近眼显示系统、虚拟现实设备及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、虚拟现实设备及增强现实设备，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，所述控制器中预存有所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述控制器根据所述影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开启和关闭；所述控制器根据所述对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备
本专利技术涉及视觉
，尤其涉及一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备。
技术介绍
随着计算机视觉技术的飞速发展，使得增强现实技术和虚拟现实技术也随之飞速发展。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。而虚拟现实技术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，该模拟环境能够同时通过视觉、听觉、触觉等反馈方式，使得用户沉浸到模拟环境展示出的虚拟世界中。现有的增强现实技术和虚拟现实技术在通过扫描光纤阵列显示虚拟图像时，每一时刻显示一个像素点，例如以显示一幅800*600的单色图像为例，人眼的刷新率取最低要求30Hz，为了使得人眼能够看到显示的虚拟图像，则控制扫描光纤阵列中扫描光纤开通和断开的光开关的开关频率最低为＝14.3MHz，扫描光纤的扫描频率最低为＝12KHz；若需显示RGB彩色图像，由于显示彩色图像需采用时序的方法，故需要的光开关的开关频率最低为＝43MHz，扫描光纤的扫描频率最低为＝36kHz，不管显示单色图像还是彩色图像，所需要的光开关的开关频率过高，且开关频率越高使得浪费的能量越多，由此可知，现有技术中存在光开关的开关频率过高，导致能量利用率低的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备，能够有效降低光开关的开关频率，且能够有效提高能量利用率。本申请实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，所述控制器中预存有所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，S、M和N均为不小于2的整数；所述激光光源用于输出激光；所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述控制器电性连接所述分光组件，用于根据预先存储的影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开启和关闭；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束；所述控制器根据所述对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼。可选的，所述激光光源包括三色激光光源、准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述准直镜组的出射光路上，用于将所述准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。可选的，所述扫描光纤阵列包括水平方向扫描光纤束和垂直方向扫描光纤束，所述水平方向扫描光纤束用于对水平出射光束进行扩束；所述垂直方向扫描光纤束用于对垂直出射光束进行扩束。可选的，所述水平方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，所述垂直方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，其中，所述紧密排布为每相邻两束光纤之间的间隔不大于预设距离。可选的，每束扫描光纤包括扫描器，所述扫描器设置在所述扫描光纤上，用于将所述扫描光纤进行偏转，使得所述扫描光纤出射的光束也随之偏转。可选的，所述分光组件包括1个1*M型的第一光分路器、M个1*N型的第二光分路器和M*N个通道开关，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述M个第二光分路器与所述第一光分路器的M个出射端一一相连；所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开启和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。可选的，所述分光组件包括1个M*N型的光分路器，所述M*N型的光分路器集成了M*N个通道开关，所述M*N个通道开关用于控制所述M*N个输出通道的开启和断开，所述M*N个通道开关和所述M*N个输出通道一一对应。可选的，所述扫描光纤阵列中的扫描光纤对应S个非干涉区域，具体为：所述控制器用于根据预设条件，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成S个非干涉区域。可选的，所述控制器用于根据出瞳直径的大小，将所述扫描光纤阵列中的扫描光纤划分成所述S个非干涉区域。可选的，所述近眼显示系统还包括会聚透镜阵列组，所述会聚透镜阵列组包括第一组会聚透镜阵列和第二组会聚透镜阵列，所述第一组会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧，所述第二组会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。可选的，所述第一组会聚透镜阵列和所述第二组会聚透镜阵列均为准直会聚透镜阵列，且所述第一组会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的望远系统。可选的，所述第一组会聚透镜阵列和所述第二组会聚透镜阵列均为电控液体微透镜阵列，且所述第一组会聚透镜阵列和所述第二会聚透镜阵列组成1:1的无焦系统。可选的，所述近眼显示系统还包括会聚透镜阵列，所述会聚透镜阵列设置于所述扫描光纤阵列的靠近人眼一侧。可选的，所述近眼显示系统还包括调光结构，所述调光结构设置于所述扫描光纤阵列的远离人眼一侧。本申请实施例第二方面提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应。本申请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的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示系统的会聚透镜阵列组进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示系统的会聚透镜阵列组进入人的右眼。本专利技术的有益效果如下：基于上述技术方案，本专利技术实施例中控制器中预存有所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，在通过扫描光纤阵列中的扫描光纤输从分光组件输出的输出光束时，所述控制器根据所述对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼，如此，使得每一时刻所述近眼显示系统能够显示S个视场光即S个像素点，而现有技术中每一时刻仅能显示一个像素点，且S为不小于2的整数，如此，能够有效降低通道开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。附图说明图1为本专利技术实施例中近眼显示系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例中激光光源的结构示意图；图3为本专利技术实施例中第二光分路器2021的结构示意图；图4为本专利技术实施例中扫描光纤的第一种结构示意图；图5为本专利技术实施例中扫描光纤的第二种结构示意图；图6为本专利技术实施例中扫描光纤阵列和准直透镜阵列组的结构示意图；图7为本专利技术实施例中1:1的望远系统的光路原理图；图8为本专利技术实施例中M行N列扫描光纤的排列图；图9为本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近眼显示系统，其特征在于，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，所述控制器中预存有所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，S、M和N均为不小于2的整数；所述激光光源用于输出激光；所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述控制器电性连接所述分光组件，用于根据预先存储的影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开启和关闭；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束；所述控制器根据所述对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和控制器，所述分光组件包括M*N个输出通道，所述控制器中预存有所述扫描光纤阵列中的扫描光纤和S个非干涉区域的对应关系，且所述对应关系包括每个非干涉区域对应的区域视场信息，S、M和N均为不小于2的整数；所述激光光源用于输出激光；所述激光光源输出的激光经过所述分光组件后，被分成M*N个光束；所述控制器电性连接所述分光组件，用于根据预先存储的影像信息的显示视场灰度，控制所述分光组件中的每个输出通道的开启和关闭；所述扫描光纤阵列中的扫描光纤与所述M*N个输出通道耦合，用于传输从所述分光组件输出的输出光束；所述控制器根据所述对应关系，控制所述扫描光纤阵列中的扫描光纤，使其出射所述输出光束形成S个视场光，并将所述S个视场光投射至人眼。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源包括三色激光光源、准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述准直镜组的出射光路上，用于将所述准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描光纤阵列包括水平方向扫描光纤束和垂直方向扫描光纤束，所述水平方向扫描光纤束用于对水平出射光束进行扩束；所述垂直方向扫描光纤束用于对垂直出射光束进行扩束。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述水平方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，所述垂直方向扫描光纤束为紧密排布或间隔排布的扫描光纤束，其中，所述紧密排布为每相邻两束光纤之间的间隔不大于预设距离。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，每束扫描光纤包括扫描器，所述扫描器设置在所述扫描光纤上，用于将所述扫描光纤进行偏转，使得所述扫描光纤出射的光束也随之偏转。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分光组件包括1个1*M型的第一光分路器、M个1*N型的第二光分路器和M*N个通道开关，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述M个第二光分路器与所述第一光分路器的M个出射端一一相连；所述M*...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琴华，
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