本實(shí)用新型實(shí)施方式涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)是近年來發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，按照具體的應(yīng)用主要分為VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí))和AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí))兩種。AR的原理是在通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)模擬虛擬視覺，疊加在用戶正常的視覺上。目前，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)有光學(xué)透視式和視頻透視式這兩種實(shí)現(xiàn)方式，其主要區(qū)別在于光學(xué)合成裝置不同。

其中，光學(xué)透視式的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)中的光學(xué)合成裝置可以是一種部分透射、部分反射的元件，來自真實(shí)環(huán)境的光線部分通過該種元件，虛擬圖像信息則投影在該種元件上，進(jìn)而被其反射到用戶眼中，從而合成真實(shí)和虛擬圖像信息。

在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在如下問題：現(xiàn)有的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的視場區(qū)域(Field of View)通常比較小，用戶無法有效率地與虛擬圖像信息進(jìn)行互動，另外，現(xiàn)有的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)也存在體積重量較大，不便攜帶的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施方式主要解決的技術(shù)問題是提供一種視場區(qū)域較大、體積小且便攜帶的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施方式提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，包括：頭戴框架、顯示模塊、兩個透視型導(dǎo)光元件以及主板，所述顯示模塊、兩個透視型導(dǎo)光元件及主板設(shè)置在頭戴框架上；其中，

所述頭戴框架，用于佩戴在用戶的頭部；

主板，所述主板上設(shè)置有處理器，所述處理器用于處理虛擬圖像信息并將虛擬圖像信息顯示在顯示模塊上；

所述顯示模塊，所述顯示模塊可拆卸或固定安裝于所述頭戴框架上，用于顯示虛擬圖像信息，并將虛擬圖像信息包含在第一光線和第二光線中發(fā)射出去；

所述兩個透視型導(dǎo)光元件，每一所述透視型導(dǎo)光元件具有一凹面；第一光線經(jīng)由一所述透視型導(dǎo)光元件的凹面發(fā)生反射；第二光線經(jīng)由另一所述透視型導(dǎo)光元件的凹面發(fā)生反射。

本實(shí)用新型實(shí)施方式的有益效果是：通過兩個透視型導(dǎo)光元件的凹面更多地將包含左眼虛擬圖像信息的第一光線和包含右眼虛擬圖像信息的第二光線分別反射進(jìn)入用戶的雙眼，從而在用戶的大腦中形成3D虛擬場景的視覺感受，視覺區(qū)域較大。另外，經(jīng)由透視型導(dǎo)光元件的凸面和凹面透射的包含外界圖像信息的第三光線進(jìn)入用戶的雙眼，用戶能夠看到外界的真實(shí)場景，從而形成混合3D虛擬場景和真實(shí)場景的視覺感受。

附圖說明

一個或多個實(shí)施例通過與之對應(yīng)的附圖中的圖片進(jìn)行示例性說明，這些示例性說明并不構(gòu)成對實(shí)施例的限定，附圖中具有相同參考數(shù)字標(biāo)號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構(gòu)成比例限制。

圖1a是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b是圖1a所示的透視型導(dǎo)光元件設(shè)置在頭戴框架上時的示意圖；

圖1c是圖1a所示的顯示模塊的側(cè)視角度與顯示亮度之間的第一關(guān)系圖；

圖1d是圖1a所示的顯示模塊的側(cè)視角度與顯示亮度之間的第二關(guān)系圖；

圖1e是圖1a所示的顯示模塊的側(cè)視角度與顯示亮度之間的第三關(guān) 系圖；

圖2a是佩戴圖1a所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)時顯示模塊與用戶臉部的位置關(guān)系示意圖；

圖2b是旋轉(zhuǎn)圖1a所示的顯示模塊的示意圖；

圖3是圖1a所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的成像原理示意圖；

圖4是圖1a所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)設(shè)置屈光度矯正鏡片時的示意圖；

圖5是圖1a所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)對角線視場區(qū)域與頭部框架的最遠(yuǎn)端到用戶頭部最前端的距離關(guān)系的示意圖；

