CN107390365A - 一种成像装置、增强现实显示设备和成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种成像装置、增强现实显示设备和成像方法，其中所述装置包括：投像组件，其接收待显示的图像，并输出关于待显示的图像的第一投射光；分光组件，其包括多个反射镜，多个所述反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；以及聚焦组件，其包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件；其中，所述第一投射光投射到至少一个反射镜上，各所述反射镜分别向与其对应的聚焦元件输出能量相同的第二投射光，各所述聚焦元件分别将所述第二投射光聚焦于不同的观察点。本发明可以提高用户体验。

Description

一种成像装置、增强现实显示设备和成像方法

技术领域

本发明实施例涉及增强现实显示设备的技术领域，特别涉及一种成像装置、增强现实显示设备和成像方法。

背景技术

现有的虚拟显示设备中，由于成像装置的成像原理为将图像源发出的平行光或近平行光经过成像装置成像后会聚到焦点位置，人眼只能在焦点处才能看到完整的图像，可视范围非常小，头部稍微晃动或者眼球的转动都会使图像缺失，用户体验不好。

发明内容

本发明实施例提供了一种能够增加可视范围的成像装置、增强现实显示设备和成像方法。

一种成像装置，其用于增强现实显示设备中，所述装置包括：

投像组件，其接收待显示的图像，并输出关于待显示的图像的第一投射光；

分光组件，其包括多个反射镜，多个所述反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；以及

聚焦组件，其包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件；

其中，所述第一投射光投射到至少一个反射镜上，各所述反射镜分别向与其对应的聚焦元件输出能量相同的第二投射光，各所述聚焦元件分别将所述第二投射光聚焦于不同的观察点。

作为优选实施例，其中，各所述反射镜构造为按照预设规律依次排列，其中，

所述预设规律包括：按照依次排列的顺序各所述反射镜的反射率为以及按照依次排列的顺序各所述反射镜的折射率为

其中，所述N表示反射镜的总个数，i表示当前反射镜的依次排列的顺序号。

作为优选实施例，其中，所述反射镜表面镀有光学薄膜。

作为优选实施例，其中，所述聚焦组件包括成像透镜、二元光学元件或者二次曲面镜中的任意一种。

作为优选实施例，其中，所述投像组件包括LCD、LCOS或者OLED。

作为优选实施例，其中，所述预设角度为45度。

本发明实施例还提供了一种增强现实显示设备，其包括如上述实施例所述的成像装置，还包括：

图像生成模块，其配置为生成待显示的图像，并输出至投像组件。

作为优选实施例，所述图像生成模块配置为根据用户输入的选择信息或者接收到的图像信息生成待显示的图像。

作为优选实施例，其中，所述增强显示显示设备包括AR眼镜。

本发明实施例还提供了一种成像方法，其应用在上述实施例所述的成像装置中，所述方法包括：

将待显示的图像传送至投像组件，并利用投像组件输出第一投射光；

将所述第一投射光投射到分光组件的至少一个反射镜上，各反射镜分别输出能量相同的第二投射光；其中所述分光组件包括多个反射镜，多个反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；

利用聚焦组件的多个聚焦元件分别将对应的所述第二投射光聚焦于不同的观察点；其中所述聚焦组件包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件。

根据上述公开，本发明实施例的有益效果在于：

本发明实施例通过分光组件的配置，可以将投像光源分成多路能量相同的平行光源，有效的扩大了可视范围；并且可以实现增强现实(AR)显示的功能。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种成像装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种增强现实显示设备的原理结构图；

图3为本发明实施例中的一种成像方法的原理流程图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

下面，结合附图详细的说明本发明实施例，本发明实施例提供了一种成像装置，该成像装置可以增加用户的可视区域，提高用户体验。

具体的，如图1所示，本发明实施例中的一种成像装置的结构示意图。其中，该成像装置可以应用于增强现实显示设备中，如AR眼镜中。

成像装置可以包括：投像组件101、分光组件102以及聚焦组件103。

其中，投像组件101可以用于接收待显示的图像，并输出关于待显示的图像的第一投射光。该第一投射光中包括待显示的图像信息，并可以成像到投射面上。其中，投像组件101可以包括LCD(液晶显示器)、LCOS(液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式的矩阵液晶显示装置)或者OLED(有机电激光显示器)。经过投像组件101可以将关于显示图像的第一投射光投射至分光组件102和聚焦组件103进行处理，并分别聚焦于不同的观察点上，用户可以在多个观察点观看到待显示的图像。

具体的，本发明实施例中的分光组件102可以包括多个反射镜，该多个反射镜相互平行且均相对于第一投射光以预射角度倾斜设置。例如，本发明实施例中各反射镜都相对于第一投射光呈45度倾斜设置，即预设角度为45度。

