[发明专利]一种具有遮挡效应的增强现实显示系统及显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种具有遮挡效应的增强现实显示系统及显示方法。

背景技术

增强现实技术(AR)是一种将虚拟信息叠加到真实世界的显示技术，可广泛应用于军事、医疗、教育、制造、娱乐等领域。随着增强现实元年的到来，增强现实眼镜越来越被大众所熟知，产品也逐渐往消费者市场蔓延。

目前，市场上的增强现实眼镜只是简单的将图像显示器的内容投影到一块半透半反镜片上，使得用户既能看到虚拟信息又能看到真实世界的场景，还能透过虚拟信息看到真实世界的场景。

例如，公开号为CN103207454A的中国专利文献公开了一种自由曲面棱镜式头盔显示器用光学系统，其结构由自由曲面棱镜、自由曲面透镜和微显示器组成，微型显示器和自由曲面棱镜组成虚拟现实用投影光学系统，自由曲面棱镜和自由曲面透镜组成增强现实用透视光学系统。

该增强现实眼镜透过虚拟信息可以看到真实世界的场景，这看似简单的思维方法对于人眼来说却是一种“欺骗”，人眼本身没有透视功能，同时对外部视觉信息又是非常灵敏的，从而该类增强现实眼镜会给用户造成不真实的感觉。

发明内容

本发明提供了一种具有遮挡效应的增强现实显示系统及显示方法，该增强现实显示系统符合人眼视觉习惯和经验，可以使用户体验到真实沉浸的效果。

一种具有遮挡效应的增强现实显示系统，包括：

图像源，用于产生虚拟现实的虚拟信息；

增强现实显示模块，所述的虚拟信息的光线经增强现实显示模块发生折射、反射、和/或透射后进入人眼，形成虚拟信息光路；外部环境光线经透射型空间光调制器和增强现实显示模块透射入人眼，形成外部环境光路；

图像处理模块，接收所述的虚拟信息，经过计算后产生虚拟信息在透射型空间光调制器上的映射区域坐标信息；

透射型空间光调制器，接收所述的坐标信息，在对应的虚拟信息映射区域禁止外部环境光线进入增强现实显示模块。

本发明中，所述的图像源为平面显示器；优选的，所述的图像源为OLED、LCD、LCOS或其组合。

图像源的尺寸为市面上能购买到的小型尺寸。

所述的增强现实显示模块可以是棱镜、波导、光栅等光电器件及其组合，其目的是使人眼同时能接收到来自图像源的虚拟信息和来自外部环境的真实信息。

作为优选，所述的增强现实显示模块具有大视场角、大出瞳直径及长出瞳距的特点。增强现实显示模块的视场角和出瞳直径大、出瞳距长时对本发明的呈现效果具有增益效应。

所述的透射型空间光调制器为LCD或由电致变透光率的材料制成。

所述的透射型空间光调制器，其任意区域对任意自然光或特定波长的光线可以形成电致可调的不同透过率，其透过率调节范围可以是完全范围，即上限100％(全透明)至下限0％(全遮挡)，也可以是不完全范围，即上限小于等于100％而下限大于等于0％，其调节方式可以是连续调节，也可以是离散(阶跃式)调节，可以是单次调节，也可以是按特定方案持续调节。据此，可以根据实际需求设计调节方案，使特定虚拟信息对特定外部环境呈现全遮挡、半透明、或透明度持续动态变化等多种增强现实效果，且不限于前述效果种类。

本发明还提供了一种具有遮挡效应的增强现实显示方法，包括：

(1)图像源产生虚拟现实的虚拟信息，由增强现实显示模块成像后由人眼接收；

(2)图像处理模块接收图像源产生的虚拟信息，对虚拟信息进行计算，产生虚拟信息在透射型空间光调制器上的映射区域坐标信息；

(3)透射型空间光调制器接收所述的坐标信息后，在对应的虚拟信息映射区域禁止外部环境光线进入增强现实显示模块；

(4)外部环境光线经过透射型空间光调制器以及增强现实显示模块后进入人眼，经过透射型空间光调制器时，虚拟信息映射区域的外部环境光线被遮挡。

本发明通过透射型空间光调制器禁止虚拟信息映射区域的外部环境光线进入增强现实显示模块，用户不能透过虚拟信息看到虚拟信息映射区域所遮挡的外部环境。

所述的虚拟信息在透射型空间光调制器上的映射区域对人眼的张角与人眼观察虚拟信息的张角相同。

虚拟信息在增强现实显示模块上的显示区域与在透射型空间光调制器上的映射区域呈比例放大关系，保证虚拟图像的边缘处也不会有外部环境光线透过，增强了增强现实的真实性。

与现有技术相比，本发明有益效果为：