[发明专利]一种大景深真三维增强现实显示方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及增强现实领域，具体涉及一种大景深真三维增强现实显示方法及系统。

背景技术

增强现实技术是将数字方法生成的信息(包括虚拟物体，场景、数据、图像等)叠加到真实世界中的，以增强用户对客观环境的感知能力的技术。具有非常广阔的应用前景。随着技术的进步，人们已经开发了多种增强现实技术与系统。目前市场上的增强现实显示系统，主要基于双目视差原理，利用自由曲面、棱镜、波导等器件将二维图像投射到人的双眼中，形成立体视觉。这种技术不能提供真三维信息，会引起使用者的聚焦与汇聚竞争冲突问题，并引起视觉疲劳等不良反应。

基于全息原理的增强现实显示技术，利用重构的波前信息来显示三维虚拟场景。可以有效解决使用者的视觉疲劳问题。但是其三维效果、景深、视角受到了显示像素尺寸的制约。而且显示性能受到全息图巨大计算量的限制。

基于集成成像的增强现实显示技术，利用四维光场来显示三维虚拟场景。可以提供连续的水平、垂直视差和运动视差。较好地解决了聚焦与汇聚的竞争问题。但是这种系统的三维景深受到了集成成像系统景深的严重制约，只能在有限距离内实现虚拟三维信息与真实三维环境的正确叠加。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服背景技术中的缺点，提供一种大景深真三维增强现实显示方法及系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种大景深真三维增强现实显示方法，该方法包括：光源照射由微显示器和透镜阵列组成的信息显示模组，在三维空间中得到虚拟真三维图像，然后经信息组合模组，虚拟真三维图像信息叠加到现实客观环境中，实现真三维增强现实显示；所述光源为由多个点光源组成的时序照明模组，点光源中心距离所述微显示器中心的距离不同，点光源发生近似球面波，照射信息显示模组，且所述微显示器不在透镜阵列的1倍焦距处，不同位置的点光源照射下，虚拟真三维图像叠加的深度不同，从而实现大景深真三维增强现实显示。

进一步地，不同的点光源按设定时序依次照明，同时微显示器按时序同步刷新显示信息。

一种大景深真三维增强现实显示系统，包括由多个点光源组成的时序照明模组、由微显示器和透镜阵列组成的信息显示模组、信息组合模组；点光源发生近似球面波，照射信息显示模组，在三维空间中得到虚拟真三维图像，然后经信息组合模组，虚拟真三维图像信息叠加到现实客观环境中，实现真三维增强现实显示。所述透镜阵列不在微显示器的1倍焦距处，且点光源中心距离所述微显示器中心的距离不同，不同位置的点光源照射下，虚拟真三维图像叠加的深度不同，从而实现大景深真三维增强现实显示。

进一步地，包括控制器，控制器与所述点光源和微显示器相连，控制器控制各个不同位置的点光源按设定时序依次照明，并控制微显示器按时序同步刷新显示信息。

进一步地，信息组合模组为离轴全息透镜、波导镜片、离轴半反射镜、自由曲面镜等。

进一步地，所述微显示器为透射式液晶(LCD)微显示器、反射式数字微镜(DMD)微显示器、反射式硅基液晶(LCOS)微显示器等。

进一步地，所述透镜阵列为菲涅耳透镜阵列，球面透镜阵列等，优选为菲涅耳透镜阵列。

进一步地，所述微显示器为透射式液晶(LCD)微显示器，位于透镜阵列的两倍物方焦距内或者两倍像方焦距内，更优选位于透镜阵列的一倍物方焦距以内或者一倍像方焦距内；或所述微显示器为反射式微显示器，位于透镜阵列的两倍物方焦距内，更优选位于透镜阵列的一倍物方焦距以内。

进一步地，所述点光源位于垂直于所述微显示器所在平面的直线上。

进一步地，还包括反射镜、棱镜和耦合光栅；虚拟真三维图像经反射镜反射、棱镜折射、耦合光栅衍射后，叠加到现实客观环境中，实现真三维增强现实显示。

本发明的有益效果在于：

(1)解决了当前增强现实显示系统中图像景深受限制的问题，提供一种大景深真三维增强现实显示系统。

(2)解决了当前增强现实显示系统中观察者的聚焦与汇聚竞争冲突问题，提供一种大景深范围内的真三维图像信息。

(3)解决了当前增强现实显示系统景深控制机构复杂，响应速度低等问题，提供了一种能够实时响应的大景深真三维图像显示系统。

附图说明

图1和图2为实施例1所述的显示系统；

图3为实施例2所述的显示系统；

图4为实施例3所述的显示系统；

图5为实施例4所述的显示系统；

图6为实施例5所述的显示系统；

图7为实施例6所述的显示系统；