使得用户能够在视觉上能够完全感受该虚拟场景。

增强现实(英文：Augmented Reality；简称：AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机系统识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。

现有的虚拟现实和增强现实技术大多采用双目视差实现3D图像的深度显示和感知，会存在视觉辐射调节和感知深度的冲突，其中，视觉辐射调节是指人的双眼具有自我调节影响距离的能力，但是这种能力并不是非常快速的转换，由于双眼的协调能力有限，双眼聚焦屏幕时，双眼的自我调节能力远不如影像切换的速度快，因此，长时间观看会使得用户出现头晕，恶心的情况，甚至用户的眼睛受到损害，可见，现有的增强显示和虚拟现实技术还难以满足市场消费者的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种近眼显示系统、头戴显示设备及光场显示方法，用于解决现有技术中存在的采用双目视差实现3D图像的深度显示和感知，会存在视觉辐射调节和感知深度的冲突的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供近眼显示系统，包括：多个图像投影器件、与多个所述图像投影器件一一对应的多个目镜镜组、与多个所述目镜镜组一一对应的多个波导耦合器件和与多个所述波导耦合器件一一对应的多个近眼显示平板波导，多个所述目镜镜组的成像焦距互不相同；

多个所述图像投影器件用于输出多个不同深度的待投影图像对应的多束光线，多个所述图像投影器件输出的多束光线经过对应的目镜镜组后，投影到对应的波导耦合器件，所述波导耦合器件用于将接收到的光线耦合进入对应的近眼显示平板波导，所述近眼显示平板波导用于将接收到的光线导入人眼。

可选的，所述近眼显示系统还包括多个图像源，多个所述图像源与多个所述图像投影器件一一对应，多个所述图像源用于存储多个所述待投影图像的颜色信息和深度信息。

可选的，所述图像投影器件为光纤扫描器、微机电系统MEMS扫描镜或硅基液晶LCOS显示器。

可选的，所述近眼显示系统还包括水平扩展波导，所述水平扩展波导用于接收多个所述近眼显示平板波导输出的多束光线，再将水平扩展后的光线导入人眼。

可选的，所述近眼显示系统还包括垂直扩展波导，所述垂直扩展波导用于接收多个所述近眼显示平板波导输出的多束光线，再将垂直扩展后的光线导入人眼。

本发明实施例第二方面提供一种头戴显示设备，包括：