圖6是圖1a所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)連接外接設(shè)備工作時的示意圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)連接外接設(shè)備工作時的示意圖；

圖9是圖7所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)連接外接設(shè)備工作時的又一示意圖；

圖10是圖7所示的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)工作時的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

實(shí)施例一

參閱圖1a，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的總重量小于350克，其包括：頭戴框架11、兩個顯示模塊12、兩個透視型導(dǎo)光元件13。其中，透視型導(dǎo)光元件13是一種部分透射、部分反射的光學(xué)合成裝置。

所述顯示模塊12及透視形導(dǎo)光元件13皆設(shè)置在頭戴框架11上，支架11將顯示模塊12及透視形導(dǎo)光元件13進(jìn)行固定。顯示模塊12設(shè)置在透視形導(dǎo)光元件13的上側(cè)，顯示模塊12發(fā)出的光線能夠經(jīng)過透視形導(dǎo)光元件13后發(fā)生反射。可選地，所述顯示模塊13還可位于所述透視型導(dǎo)光元件13的側(cè)方。

所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)還包括：主板17，主板17設(shè)置在頭戴框架11上，且位于二顯示模塊12之間。所述主板17上設(shè)置有處理器，所述處理器用于處理虛擬圖像信號并將虛擬圖像信息顯示在顯示模塊12上。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，頭戴框架11用于佩戴在用戶的頭部，每一透視型導(dǎo)光元件13具有一凹面，凹面朝向用戶的雙眼設(shè)置。經(jīng)由一透視型導(dǎo)光元件13的凹面反射的第一光線進(jìn)入用戶的左眼，以及經(jīng)由另一透視型導(dǎo)光元件13的凹面反射的第二光線用戶的右眼，以在用戶的頭腦中形成3D虛擬場景的視覺。其中，第一光線是由顯示模塊12發(fā)射的，且第一光線包含左眼虛擬圖像信息，第二光線是由顯示模塊12發(fā)射的，且第二光線包含右眼虛擬圖像信息。

參閱圖1b，兩個透視型導(dǎo)光元件13設(shè)置在頭戴框架11上，分別獨(dú)立地嵌入到頭戴框架11上?？蛇x地，可在制作透視型導(dǎo)光元件的原材料上設(shè)置兩個對應(yīng)于用戶左右眼的區(qū)域，所述區(qū)域的形狀大小與上述的獨(dú)立設(shè)置時的每一透視型導(dǎo)光元件13的形狀大小相同；最終的效果為一塊大的透視型導(dǎo)光元件上設(shè)置有兩個對應(yīng)于用戶左右眼的區(qū)域?？梢岳斫鉃樵谝粔K大的透視型導(dǎo)光元件的原材料上加工出兩個與獨(dú)立設(shè)置時的透視型導(dǎo)光元件13的形狀大小相同的區(qū)域，即兩個透視型導(dǎo)光元件13一體成型。所述設(shè)置有對應(yīng)于用戶左右眼區(qū)域的透視型導(dǎo)光元件嵌入到頭戴框架11上。

需要說明的是，顯示模塊12可拆卸安裝于頭戴框架11上，比如，顯示模塊為手機(jī)、平板電腦等智能顯示終端；或者，顯示模塊固定安裝于頭戴框架上，比如，顯示模塊與頭戴框架集成設(shè)計。

頭戴框架11上可以安裝兩個顯示模塊12，用戶的左眼和右眼分別對應(yīng)地設(shè)置一個顯示模塊12，例如，一個顯示模塊12用于發(fā)射包含左眼虛擬圖像信息的第一光線，另一個顯示模塊12用于發(fā)射包含右眼虛 擬圖像信息的第二光線。兩個顯示模塊12可以分別一一對應(yīng)地位于兩個透視型導(dǎo)光元件13的上方，當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)佩戴在用戶的頭部時，兩個顯示模塊12分別一一對應(yīng)地位于用戶的左眼和右眼的上方；顯示模塊12也可以位于透視型導(dǎo)光元件的側(cè)方，即兩個透視型導(dǎo)光元件位于兩個顯示模塊之間，當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)佩戴在用戶的頭部時，兩個顯示模塊分別一一對應(yīng)地位于用戶的左眼和右眼的側(cè)方。

