[发明专利]一种头戴显示装置

说明书

本发明提供了一种头戴显示装置，包括：显示屏，为具有良好透光性的单色或多色的有机发光显示屏，其在不点亮或点亮状态下可透过显示屏看见现实景物；图像转换光器件，将显示屏生成的图像转换至人眼可视距离，其包括一层或多层微透镜阵列，微透镜阵列的其中一个微透镜对应显示屏中的一个或多个像素。本发明的图像生产系统即是虚实融合器件，可实现头戴显示方案的轻量化；本装置的3D显示方案中，左右两个光场镜片的纳米结构分布式对称性的，两者之间产生的虚拟景物具有视差，形成双目视差效应，符合人眼观察习惯；本发明的器件单元少，结构简单，制作成本低。

技术领域

本发明属于虚拟显示和增强显示显示领域，更具体涉及一种图像产生和可视镜片一体化的头盔式3D显示装置。

背景技术

增强现实(AR)技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。其中AR系统的特点之一：在三维尺度空间增添定位虚拟物体，是显示技术的难点。

现有的绝大多数显示方式是利用图像产生系统与虚实融合镜片结合的方法实现头戴式AR显示。

美国专利申请US20150016777A1公开了一种利用光线阵列实现图像产生，利用光衍射器件和平面波导实现虚拟、现实景物融合的显示装置。所述虚实融合镜片包含多层波导结构和衍射器件阵列。将其与光纤快速扫描结合，由衍射波导器件将照明光转换成出射光场，在人眼视网膜上形成单个成像点。通过改变照明光束进入波导的输入角度和照明光束扫描点位置，使得波导输出不同出射角和不同扩散角光场，这些变化的光场在视网膜上形成高速扫描的光点，并构成3D图像。

美国专利US7457040B2公开了一种用于三维显示的光波导器件。所描述光波导器件包含一个部分反射微棱镜阵列，耦合在波导内通过全反射传播的图像经过微棱镜阵列，部分反射进入人眼，实现虚实图像融合的功能。将该光波导器件与微投影图像生成光学系统结合，可实现头戴显示的功能呢。

综上，上述专利均采用图像产生系统生成虚拟图像，再通过虚实融合器的方法实现AR显示。这样的两部分设计使AR显示装置体积较大，重量较大，不利于AR显示装置的普及和推广。

发明内容

本发明旨在提供一种一体化的AR显示装置，图像生成系统即是虚实融合器件，可实现头戴显示方案的轻量化。

根据本发明的一个方面，提供了一种头戴显示装置，包括：

显示屏：为具有良好透光性的单色或多色的有机发光显示屏，其在不点亮或点亮状态下可透过所述显示屏看见现实景物；

图像转换光器件：将所述显示屏生成的图像转换至人眼可视距离，其包括一层或多层微透镜阵列，所述微透镜阵列的其中一个微透镜对应所述显示屏中的一个或多个像素。

在一些实施方式中，所述显示屏显示虚拟信息，所述虚拟信息的光线经所述微透镜构筑会聚波面，在人眼的前方形成至少一个汇聚点为视点，现实信息从所述显示屏的另一侧投射进入人眼，使虚拟信息和现实世界信息融合。

在一些实施方式中，所述显示屏的像素为单色阵列或彩色阵列。

在一些实施方式中，所述图像转换光器件还包括遮光阵列，所述遮光阵列位于在所述微透镜阵列与所述显示屏之间，所述遮光阵列设有多个开口，所述开口与所述微透镜相对应，所述遮光阵列从每个开口发出的出射光线照射面积不大于与之对应的所述微透镜尺寸。

在一些实施方式中，所述图像转换光器件还包括功能性薄膜，所述功能性薄膜覆盖在所述微透镜上，所述功能性薄膜覆盖的区域至少对应视轴周围6°～8°。