[发明专利]头戴式显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学及图像显示技术领域，尤其涉及一种头戴式显示装置。

背景技术

增强现实(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到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扩展信息或虚拟场景显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得到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。增强现实技术通过对虚拟对象与现实环境进行充分地融合，能够有效地为用户提供认知周围真实环境的扩展信息或图像展示效果，同时实现用户与周围真实环境的信息交互。

现有的增强现实系统按照显示实现方式可分为视频透视式和光学透视式两种，采用光学透视式增强现实系统，来自真实环境的光线能够通过光学透镜组到达用户的眼睛，因此用户可以直接观察周围的真实环境，从而能够有效改善视频透视式增强现实系统中将真实环境图像与虚拟环境信息进行叠加融合后显示所存在的时延现象。与此同时，由于光学透视式增强现实系统的光学系统结构复杂，因此存在系统结构固定且体积较大等问题，成为光学透视式增强现实设备技术发展和推广普及过程中亟待解决的技术问题。

发明内容

基于上述技术问题至少之一，本发明的目的是提供一种结构简单、方便携带的头戴式显示装置，为使用者提供具有增强现实效果的使用体验。

有鉴于此，为了实现上述目的，本发明提供了一种头戴式显示装置，包括壳体以及安装于壳体内的一组光学系统；所述光学系统包括图像显示屏、光学放大透镜组和可反可透镜，所述图像显示屏位于所述光学放大透镜组上方，所述可反可透镜位于所述光学放大透镜组下方；所述光学系统的光路为：所述图像显示屏发出的图像光信息经所述光学放大透镜组透射后被所述可反可透镜反射至人眼；以及，头戴式显示装置外部的环境光信息通过所述可反可透镜透射至人眼。

优选地，头戴式显示装置还包括用于获取头戴式显示装置外部图像的图像采集模块，所述图像采集模块包括一个或多个摄像头。

优选地，所述图像采集模块包括用于获取头戴式显示装置外部深度图像的景深摄像头。

优选地，头戴式显示装置还包括用于通过检测人眼眼球运动状态确定人眼视线信息的视线跟踪模块，视线跟踪模块包括采集人眼图像的摄像头。

优选地，头戴式显示装置还包括像素遮蔽层，像素遮蔽层位于可反可透镜远离人眼一侧，用于根据图像显示屏显示的图像内容在可反可透镜中的投影位置，调节像素遮蔽层对应区域的透光率。

优选地，头戴式显示装置还包括交互控制模块，交互控制模块包括如下之一或组合：手势交互单元，用于与图像采集模块连接，根据图像采集模块获取的手势图像，识别确定手势交互指令；眼动交互单元，用于与眼动跟踪模块连接，根据眼动跟踪模块获取的人眼眼球运动状态，识别确定眼动交互指令；体感交互单元，用于通过传感器采集人体肢体动作信息，根据获取的肢体动作信息，识别确定体感交互指令；语音交互单元，用于通过麦克风采集语音信息，根据获取的语音信息，识别确定语音交互指令。

优选地，头戴式显示装置还包括供电模块，供电模块通过电路与图像显示屏、图像采集模块、视线跟踪模块和交互控制模块连接，通过内置或外接电源为所述头戴式显示装置供电。

优选地，光学放大透镜组由一个或多个菲涅尔透镜组成，或者由一个或多个球面透镜和/或非球面透镜组成，或者由一个或多个菲涅尔透镜及球面透镜和/或非球面透镜组成。

优选地，所述图像显示屏对图像内容进行分屏显示。

优选地，头戴式显示装置还包括与壳体连接的头戴伸缩带或支撑架。

采用本发明头戴式显示装置，使用者双眼位于光学系统中可反可透镜的后方，即光学系统的出口处，既可以通过光学系统接收来自图像显示屏发出的图像光信息，又可以通过可反可透镜接收头戴式显示装置外部的环境光信息，两组光信息经过光学系统的光学路径传输之后，在使用者双眼视网膜上叠加成像。同时，通过对图像采集模块获取的头戴式显示装置前方环境及物体图像进行识别分析，能够通过图像显示屏显示相关内容并叠加融合于真实环境图像中，从而实现使用者通过本发明头戴式显示装置观察真实环境及物体时，与真实环境及物体相关的扩展信息及其他虚拟物体图像能够融合显示在使用者的视野范围内，呈现具有增强现实效果的图像。

附图说明