[发明专利]一种多焦面增强现实显示系统

说明书

本发明公开一种多焦面增强现实显示系统，包括眼球追踪系统、与眼球追踪系统连接的图像系统，以及与图像系统连接的具有多个彩色显示镜片组的彩色显示镜片模组，眼球追踪系统用于识别人眼转动角度，检测聚焦距离，并反馈至图像系统；图像系统确定与人眼转动角度及聚焦距离相对应的具体焦面图像信息并传输至对应的彩色显示镜片组；彩色显示镜片模组用于传输对应焦面的图像光线。利用彩色显示镜片模组中每个彩色显示镜片组具有用于传输一个焦面的图像光线的作用，使根据检测结果确定与聚焦距离相对应的具体的焦面图像信息，并将该焦面图像信息传输至对应的彩色显示镜片组，避免视觉辐辏调节冲突，舒缓三维显示眩晕感。

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种多焦面增强现实显示系统。

背景技术

增强现实(AR，Augmented Reality)技术，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。以实现将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加，呈现给用户一个感知效果更丰富的新环境。在诸多领域，例如工业制造和维修领域、医疗领域、军事领域、娱乐游戏领域、教育领域等，有着巨大的潜在应用价值。

在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。目前在AR显示技术中，大多采用基于双目视差实现三维显示的方案，但此方案存在视觉辐辏(人眼只有在调节焦点的同时，使双眼的视轴随之向内侧转动，使两眼的视轴固定在被注视的物体之上，才能看清楚近距离的物体，这样的现象称为辐辏)调节冲突，佩戴者长时间观看会产生眩晕、不舒服状况，其根本原因在于人眼无法形成有效的自动调焦功能。

如图1所示，人眼在观察实际物体时,焦点调节(焦点调节简称调节指的是人眼为看清楚近处物体时改变屈光能力的现象)和辐辏是一致的，因为此时辐辏是由双眼视轴相交于注视点而引发的，同时为了使注视点物体清晰成像，双眼此时发挥焦点调节作用，会聚深度和聚焦深度是一致的。而在观察两眼视差式三维影像时，人眼发生的辐辏是由立体显示造成双眼视差而诱发的，此时焦点调节和辐辏是不一致的，即会聚深度和聚焦深度不一致。在现实世界看到的物体和体视融像不相同，接收这些不自然的视觉信息会使人脑处理信息混乱，长时间处于这种不自然的状态，将会导致映像眩晕和视觉疲劳等。

因此，避免视觉辐辏调节冲突，舒缓三维显示眩晕感在增强现实技术领域中具有非常积极的意义。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种舒缓三维显示眩晕感的彩色显示镜片组和多焦面增强现实显示系统。

本发明提供一种多焦面增强现实显示系统，包括眼球追踪系统、与所述眼球追踪系统连接的图像系统，以及具有多个彩色显示镜片组的彩色显示镜片模组，每个所述彩色显示镜片组用于传输一个焦面的图像光线。

所述眼球追踪系统，用于识别人眼转动角度及检测聚焦距离，并将检测结果反馈至所述图像系统。

所述图像系统，用于根据检测结果确定与所述人眼转动角度及所述聚焦距离相对应的图像信息，并将该图像信息传输至彩色显示镜片模组。

彩色显示镜片模组，用于耦合并传输所述图像信息至人眼。

在其中一实施例中，所述图像系统根据所述人眼转动角度和聚焦距离，确定人眼希望观察到具体图像，实时切换所述具体图像的不同焦面信息，并将所述不同焦面图像信息传输至对应的彩色显示镜片组。

在其中一实施例中，每一所述彩色显示镜片组包括两片或三片波导镜片，所述波导镜片具有耦入功能区域、转折功能区域和耦出功能区域。