一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备技术方案

本发明专利技术公开了一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，近眼显示系统，其特征在于，包括在垂直方向上并列设置的N个扫描光源和水平扩展波导，N为大于等于2的正整数；所述N个扫描光源发出的扫描光线经过所述水平扩展波导进行扩束后，进入人眼。由于采用了通过水平扩展波导对在垂直方向上并列设置的N个扫描光源发出的扫描光线进行扩束的技术方案，相当于通过水平扩展波导扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备
本专利技术涉及虚拟现实领域和增强现实领域，尤其涉及一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备。
技术介绍
虚拟现实(英文：VirtualReality；简称：VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户带来超越真实生活环境的感官体验。在视觉方面而言，虚拟现实技术利用计算机设备生成虚拟场景的图像，并通过光学器件将图像光线传递到人眼，使得用户能够在视觉上能够完全感受该虚拟场景。增强现实(英文：AugmentedReality；简称：AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机系统识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。现有的虚拟现实设备或者增强现实设备一般通过光学透镜将虚拟图像的光线会聚到用户的瞳孔中，对人眼观察的位置有较严格的限制。在用户的瞳孔位置发生变化时，例如用户的眼球转动，或者两个瞳距不同的用户先后使用同一个增强现实设备的时候，需要用户对增强现实设备的瞳距调节，或者由增强现实设备自动进行瞳距调节，但目前这两者的精度都不高，会导致虚拟图像的光线无法全部进入人眼，从而使得增强现实设备无法向用户发送虚拟图像，或者发送的虚拟图像的效果不佳，继而无法给用户以良好的增强现实体验。因此，现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，解决现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题，增加了虚拟现实技术或增强现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术或增强现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。为了实现上述专利技术目的，本专利技术实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括在垂直方向上并列设置的N个扫描光源和水平扩展波导，N为大于等于2的正整数；所述N个扫描光源发出的扫描光线经过所述水平扩展波导进行扩束后，进入人眼。可选地，所述扫描光源包括激光光源、准直镜组和电光偏转器；所述激光光源发出的光线经过所述准直镜组后，进入所述电光偏转器，所述电光偏转器将所述光线进行偏转，形成所述扫描光线。可选地，所述激光光源包括三色激光生成单元和合光单元，所述三色激光发生单元用于发出三色激光；所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理。可选地，所述激光光源还包括耦合单元和光纤，所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递经过所述耦合单元耦合的激光。可选地，所述准直镜组设置于所述激光光源的出射光路上，用于对所述激光光源出射的激光进行准直处理。可选地，所述准直镜组具体为1/4P的自聚焦透镜。本专利技术实施例第一方面提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼。可选地，所述虚拟现实设备还包括挡光结构，所述挡光结构设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上远离人眼的一侧。可选地，所述虚拟现实设备还包括变焦透镜，所述变焦透镜设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上靠近人眼的一侧。本专利技术实施例第三方面提供了一种增强现实设备，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼；外界环境光线通过所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的左眼，并通过所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的右眼。可选地，所述增强现实设备还包括四个变焦透镜，所述四个变焦透镜分别设置于所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧，以及所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧。本专利技术实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：1、由于采用了通过水平扩展波导对在垂直方向上并列设置的N个扫描光源发出的扫描光线进行扩束的技术方案，相当于通过水平扩展波导扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。2、由于每个扫描光源仅仅需要对虚拟图像的一部分内容进行扫描，所有在保持每个扫描光源的发光频率不变的情况下，相当于提高了近眼显示系统的刷新率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1为激光扫描视网膜成像的原理图；图2为本实施例提供的近眼显示系统的结构示意图；图3为本实施例提供的激光光源2311的结构示意图；图4为本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的结构示意图；图5为本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在介绍本专利技术实施例中的技术方案之前，先介绍一下激光扫描成像的技术原理，请参考图1，图1为激光扫描视网膜成像的原理图，如图1所示，101为激光发生器，102为二维扫描装置，103为人眼的视网膜。为方便介绍，以成像的图像的分辨率为5*5为例，在二维扫描装置当前的方向对准白色的像素点时，激光发生器发出白色的激光，并通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，即实现了对该像素点的扫描；在二维扫描装置的下一个位置，若二维扫描装置的方向对准黑色的像素点时，激光发生器发出对应的黑色的激光，通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，或者不发出激光，即实现了对该像素点的扫描，以此类推，即能够实现整个图像的扫描，这样，通过人眼的视觉暂留现象，就能够在人眼的视网膜上呈现出一幅完整的图像，如图1所示，最后能够在人眼中形成一个汉字“王”。在实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近眼显示系统，其特征在于，包括在垂直方向上并列设置的N个扫描光源和水平扩展波导，N为大于等于2的正整数；所述N个扫描光源发出的扫描光线经过所述水平扩展波导进行扩束后，进入人眼。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括在垂直方向上并列设置的N个扫描光源和水平扩展波导，N为大于等于2的正整数；所述N个扫描光源发出的扫描光线经过所述水平扩展波导进行扩束后，进入人眼。2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述扫描光源包括激光光源、准直镜组和电光偏转器；所述激光光源发出的光线经过所述准直镜组后，进入所述电光偏转器，所述电光偏转器将所述光线进行偏转，形成所述扫描光线。3.如权利要求2所述的近眼显示系统，其特征在于，所述激光光源包括三色激光生成单元和合光单元，所述三色激光发生单元用于发出三色激光；所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理。4.如权利要求3所述的近眼显示系统，其特征在于，所述激光光源还包括耦合单元和光纤，所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递经过所述耦合单元耦合的激光。5.如权利要求2所述的近眼显示系统，其特征在于，所述准直镜组设置于所述激光光源的出射光路上，用于对所述激光光源出射的激光进行准直处理。6.如权利要求5所述的近眼显示系统，其特征在于，所述准直镜组具体为1/4P的自聚焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琴华，周旭东，喻秀英，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51