投像组件101投出的第一投射光可以投射至分光组件102中的至少一个反射镜，并经该至少一个反射镜可以反射出第二投射光，同时由于反射镜的透射作用，还可以将一部分第一投射光透射至第二个反射镜，该第二个反射镜同样可以经过反射作用反射出第二投射光，同时将一部分第一投射光透射至下一个反射镜，以此类推，各反射镜都可以经过反射作用反射出第二投射光，并且各反射镜反射出的第二投射光可以构造为能量相同且相互平行。

具体的，为了实现本发明实施例上述配置，分光组件102中的各反射镜可以构造为按照预设规律依次排列，其中，所述预设规律包括：按照依次排列的顺序各反射镜的反射率为以及按照依次排列的顺序各所述反射镜的折射率为其中，所述N表示反射镜的总个数，i表示当前反射镜的顺序号，即i为大于或等于1且小于或等于N的正整数。

例如，如图1所示，分光组件102中的反射镜的总数N为4，与投像组件101对应的反射镜A的顺序号为1，则该反射镜A的反射率为25％，投射率为75％。与反射镜A邻近的反射镜B的顺序号为2，则该反射镜B的反射率为33.3％，透射率为66.7％，同理反射镜C的反射率和透射率都为50％，反射镜D的反射率为100％，透射率为0。

并且，本发明实施例中的各反射镜的表面可以镀有光学薄膜，通过不同膜系的光学薄膜的设置可以实现上述反射率和透射率的配置。本领域技术人员可以根据具体的需求配置不同的光学薄膜。

通过上述配置，分光组件102可以将投像组件101投射的第一投射光分成多束能量相同的第二投射光，并分别输出至聚焦组件103上进行分别的聚焦。

本发明实施例中的聚焦组件103可以包括与所述分光组件102的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件，每个第二投射光经聚焦元件聚焦至一个观察点上。这样经过多个聚焦元件可以聚焦形成多个观察点。从而使得用户可以在不同的观察点或者观察范围内查看成像图像。另外，聚焦元件可以包括成像透镜、二元光学元件或者二次曲面镜中的任意一种。例如本发明实施例中的聚焦元件可以为凸透镜。

综上所述，本发明实施例中的成像装置可以通过分光组件和聚焦组件的配置，可以将投像光源分成多路能量相同的平行光源，同时聚焦在不同的观察点上，有效的扩大了可视范围，并且可以实现增强现实(AR)显示的功能。

本发明实施例还提供了一种增强现实显示设备，该增强现实显示设备可以应用如上述实施例所述的成像装置，增加用户对于成像图像的观察范围。

如图2所示，为本发明实施例中的一种增强现实显示设备的原理结构图，其中可以包括如上述实施例所述的成像装置100以及与所述成像装置100连接的图像生成模块201，其中图像生成模块201可以生成待显示的图像，并将该待显示的图像输出至成像装置100的投像组件101，以进行成像处理。

另外，上述图像生成模块200可以通过与其他的电子设备通信而接收待显示的图像信息，或者也可以接收用户输入的选择信息，并基于该选择信息从图像数据库中读取该选择信息对象的图像，以生成待显示的图像。

也就是说，增强现实显示设备中还可以包括与图像生成模块201连接的通信模块202，也可以包括图像数据库203以及输入模块204。

通过该通信模块202可以建立增强现实显示设备与其他的电子设备之间的通信，并接收关于待显示的图像的信息。

上述输入模块204可以包括触控屏、触控面板、键盘或者鼠标等输入设备。图像数据库203中可以包括大量的图像信息，并可以按照图像的类型进行分类，方便用户的选择和查询。

图像数据库203可以接收来自输入模块204的选择信息，该选择信息包括用户所选择的图像的标识，该标识唯一对应于图像数据库203中的图像数据。同时，图像数据库203基于该标识信息从图像数据库203中查询对应的图像信息，并输出至投像组件101，进行处理。

综上，本发明实施例所提供的增强现实显示设备可以利用上述实施例中的成像装置来执行成像，并且用户可以在不同的观察点观看到所呈现的图像信息。另外，该增强现实显示设备可以与用户实现多样化的交互，提高了用户体验。

另外，本发明实施例还提供了一种成像方法该成像方法，其可以应用在上述实施例所述的成像装置中，并且如图3所示，所述方法可以包括：

将待显示的图像传送至投像组件，并利用投像组件输出第一投射光；

将所述第一投射光投射到分光组件的至少一个反射镜上，各反射镜分别输出能量相同的第二投射光；其中所述分光组件包括多个反射镜，多个反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；

利用聚焦组件的多个聚焦元件分别将对应的所述第二投射光聚焦于不同的观察点；其中所述聚焦组件包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件。

其中，投像组件101可以用于接收待显示的图像，并输出关于待显示的图像的第一投射光。该第一投射光中包括待显示的图像信息，并可以成像到投射面上。其中，投像组件101可以包括LCD(液晶显示器)、LCOS(液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式的矩阵液晶显示装置)或者OLED(有机电激光显示器)。经过投像组件101可以将关于显示图像的第一投射光投射至分光组件102和聚焦组件103进行处理，并分别聚焦于不同的观察点上，用户可以在多个观察点观看到待显示的图像。