頭戴框架11上也可以安裝單個顯示模塊12，該單個顯示模塊12上有兩個顯示區(qū)域，一個顯示區(qū)域用于發(fā)射包含左眼虛擬圖像信息的第一光線，另一個顯示區(qū)域用于發(fā)射包含右眼虛擬圖像信息的第二光線。

顯示模塊包括但不限于LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)等類型的顯示器。

參閱圖1c，圖中的橫向軸標(biāo)識側(cè)視角度，縱向軸表示顯示亮度。顯示模塊12為LCD時，顯示模塊12的亮度是隨著觀察者的角度來變化的。對于普通LCD，在顯示亮度為50％時的側(cè)觀察角度θ一般都比較大。

LCD應(yīng)用于對于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)時，則比較適用于小的側(cè)觀察角度，這樣的顯示模塊12的亮度就會集中在靠近中心的角度區(qū)域。因?yàn)樵鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)主要使用靠近中心的角度區(qū)域，這樣的話投影到用戶眼中的第一光線及第二光線的亮度會比較高。參閱圖1d，應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)中的LCD發(fā)出的第一光線及第二光線的亮度在顯示亮度為50％時的側(cè)觀察角度θ一般都比較小。并且，應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)中的LCD發(fā)出的第一光線及第二光線的亮度的分布關(guān)于0度側(cè)視角左右對稱，且側(cè)視角度小于60度。即是，用戶視角垂直于顯示模塊12時，顯示模塊12發(fā)出的第一光線及第二光線的亮度的顯示亮度為最大，用戶視角向兩側(cè)偏移時，顯示亮度逐漸減小，在側(cè)視角小于60度時，顯示亮度為0。

可選地，參閱圖1e，應(yīng)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的LCD的發(fā)出的第一光線及第二光線的亮度分布可不關(guān)于0度側(cè)視角對稱，且顯示亮度最亮?xí)r的側(cè)視角度不為0度。

參閱圖2a，兩個顯示模塊12分別一一對應(yīng)地位于兩個透視型導(dǎo)光元件13的上方，用戶佩戴上所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)時，顯示模塊12與用戶頭部的正平面形成一夾角a，所述夾角a的角度為0度至180度，優(yōu)選為鈍角。同時，顯示模塊12在水平面上的投影與正平面垂直。

參閱圖2b，在某些實(shí)例中，透視形導(dǎo)光元件13的位置可以繞與水平面垂直的某一轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度b，所述角度b的角度為0度至180度，優(yōu)選為0度至90度。同時，對應(yīng)左眼和右眼的透視型導(dǎo)光元件13可以通過頭戴框架11上的機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整間距，以適應(yīng)不同用戶的瞳距，保證使用時的舒適度和成像質(zhì)量。所述兩個透視型導(dǎo)光元件13的邊緣之間的最遠(yuǎn)距離小于150毫米，即對應(yīng)于左眼設(shè)置的透視型導(dǎo)光元件13的左邊緣到對應(yīng)于右眼設(shè)置的透視型導(dǎo)光元件13的右邊緣的距離小于150毫米。相應(yīng)的，顯示模塊12之間通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，所述顯示模塊12之間的距離也可以進(jìn)行調(diào)整，或者通過調(diào)整顯示內(nèi)容在顯示模塊12上的位置達(dá)到同樣的效果。

頭戴框架11可以是用于掛在用戶耳部和鼻梁部的眼鏡式的框架結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有鼻托111和鏡腿112，通過鼻托111與鏡腿112固定在用戶的頭部，所述鏡腿112為可折疊結(jié)構(gòu)，其中鼻托111對應(yīng)固定在用戶的鼻梁上，鏡腿112對應(yīng)固定在用戶的耳朵上。進(jìn)一步的，眼鏡腿112之間還可以通過松緊帶相連，佩戴時松緊帶收緊眼鏡腿，幫助框架在頭部的固定。

