[发明专利]头戴式显示设备、三维图像信息的生成方法及装置

说明书

本发明提供了一种头戴式显示设备，包括光调制单元和目镜，光调制单元用于对二维显示面板输出的图像进行集成成像，以形成三维虚拟图像，目镜用于对光调制单元形成的三维虚拟图像进行放大；同时本发明还提供了一种三维图像信息的生成方法以及相关装置。本发明利用集成成像的原理使呈现在人眼中的世界是自然的三维世界，能够解决长期使用时出现的视觉疲劳问题，采用目镜将集成成像得到的三维虚拟图像进行放大，又极大地提高了用户在头戴式显示设备中的三维沉浸感。

技术领域

本发明涉及三维显示设备，特别涉及一种头戴式显示设备，还涉及一种三维图像信息的生成方法及装置。

背景技术

虚拟现实(VR)技术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，使用户沉浸到该环境中，是一种能够提供多源信息融合的交互式三维动态视景以及实体行为系统仿真的技术。在现有的虚拟现实系统中，双目立体视觉是实现三维视景的关键，用户的两只眼睛看到的图像实际上是不相同的，这些不同图像是分别产生的，显示在不同的显示器上，依据需要分别进入用户的左眼和右眼，由此用户可以感受到图像视差，从而能感知场景的深度信息。

增强现实(AR)是一种可以在真实场景中叠加虚拟物体的技术，它将虚拟的信息应用到真实世界，使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中并能够被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。

目前，头戴式显示器(HMD)是用来显示虚拟现实和增强现实的关键设备。然而现有技术中的头戴式显示器存在各种各样的问题，其中主要的有两个，一是深度感知主要还是通过双目立体来实现，不能解决双眼聚焦和辐辏之间的矛盾，佩戴久了容易使用户产生疲劳、眩晕等不适症状；二是显示器整个视野内分辨率一致，在人眼关注区域外围的分辨率与人眼关注区域内的分辨率是相同的，而人眼对关注区域内和关注区域外围的感知分辨率是不一样的，因此当前一致的分辨率没有充分利用好人眼的视觉特性。对于此，有的相关发明在头戴式显示设备中引入了透射式全息屏，但本质上还是双目立体三维显示，或者说是多视点三维显示，只是部分采用了全息元件，并不能够做到真正的全息显示，无法解决双眼聚焦和辐辏之间的矛盾，更不能充分利用人眼的视觉特性提高头戴显示设备的性能效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种头戴式显示设备，并相应提供一种三维图像信息的生成方法及装置。

一种头戴式显示设备，所述设备包括：

光调制单元，用于对二维显示面板输出的图像进行集成成像，以形成三维虚拟图像；

目镜，用于对光调制单元形成的三维虚拟图像进行放大。

在其中一个实施例中，所述设备还包括：

挡光板，所述挡光板位于所述光调制单元和所述目镜之间，用于使得投射至左眼的光场图像不投射至右眼，且使得投射至右眼的光场图像不投射至左眼。

在其中一个实施例中，所述设备还包括：

光阑，其位于所述光调制单元与所述目镜之间，用于滤除主观看区域之外的其他观看区域的光线。

进一步的，所述光阑的位置中心与所述目镜的位置中心对齐。

进一步的，所述设备还包括：

挡光板，所述挡光板位于所述光调制单元和所述光阑之间，用于使投射至左眼的光场图像不投射至右眼，且使得投射至右眼的光场图像不投射至左眼。

进一步的，所述挡光板与所述光调制单元成直角放置。

在其中一个实施例中，所述设备还包括：

目镜间距调整单元，用于调整所述头戴式显示设备上与左眼对应的目镜和与右眼对应的目镜之间的间距，以使得调整后的目镜间距与用户瞳距相适应。