具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，包括：显示部，显示虚拟影像；成像光学系统，把显示在显示部的虚拟影像所射出的虚拟影像图像光予以折射或反射；反射部，由多个反射模块组成，把成像光学系统折射或反射的虚拟影像图像光朝用户眼睛的瞳孔反射传递，从而为用户提供虚拟影像；光学机构，配置了由多个反射模块组成的反射部，把从真实事物射出的真实事物图像光朝向用户眼睛的瞳孔透射；位置调节装置，以平行于成像光学系统光轴的方向移动显示部与成像光学系统中的至少某一个；焦距追踪部，测量用户的焦距；及，控制部，以焦距追踪部所测量的用户的焦距为基础控制位置调节装置的移动；控制部控制位置调节装置的移动以便让显示在显示部的虚拟影像的深度相应于焦距追踪部所测量的用户的焦距。焦距。焦距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置


[0001]本专利技术涉及一种增强现实用光学装置，更详细地，涉及一种具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置。

技术介绍

[0002]如所周知，增强现实(AR，Augmented Reality)指的是在现实世界的真实影像上叠加诸如计算机之类的装置所提供的虚拟影像或图像后提供。
[0003]为了实现这样的增强现实，需要一种能将诸如计算机之类的装置所生成的虚拟影像或图像叠加到现实世界的影像上后提供的光学系统。关于这样的光学系统则已揭示了下述技术，即，利用头戴式显示器(HMD，Head Mounted Display)或眼镜型装置并使用反射或折射虚拟影像的棱镜之类的光学机构。
[0004]但使用现有光学系统的这类装置却存在着下列问题，由于其结构复杂而使得其重量和体积很重很大，让用户佩戴不方便，其制造工艺也复杂而制造成本高昂。
[0005]而且现有装置存在着下述局限性，即，如果用户在注视现实世界时改变焦距的话虚拟影像会失焦。为了解决该问题而提出了一些技术，例如，使用能够把对于虚拟影像的焦距予以调节的棱镜之类部件，或者根据焦距的改变对可变焦透镜进行电控制。
[0006]但这种技术也因为下述原因而存在着问题，即，用户为了调节焦距而需要另行操作，或者另外需要用于控制焦距的处理器之类的硬件和软件。
[0007]为了解决现有技术的这些问题，本申请人开发了如专利文献1所记载的装置，该装置利用尺寸小于人的瞳孔的反射部把虚拟影像通过瞳孔投影到视网膜而实现增强现实。
[0008]图1示出了专利文献1所示增强现实用光学装置100。
[0009]图1的增强现实用光学装置100包括光学机构101、反射部102、图像射出部103及框架部104。
[0010]光学机构101让作为从真实事物射出的图像光的真实事物图像光的至少一部分透射，例如，其可以是眼镜镜片，在其内部以埋设方式配置反射部102。而且，光学机构101还执行下述功能，即，把反射部102所反射的增强现实图像光予以透射以便传递到瞳孔。
[0011]框架部104是一种把图像射出部103与光学机构101予以固定及支持的机构，例如可以是眼镜架等。
[0012]图像射出部103是一种把增强现实图像光予以射出的机构，该增强现实图像光则是相应于增强现实用图像的图像光，作为一例，可包括把增强现实用图像显示于屏幕放射增强现实图像光的小型显示装置、把显示装置所放射的图像光准直成平行光的准直器(collimator)。
[0013]反射部102将图像射出部103射出的相应于增强现实用图像的图像光朝用户的瞳孔反射而提供增强现实用图像。
[0014]图1的反射部102以小于人瞳孔尺寸的小尺寸形成，即，以8mm以下的尺寸形成，如前所述地让反射部102小于瞳孔尺寸地形成的话，能使通过反射部102入射到瞳孔的光的景
深接近无限大，即，能使景深非常深。
[0015]在此，景深(Depth of Field)指的是被认知为对焦的范围，景深变深意味着对于增强现实用图像的焦距也变深。因此，即使用户在注视真实世界时改变了对于真实世界的焦距，用户也会不受其影像地始终认为增强现实用图像的焦点是对焦的。这可以视为一种针孔效应(pinhole effect)。
[0016]因此，用户即使在注视真实世界上存在的真实事物时改变了焦距，用户也能对增强现实用图像始终看到清晰的虚拟影像。
[0017]另一方面，依据该原理配置多个反射部102的话能拓宽视角。
[0018]图2示出了利用多个反射部102的增强现实用光学装置200的一例，是将增强现实用光学装置200置于瞳孔105正面时从侧面查看的侧视图。
[0019]图2的增强现实用光学装置200由于多个反射部102配置在光学机构101内部而使得到视角大于图1所示情形，但用户的焦点位置和虚拟影像的基准深度不同时，在多个反射部102的境界部会不连续地观察到虚拟影像。
[0020]图3用于说明多个反射部102的境界部上发生的问题。
[0021]图3中，六角形表示由一个反射部102显示给用户的虚拟影像。
[0022]图3的(a)是用户的焦点位置和虚拟影像的基准深度一致的情形，在以圆标示的反射部102的境界部没有发现特别的问题。
[0023]图3的(b)是用户的焦点位置从虚拟影像的基准深度脱离的情形，在以六角形显示的诸多反射部102的境界部，可见虚拟影像互相错开而重复显示或分裂显示。
[0024]图3的(c)是用户的焦点位置从虚拟影像的基准深度脱离较多的情形，在以六角形显示的诸多反射部102的境界部，虚拟影像更严重地重复显示或分裂显示。
[0025]如前所述，使用多个反射部102时，用户的焦点位置和对虚拟影像的预设基准深度不同的话，虚拟影像在多个反射部102的境界部错开而使得虚拟影像不清晰。针对虚拟影像设定的基准深度和用户的焦点位置的不一致程度越大这种现象越严重。
[0026]专利文献
[0027]韩国授权专利公报第10
‑
1660519号(2016.09.29公告)