可選地，鼻托111和鏡腿112為可伸縮機(jī)構(gòu)，可分別調(diào)整鼻托111的高度和鏡腿112的伸縮長度。同樣，鼻托111和鏡腿112還可以為可拆卸結(jié)構(gòu)，拆卸后可對鼻托111或者鏡腿112進(jìn)行更換。

可選地，頭戴框架11可包括鼻托和伸縮皮筋，通過鼻托與伸縮皮筋固定在用戶頭部；或者僅包括伸縮皮筋，通過所述伸縮皮筋固定在用戶頭部?？蛇x地，頭戴框架11也可以是用于佩戴在用戶頭頂和鼻梁部的頭盔式框架結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，由于頭戴框架11的主要作用是用來佩戴在用戶的頭部以及為顯示模塊12、透視型導(dǎo)光元件13等光、電元器件提供支撐，頭戴框架包括但不限于上述方式，在具備上述主要作用的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要對頭戴框 架作出若干變形。

參閱圖3，顯示模塊12發(fā)射包含左眼虛擬圖像信息的第一光線121，經(jīng)由一透視型導(dǎo)光元件13的凹面131反射的第一光線121進(jìn)入用戶的左眼14；同理，顯示模塊發(fā)射包含右眼虛擬圖像信息的第二光線，經(jīng)由另一透視型導(dǎo)光元件的凹面反射的第二光線進(jìn)入用戶的右眼，從而在用戶的大腦中形成3D虛擬場景的視覺感受，另外，不同于谷歌眼鏡中通過在用戶的右眼前直接設(shè)置一塊小型顯示屏的方式，導(dǎo)致視覺區(qū)域較小，本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過兩個透視型導(dǎo)光元件反射更多的顯示模塊發(fā)射的第一光線和第二光線分別進(jìn)入用戶的雙眼，視覺區(qū)域較大。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能，每一透視型導(dǎo)光元件13還具有一與凹面相背設(shè)置的凸面；經(jīng)由透視型導(dǎo)光元件13的凸面和凹面透射的包含外界圖像信息的第三光線進(jìn)入用戶的雙眼，以形成混合3D虛擬場景和真實(shí)場景的視覺。再次參閱圖1a，一透視型導(dǎo)光元件13還具有與凹面131相背設(shè)置的凸面132，經(jīng)由透視型導(dǎo)光元件13的凸面132和凹面131透射的包含外界圖像信息的第三光線151進(jìn)入用戶的左眼14，同理，另一透視型導(dǎo)光元件還具有與其凹面相背設(shè)置的凸面，經(jīng)由該透視型導(dǎo)光元件的凸面和凹面透射的包含外界圖像信息的第三光線進(jìn)入用戶的右眼，用戶能夠看到外界的真實(shí)場景，從而形成混合3D虛擬場景和真實(shí)場景的視覺感受。

參閱圖4，可選地，在人眼與透視型導(dǎo)光元件13之間設(shè)置一屈光度矯正鏡片16，所述屈光度矯正鏡片16垂直于水平面設(shè)置。可選地，所述屈光度矯正鏡片所在平面也可與水平面成30度到90度的夾角?？蛇x地，可任意設(shè)置不同度數(shù)的屈光度矯正鏡片。顯示模塊12發(fā)射包含左眼虛擬圖像信息的第一光線121，經(jīng)由透視型導(dǎo)光元件13的凹面131反射的第一光線121以及經(jīng)由透視型導(dǎo)光元件13的凸面132和凹面131透射的包含外界圖像信息的第三光線151進(jìn)入用戶的左眼14之前，先經(jīng)過屈光矯正鏡片16。所述屈光矯正鏡片16為凹透鏡，使經(jīng)過其上的第一光線121以及第三光線151發(fā)散，使第一光線121以及第三光線151在左眼14上的焦點(diǎn)后移。同樣，所述屈光矯正鏡片16還可為凸透鏡，使經(jīng)過其上的第一光線121以及第三光線151匯聚，使第一光線121以 及第三光線151在左眼14上的焦點(diǎn)前移。