具体的，本发明实施例中的分光组件102可以包括多个反射镜，该多个反射镜相互平行且均相对于第一投射光以预射角度倾斜设置。例如，本发明实施例中各反射镜都相对于第一投射光呈45度倾斜设置，即预设角度为45度。

投像组件101投出的第一投射光可以投射至分光组件102中的至少一个反射镜，并经该至少一个反射镜可以反射出第二投射光，同时由于反射镜的透射作用，还可以将一部分第一投射光透射至第二个反射镜，该第二个反射镜同样可以经过反射作用反射出第二投射光，同时将一部分第一投射光透射至下一个反射镜，以此类推，各反射镜都可以经过反射作用反射出第二投射光，并且各反射镜反射出的第二投射光可以构造为能量相同且相互平行。

具体的，为了实现本发明实施例上述配置，分光组件102中的各反射镜可以构造为按照预设规律依次排列，其中，所述预设规律包括：按照依次排列的顺序各反射镜的反射率为以及按照依次排列的顺序各所述反射镜的折射率为其中，所述N表示反射镜的总个数，i表示当前反射镜的顺序号，即i为大于或等于1且小于或等于N的正整数。

例如，如图1所示，分光组件102中的反射镜的总数N为4，与投像组件101对应的反射镜A的顺序号为1，则该反射镜A的反射率为25％，投射率为75％。与反射镜A邻近的反射镜B的顺序号为2，则该反射镜B的反射率为33.3％，透射率为66.7％，同理反射镜C的反射率和透射率都为50％，反射镜D的反射率为100％，透射率为0。

并且，本发明实施例中的各反射镜的表面可以镀有光学薄膜，通过不同膜系的光学薄膜的设置可以实现上述反射率和透射率的配置。本领域技术人员可以根据具体的需求配置不同的光学薄膜。

通过上述配置，分光组件102可以将投像组件101投射的第一投射光分成多束能量相同的第二投射光，并分别输出至聚焦组件103上进行分别的聚焦。

本发明实施例中的聚焦组件103可以包括与所述分光组件102的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件，每个第二投射光经聚焦元件聚焦至一个观察点上。这样经过多个聚焦元件可以聚焦形成多个观察点。从而使得用户可以在不同的观察点或者观察范围内查看成像图像。另外，聚焦元件可以包括成像透镜、二元光学元件或者二次曲面镜中的任意一种。例如本发明实施例中的聚焦元件可以为凸透镜。

综上所述，本发明实施例中的成像方法可以通过分光组件和聚焦组件的配置，可以将投像光源分成多路能量相同的平行光源，同时聚焦在不同的观察点上，有效的扩大了可视范围，并且可以实现增强现实(AR)显示的功能。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的数据处理方法所应用于的电子设备，可以参考前述产品实施例中的对应描述，在此不再赘述。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种成像装置，其用于增强现实显示设备中，所述装置包括：

投像组件，其接收待显示的图像，并输出关于待显示的图像的第一投射光；

分光组件，其包括多个反射镜，多个所述反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；以及

聚焦组件，其包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件；

其中，所述第一投射光投射到至少一个反射镜上，各所述反射镜分别向与其对应的聚焦元件输出能量相同的第二投射光，各所述聚焦元件分别将所述第二投射光聚焦于不同的观察点。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，各所述反射镜构造为按照预设规律依次排列，其中，

所述预设规律包括：按照依次排列的顺序各所述反射镜的反射率为以及按照依次排列的顺序各所述反射镜的折射率为

其中，所述N表示反射镜的总个数，i表示当前反射镜的依次排列的顺序号。

3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述反射镜表面镀有光学薄膜。

4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述聚焦元件包括成像透镜、二元光学元件或者二次曲面镜中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述投像组件包括LCD、LCOS或者OLED。

6.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述预设角度为45度。

7.一种增强现实显示设备，其包括如权利要求1-6中任意一项所述的成像装置，还包括：

图像生成模块，其配置为生成待显示的图像，并输出至投像组件。

8.根据权利要求7所述的增强现实显示设备，其中，所述图像生成模块配置为根据用户输入的选择信息或者接收到的图像信息生成待显示的图像。

9.根据权利要求7所述的增强现实显示设备，其中，所述增强显示显示设备包括AR眼镜。

10.一种成像方法，其应用在如权利要求1-6中任意一项所述的成像装置中，所述方法包括：

将待显示的图像传送至投像组件，并利用投像组件输出第一投射光；

将所述第一投射光投射到分光组件的至少一个反射镜上，各反射镜分别输出能量相同的第二投射光；其中所述分光组件包括多个反射镜，多个反射镜相互平行且均相对于所述第一投射光以预设角度倾斜设置；

利用聚焦组件的多个聚焦元件分别将对应的所述第二投射光聚焦于不同的观察点；其中所述聚焦组件包括与所述分光组件的多个反射镜一一对应的多个聚焦元件。