技术实现思路

[0028]技术课题
[0029]本专利技术旨在解决前文所述的问题，本专利技术的目的是提供一种具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，该装置能防止多个反射部的境界部上可能会发生的虚拟影像错开的现象。
[0030]技术方案
[0031]为了解决所述课题，本专利技术揭示一种具有虚拟影像的焦点调节功能的增强现实用光学装置，作为具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，包括：显示部，显示虚拟影像；成像光学系统，把显示在所述显示部的虚拟影像所射出的虚拟影像图像光予以折射或反射；反射部，由多个反射模块组成，把所述成像光学系统折射或反射的虚拟影像图像光朝用户眼睛的瞳孔反射传递，从而为用户提供虚拟影像；光学机构，配置了所述由多个反射模块组成的反射部，把从真实事物射出的真实事物图像光朝向用户眼睛的瞳孔透射；位
置调节装置，以平行于所述成像光学系统光轴的方向移动所述显示部与所述成像光学系统中的至少某一个；焦距追踪部，测量用户的焦距；及，控制部，以所述焦距追踪部所测量的用户的焦距为基础控制所述位置调节装置的移动；所述控制部控制所述位置调节装置的移动以便让显示在所述显示部的虚拟影像的深度相应于所述焦距追踪部所测量的用户的焦距。
[0032]在此，所述成像光学系统可以是准直器。
[0033]而且，所述多个反射模块能各自以4mm以下的尺寸形成。
[0034]而且，所述位置调节装置能以来自所述控制部的控制信号为基础把显示部与成像光学系统中至少某一个以平行于成像光学系统光轴的方向移动。
[0035]而且，所述控制部能依据以下数学式控制位置调节装置的移动以便让虚拟影像的深度d相应于所述焦距追踪部所测量的用户的焦距，
[0036][0037]其中，d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，其特征在于，包括：显示部，显示虚拟影像；成像光学系统，把显示在所述显示部的虚拟影像所射出的虚拟影像图像光予以折射或反射；反射部，由多个反射模块组成，把所述成像光学系统折射或反射的虚拟影像图像光朝用户眼睛的瞳孔反射传递，从而为用户提供虚拟影像；光学机构，配置了所述由多个反射模块组成的反射部，把从真实事物射出的真实事物图像光朝向用户眼睛的瞳孔透射；位置调节装置，以平行于所述成像光学系统光轴的方向移动所述显示部与所述成像光学系统中的至少某一个；焦距追踪部，测量用户的焦距；及，控制部，以所述焦距追踪部所测量的用户的焦距为基础控制所述位置调节装置的移动；所述控制部控制所述位置调节装置的移动以便让显示在所述显示部的虚拟影像的深度相应于所述焦距追踪部所测量的用户的焦距。2.根据权利要求1所述的具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，其特征在于，所述成像光学系统是准直器。3.根据权利要求1所述的具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，其特征在于，所述多个反射模块各自以4mm以下的尺寸形成。4.根据权利要求1所述的具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光学装置，其特征在于，所述位置调节装置以来自所述控制部的控制信号为基础把显示部与成像光学系统中至少某一个以平行于成像光学系统光轴的方向移动。5.根据权利要求4所述的具有虚拟影像深度调节功能的增强现实用光...

【专利技术属性】
技术研发人员：河政勋，朴顺基，
申请(专利权)人：株式会社籁天那，
类型：发明
国别省市：