同理，顯示模塊發(fā)射包含右眼虛擬圖像信息的第二光線，經(jīng)由另一透視型導(dǎo)光元件的凹面反射的第二光線以及經(jīng)由該透視型導(dǎo)光元件的凸面和凹面透射的包含外界圖像信息的第三光線進(jìn)入用戶的右眼之前，也先經(jīng)過一屈光度矯正鏡片。

參閱圖5，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)佩戴在用戶頭部上后，以用戶的眼球?yàn)轫旤c(diǎn)，用戶的眼球到通過所述透視型導(dǎo)光元件13看到的虛擬圖像的虛擬顯示區(qū)域的兩側(cè)邊緣構(gòu)成對角線視場區(qū)域。頭部框架的最遠(yuǎn)端到與頭部最前端接觸位置的距離為c，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)所述c的距離長度。所述對角線視場區(qū)域的角度大小與所述頭部框架11的最遠(yuǎn)端到與頭部最前端接觸位置的距離成反比。優(yōu)選地，在保證對角線視場區(qū)域大于55度的前提下，頭部框架的最遠(yuǎn)端到與頭部最前端接觸位置的距離小于80mm。

參閱圖6，二顯示模塊12通過電纜連接到主板17上。

主板17上還設(shè)置有視頻接口以及電源接口。

所述視頻接口用于連接計算機(jī)、手機(jī)、或其他設(shè)備接收視頻信號。其中所述視頻接口可以為：hmdi、display port、thunderbolt或usb type-c，micro usb,MHL(Mobile High-Definition Link)等接口。

所述處理器，用于解碼視頻信號傳輸并顯示在顯示模塊12上。

電源接口，用于外接電源或電池供電。所述電源接口包括USB接口或者其他接口。

當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)僅包括如上所述的頭戴框架11、二顯示模塊12、兩個透視型導(dǎo)光元件13及主板17時，所有的3D虛擬場景渲染、對應(yīng)雙眼的圖像生成均在與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)相連的外接設(shè)備中進(jìn)行。所述外接設(shè)備包括：計算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等。

具體地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)通過視頻接口接收外接設(shè)備的視頻信號，解碼后在顯示模塊12上顯示。同時，與用戶的交互通過計算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等外接設(shè)備上的應(yīng)用軟件進(jìn)行，可通過使用外接設(shè)備上的鼠標(biāo)鍵盤、觸摸板或按鈕與所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)進(jìn)行交互。這種基本結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例包括但不限于大屏幕便攜顯示器。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng) 可以將顯示屏幕投射在用戶視野內(nèi)的某一固定位置。用戶需要通過與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)相連的設(shè)備上的軟件進(jìn)行調(diào)整投射屏幕的尺寸、位置等操作。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，通過兩個透視型導(dǎo)光元件的凹面更多地將包含左眼虛擬圖像信息的第一光線和包含右眼虛擬圖像信息的第二光線分別反射進(jìn)入用戶的雙眼，從而在用戶的大腦中形成3D虛擬場景的視覺感受，視覺區(qū)域較大。

實(shí)施例二

參閱圖7，在實(shí)施例一中提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)置多個傳感器進(jìn)行對周邊環(huán)境進(jìn)行感知。

本實(shí)施例提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的總重量小于350克，其包括：頭戴框架21、二顯示模塊22、兩個透視型導(dǎo)光元件23及主板24。

所述顯示模塊22、透視形導(dǎo)光元件23及主板24皆設(shè)置在頭戴框架21上，頭戴框架21將顯示模塊22、透視形導(dǎo)光元件23及主板24進(jìn)行固定。顯示模塊22設(shè)置在透視形導(dǎo)光元件23的上側(cè)，顯示模塊22發(fā)出的光線能夠經(jīng)過透視形導(dǎo)光元件23后發(fā)生反射。主板24，主板24位于二顯示模塊22之間，所述主板24上設(shè)置有處理器，所述處理器用于處理虛擬圖像信號并將虛擬圖像信息顯示在顯示模塊22上。

