[发明专利]光学显示系统和增强现实设备

说明书

本发明提出一种光学显示系统和增强现实设备，其中，系统包括：显示源和自由曲面透镜，其中，显示源包括至少两组像素，自由曲面透镜具有第一表面、第二表面和第三表面，第一表面相对于显示源的显示平面设置，用于投射显示源发出的成像光，第二表面用于将透射的成像光全反射至第三表面，第三表面间隔设置有多个微反射镜，每一个微反射镜与至少一组像素对应，用于将对应的至少一组像素发出并经第二表面全反射的成像光反射进入人眼，各微反射镜的直径小于瞳孔直径，以实现将投射入人眼的不同视角图像所聚焦得到图像的景深和外界环境光所呈的实际场景景深匹配，避免了辐辏调节冲突。

技术领域

本发明涉及显示控制技术领域，尤其涉及一种光学显示系统和增强现实设备。

背景技术

人类视觉系统在观看不同远近物体的时候会进行双眼的会聚，即辐辏调节(看近处物体时，双眼通常向内看；看远处物体时视轴会发散些)和聚焦调节(调节晶状体，将光线聚焦到视网膜上)。现实生活中，人类视觉系统观看物体时，辐辏调节和聚焦调节同时发生，人类已经习惯于这种方式。

在增强现实系统中，人类看到的景物都是由显示屏显示出来的。但是屏幕发出的光线并没有深度信息，眼睛的聚焦点就定在屏幕上，因而眼睛的聚焦调节与这种景物的纵深感是不匹配的，从而产生视觉辐辏调节冲突。

具体地，如图2所示，真实世界中人类看真实物体时，辐轴调节对应的距离1和聚焦调节对应的距离2相等，人类视觉系统看不同深度的景物的视觉感受是不同的，如图2中左图所示，虚线表示看到的信息模块，也即左右边缘模糊，而中间清晰；而在虚拟现实场景中，如图2中右图所示，人类使用头戴式设备观看景物，辐轴调节对应的距离3和聚焦调节对应的距离4不一致，即图2中右图示出的这种视觉辐辏调节冲突，是与人类日常生理规律是相违背的，会导致人类视觉系统疲劳和眩晕。

而目前的增强现实系统中，采用的光学系统进行透射的距离总是固定的，也就是说人眼聚焦点的位置是固定的，而显示图像会让人眼会聚在不同的距离以产生3D景深，这时，聚焦调节的距离和辐轴调节(会聚)的距离是不相等的，即出现聚焦调节和辐辏调节不一致，会引起视觉辐辏调节冲突，导致图像的不清晰，和带上增强现实设备后视觉疲劳、眩晕感。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种光学显示系统，以实现将投射入人眼的不同视角图像所聚焦得到图像的景深和外界环境光所呈的实际场景景深匹配，避免了辐辏调节冲突。

本发明的第二个目的在于提出一种增强现实设备。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种光学显示系统，包括：

显示源，包括至少两组像素；

自由曲面透镜，具有第一表面、第二表面和第三表面；

其中，所述第一表面，相对于所述显示源的显示平面设置，用于透射所述显示源发出的成像光；

所述第二表面，用于将透射的成像光全反射至所述第三表面；

所述第三表面，间隔设置有多个微反射镜，每一个微反射镜与至少一组像素对应，用于将对应的至少一组像素发出并经第二表面全反射的成像光反射进入人眼，微反射镜的直径小于或等于3mm。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种增强现实设备，包括如第一方面所述的光学显示系统。

本发明实施例所提供的技术方案可以包含如下的有益效果：