[实用新型]一种头戴显示光学系统及头戴显示设备

说明书

本实用新型公开一种头戴显示光学系统及头戴显示设备，其中头戴显示光学系统包括投影显示装置和眼动追踪装置。其中眼动追踪装置，用于识别人眼的注视点及注视深度信息，并将注视点及注视深度信息反馈给所述投影显示装置；所述投影显示装置，用于虚拟成像，以及用于根据所述眼动跟踪装置反馈的所述注视点及注视深度信息调节虚拟成像距离，使虚拟成像距离与所述眼动追踪装置检测到的人眼注视深度相匹配。本实用新型通过理解人眼的注视点、注视深度等信息，调节虚拟成像距离，使虚拟成像距离与人眼注视深度相匹配，以实现更好的沉浸体验和人机交互体验。眼动追踪装置与投影显示装置融合，减小显示模组体积，利于增强现实显示设备小型化和轻薄化。

技术领域

本实用新型涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种头戴显示光学系统及头戴显示设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，越来越多的显示设备被广泛应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。其中头戴显示技术作为一种由光学、电子学、软件交互等多种领域相结合的新型技术也得到了突飞猛进的发展。

头戴式显示器(HMD)中的微型显示器和光学系统将来自微型显示器的图像投射到用户眼睛并允许用户看到真实世界。头戴式显示器具有许多实用性的应用和休闲的应用，例如航空和航天应用领域允许飞行员看见重要的飞行控制信息而不必使他们的眼睛离开飞行路径；公共安全领域应用包括地图和热成像的战术显示；其他领域的应用还包括视频游戏、交通运输和无线电通信等。

随着HMD技术的发展，人与环境、虚拟内容间的理解和交互，逐渐成为一个关键的需求，人体视觉感官的交互也成为一个研究热点。利用眼动追踪技术获取眼球运动信息，通过追踪眼球及周边特征变化、虹膜角度变化或虹膜反射特征等信息之一获取眼球的注视、汇聚、转动及瞳孔变化情况，从而实现对人体视觉感官的理解，并反馈给显示内容处理单元进行相应的匹配，提升整体的视觉沉浸感。在头戴式显示设备的应用领域，眼动追踪成为其使用过程中重要的交互方式。

利用眼动追踪，能够理解人眼的关注点、视距以及应激反应等，实时调节HMD显示内容，增强用户视觉的沉浸感。在一类已知的应用中，眼动追踪可实现注视点渲染，即对人眼注视的区域进行高清渲染，周边视野降低渲染率，以降低处理单元成本。在一种已知的非接触式光学眼动追踪技术中，光源发出红外光，红外光从眼睛反射并由图像传感器接收，通过分析由图像传感器感测的信息，以从反射光的变化中获知注视方向或瞳孔位置等眼动情况。

近几年随着科技的发展，国内外皆有推出装有眼动追踪技术的虚拟现实头戴式显示设备，在虚拟的环境中捕获眼动行为进行数据分析，或者通过眼动设备与虚拟环境的事物进行交互。传统头戴显示设备中引入眼动追踪功能也主要用于通过注视点跟踪来扩展视场，针对提升用户沉浸体验和人机交互体验方面研究较少，而且额外增加到头戴显示模组中的眼动追踪光学元件对显示模组的小型化和美观也会带来很大难题。

因此，现有技术存在不足，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种头戴显示光学系统及头戴显示设备。

本实用新型的技术方案如下：提供一种头戴显示光学系统，包括投影显示装置和眼动追踪装置。

所述眼动追踪装置，用于识别人眼的注视点及注视深度信息，并将所述注视点及注视深度信息反馈给所述投影显示装置。

所述投影显示装置，用于虚拟成像，以及用于根据所述眼动跟踪装置反馈的所述注视点及注视深度信息调节虚拟成像距离，使虚拟成像距离与所述眼动追踪装置检测到的人眼注视深度相匹配。

进一步地，所述投影显示装置包括：图像产生单元、第一光学单元、第二光学单元。

所述图像产生单元，用于产生和发射携带图像信息的光束。