頭戴框架21、二顯示模塊22、兩個透視型導(dǎo)光元件23、主板24與實(shí)施例一中所述的頭戴框架11、二顯示模塊12、兩個透視型導(dǎo)光元件13、主板17的具體功能、結(jié)構(gòu)及位置關(guān)系相同，在此不進(jìn)行贅述。

同樣，在人眼與透視型導(dǎo)光元件23之間設(shè)置一屈光度矯正鏡片，所述屈光度矯正鏡片垂直于水平面設(shè)置?？蛇x地，可任意設(shè)置不同度數(shù)的屈光度矯正鏡片。

頭部框架21上還設(shè)置有單目攝像頭211、雙目/多目攝像頭212、眼球追蹤攝像頭213、陀螺儀214、加速度計215、磁場計216、景深傳感器217、環(huán)境光傳感器218和/或距離傳感器219。

單目攝像頭211、雙目/多目攝像頭212、眼球追蹤攝像頭213、陀 螺儀214、加速度計215、磁場計216、景深傳感器217、環(huán)境光傳感器218和/或距離傳感器219皆電連接在主板24上。

具體地，所述單目攝像頭211為彩色單目攝像頭，放置于頭部框架21的前部。用戶佩戴所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)時，單目攝像頭211朝向相對于用戶臉部的另一側(cè)，可以使用該攝像頭進(jìn)行拍照。進(jìn)一步的，還可以對使用該攝像頭，運(yùn)用計算機(jī)視覺技術(shù)檢測環(huán)境中的位置已知的標(biāo)記，幫助所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)進(jìn)行定位。

所述單目攝像頭211還可以為高分辨率的攝像頭，用于拍照或者拍攝視頻；拍攝所獲得的視頻還可以通過軟件疊加用戶所見的虛擬物體，復(fù)現(xiàn)用戶通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)看到的內(nèi)容。

所述雙目/多目攝像頭212可以是單色或彩色的攝像頭，其設(shè)置在頭戴框架21前部或側(cè)面，且位于單目攝像頭211的一側(cè)、兩側(cè)或者四周。進(jìn)一步的，所述雙目/多目攝像頭212可以帶有紅外濾光片。使用雙目攝像頭，可以在獲得環(huán)境圖像的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步得到圖像上的景深信息。使用多目攝像頭，則可以進(jìn)一步擴(kuò)展相機(jī)的視角，獲得更多的環(huán)境圖像與景深信息。雙/多目攝像頭212捕獲的環(huán)境圖像和距離信息可被用于:(1)與陀螺儀214、加速度計215、磁場計216的數(shù)據(jù)相融合，計算增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的姿態(tài)。(2)捕獲用戶手勢、掌紋等用于人機(jī)交互。

可選地，上述的單目攝像頭或雙目/多目攝像頭中的每一目均可是RGB攝像頭、單色攝像頭或紅外攝像頭中的一種。

所述眼球追蹤攝像頭213，設(shè)置在透視型導(dǎo)光元件23的一側(cè)，用戶佩戴所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)時，眼球追蹤攝像頭213朝向相對于用戶臉部的一側(cè)。所述眼球追蹤攝像頭213用于跟蹤人眼焦點(diǎn)，對人眼所注視的虛擬物件或虛擬屏幕中的特定部位進(jìn)行追蹤和特殊處理。比如，在人眼所注視的物件旁邊自動顯示此物件的具體信息等。另外對人眼注視的區(qū)域可以顯示高清晰度的虛擬物件圖像，而對其他區(qū)域則只顯示低清晰度圖像即可，這樣可以有效減少圖像渲染的計算量，而不會影響用戶體驗(yàn)。

陀螺儀214、加速度計215、磁場計216設(shè)置在二顯示模塊22之間。 可以通過融合陀螺儀214、加速度計215和磁場計216的數(shù)據(jù)，得到用戶頭部與系統(tǒng)初始位置間相對姿態(tài)。這些傳感器的原始數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步和雙目/多目攝像頭212的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，得到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)在固定環(huán)境中的位置和姿態(tài)。

所述景深傳感器217設(shè)置在頭戴框架21的前部，可以直接獲得環(huán)境中的景深信息。與雙/多目攝像頭212相比，景深傳感器可以獲得更準(zhǔn)確、分辨率更高的景深數(shù)據(jù)。類似的，使用這些數(shù)據(jù)可以：(1)與陀螺儀214、加速度計215、磁場計216的數(shù)據(jù)相融合，計算增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的姿態(tài)。(2)捕獲用戶手勢、掌紋等用與人機(jī)交互。(3)檢測用戶周圍物體的三維信息。

所述環(huán)境光傳感器218設(shè)置在頭戴框架21上，可以實(shí)時監(jiān)控環(huán)境光線的強(qiáng)弱。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光的變化實(shí)時的調(diào)整顯示模塊22的亮度，以保證顯示效果在不同環(huán)境光下的一致性。

所述距離傳感器219設(shè)置在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)與用戶面部接觸的位置，用于檢測增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)是否佩戴在用戶頭部。若用戶摘下了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，則可以通過關(guān)閉顯示模塊22、處理器等方式節(jié)電。

可選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)還包括：紅外/近紅外光LED，所述紅外/近紅外光LED電連接在主板24上，所述紅外/近紅外光LED用于為雙目/多目攝像頭212提供光源。具體為，所述紅外/近紅外LED發(fā)出紅外線，在紅外線到達(dá)通過雙目/多目攝像頭212獲取的物體時，所述物體將紅外線反射回去，雙目/多目攝像頭212上的感光元件接收反射回來的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號，接著在進(jìn)行成像處理。

所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)在進(jìn)行人機(jī)交互時，可進(jìn)行的操作包括如下：

(1)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)可以將顯示屏幕投射在用戶視野內(nèi)的某一固定位置。用戶可通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的傳感器進(jìn)行調(diào)整投射屏幕的尺寸、位置等操作。

(2)可以通過各類傳感器進(jìn)行手勢、掌紋識別，用于人機(jī)交互。

(3)可以通過眼球追蹤判斷用戶的意圖，對人眼所觀察虛擬物件或虛擬屏幕中的特定部位進(jìn)行相應(yīng)處理。

(4)還可以在支架上增加實(shí)體或觸摸按鈕、搖桿等，用于人機(jī)交互。

(5)可以配有遙控器，遙控器上有按鈕、搖桿、觸控板等，通過有線或無線的方式與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)相連，作為人機(jī)交互界面。

(6)可以通過在主板上增加音頻解碼和功率放大芯片，集成耳塞插孔、耳塞、或喇叭等發(fā)生設(shè)備與麥克風(fēng)，允許用戶使用語音與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)進(jìn)行交互。

參閱圖8，主板上設(shè)置有視頻接口和處理器。

當(dāng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)包括如上所述的頭戴框架21、二顯示模塊22、兩個透視型導(dǎo)光元件23、主板24以及如上所述的多個傳感器時，所有的3D虛擬場景渲染、對應(yīng)雙眼的圖像生成以及多個傳感器獲取的數(shù)據(jù)的處理均可在與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)相連的外接設(shè)備中進(jìn)行。所述外接設(shè)備包括：計算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等。

具體地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)通過視頻接口接收外接設(shè)備的視頻信號，解碼后在顯示模塊23上顯示。外接設(shè)備接收增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的多個傳感器獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后根據(jù)數(shù)據(jù)對雙眼顯示的圖像進(jìn)行調(diào)整，在顯示模塊23上顯示的圖像上進(jìn)行體現(xiàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的處理器僅用于支持視頻信號的傳輸與顯示以及傳感器數(shù)據(jù)的傳遞。

參閱圖9，主板上設(shè)置有運(yùn)算能力較強(qiáng)的處理器，將部分或全部計算機(jī)視覺算法在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)內(nèi)完成。

具體地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)通過視頻接口接收外接設(shè)備的視頻信號，解碼后在顯示模塊23上顯示。外接設(shè)備接收增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的部分傳感器獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)對雙眼顯示的圖像進(jìn)行調(diào)整，在顯示模塊23上顯示的圖像上進(jìn)行體現(xiàn)。其余傳感器獲取的數(shù)據(jù)則在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上處理。例如，單目攝像頭211、雙目/多目攝像頭212、陀螺儀214、加速度計215、磁場計216及景深傳感器217獲取的數(shù)據(jù)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)中處理。眼球追蹤攝像頭213、環(huán)境光傳感器218及距離傳感器219獲取的數(shù)據(jù)在外接設(shè)備中處理。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的處理器用于支持視頻信號的傳輸與顯示、部分傳感器數(shù)據(jù)的處理以及其余傳感器數(shù)據(jù)的傳遞。

參閱圖10，主板上設(shè)置有高性能的處理器以及圖像處理器，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)內(nèi)完成所有的運(yùn)算。在這種模式下，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示無需連接外接設(shè)備，可作為一個獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行。

具體地，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)將傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,對雙眼顯示的圖像進(jìn)行調(diào)整,渲染后在顯示模塊23上顯示。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上的處理器用于視頻信號的解碼處理與顯示以及傳感器數(shù)據(jù)的處理。

在實(shí)施例一及實(shí)施例二中所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用中，為了增加透視型導(dǎo)光元件的凹面對顯示模塊發(fā)射的第一光線和第二光線的反射率，例如，透視型導(dǎo)光元件的凹面鍍有反射膜，較佳的，鍍有反射膜的透視型導(dǎo)光元件的凹面的反射率是20％-80％。又如，若第一光線和第二光線是線偏振光，為了增加透視型導(dǎo)光元件的凹面的反射率，透視型導(dǎo)光元件的凹面鍍有偏振反射膜，偏振反射膜的偏振方向與第一光線和第二光線的偏振方向之間的角度大于70°且小于等于90°，比如：偏振反射膜的偏振方向與第一光線和第二光線的偏振方向垂直，實(shí)現(xiàn)近乎為100％的反射率，另外，由于包含外界圖像信息的第三光線是非偏振光，若透視型導(dǎo)光元件的凹面鍍有偏振反射膜，當(dāng)?shù)谌饩€經(jīng)由該偏振反射膜時，有近乎50％的第三光線進(jìn)入用戶的雙眼，用戶仍然能夠看到外界的真實(shí)場景。為了更好地讓包含外界圖像信息的第三光線進(jìn)入用戶的雙眼，透視型導(dǎo)光元件的凸面鍍有增透膜。

在實(shí)施例一及實(shí)施例二中所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)透視型導(dǎo)光元件的凹面對顯示模塊發(fā)射的第一光線和第二光線的反射率的可控調(diào)節(jié)，透視型導(dǎo)光元件的凹面設(shè)有壓敏反射膜，通過改變加載在壓敏反射膜上的電壓大小，能夠調(diào)節(jié)壓敏反射膜的反射率位于0至100％之間，當(dāng)壓敏反射膜的反射率為100％時，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的功能。

為了實(shí)現(xiàn)透視型導(dǎo)光元件的與凹面相背設(shè)置的另一表面對包含外界圖像信息的第三光線的透光率的可控調(diào)節(jié)，透視型導(dǎo)光元件的與凹面相背設(shè)置的另一表面上設(shè)有壓敏黑片，通過改變加載在壓敏黑片上的電壓大小，能夠調(diào)節(jié)壓敏黑片透光率的高低。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)，通過兩個透視型 導(dǎo)光元件的凹面更多地將包含左眼虛擬圖像信息的第一光線和包含右眼虛擬圖像信息的第二光線分別反射進(jìn)入用戶的雙眼，從而在用戶的大腦中形成3D虛擬場景的視覺感受，視覺區(qū)域較大。同時在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)上設(shè)置多個傳感器，傳感器感知周邊的環(huán)境后，可將感知的結(jié)果在顯示模塊中顯示的圖像中進(jìn)行體現(xiàn)，使得臨場感受更好，用戶體驗(yàn)更佳。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。