CN207516640U - 视觉显示系统以及头戴显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种视觉显示系统以及头戴显示装置。视觉显示系统包括：第一图像源包括显示屏；第一透反光学器件，与第一图像源成第一夹角设置；第二图像源，与第一透反光学器件成第二夹角设置，且位于第一透反光学器件背离第一图像源的一侧；以及第二透反光学器件，其光轴与第一透反光学器件成第三夹角设置。第一图像源及第二图像源工作时，第一图像源及第二图像源上的播放的图像内容通过第一透反光学器件投射至第二透反光学器件上，用户能够由第二透反光学器件上观看到叠加后的图像内容。上述的视觉显示系统借助第一透反光学器件叠加第一图像源及第二图像源播放的图像内容，能够以较低的成本实现质量较高的AR光场显示。

Description

视觉显示系统以及头戴显示装置

技术领域

本实用新型涉及光场显示领域，尤其涉及一种应用于光场显示的视觉显示系统以及头戴显示装置。

背景技术

随着科技的发展，机器智能化及信息智能化日益普及，通过机器视觉或者虚拟视觉等视觉装置来识别用户影像以实现人机交互的技术越来越重要。

头戴式显示器(HMD)长期以来被证明对于许多应用是非常有价值的，其跨越科学可视化、医学和军事训练、工程设计和原型设计、远程操纵和远程呈现以及个人娱乐系统的领域。在混合现实和增强现实系统中，光学透视HMD是将计算机生成的虚拟场景与真实世界场景的视图组合的基本方法之一。通常通过光学组合器，光学透视头戴式显示器(OST-HMD)将计算机生成的图像光学地覆盖到真实世界视图上，同时保持真实世界的直接的最小退化的视图。现代计算和显示技术已经促进了用于“虚拟现实(VR)”或“增强现实(AR)”体验的系统的开发，其中数字地再现的图像或其部分以它们看起来是真实的或者可被认为是真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对其它实际的真实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围的实际世界的可视化的增强。

然而，现有的大部分AR显示技术都不具备光场显示功能，只能通过立体视觉技术(stereoscopic vision)来使人产生三维立体感。然而，采用立体视觉技术实现三维显示，使三维成像较为虚假，长时期使用会导致视觉疲劳。另外，由于人眼在查看虚拟物体时，总是聚焦在一个固定位置上，使虚拟物体无法和真实环境很好地融合起来，用户经常要在虚拟物体和真实环境中不自然地切换焦距，进一步地加剧了视觉疲劳。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种能够以较低的成本实现质量较高的AR光场显示的视觉显示系统，用于解决上述技术问题。还用必要提供一种应用上述视觉显示系统的头戴显示装置。

一种视觉显示系统，应用于AR光场显示中，包括：第一图像源，包括显示屏，所述显示屏用于播放第一多媒体内容；第一透反光学器件，与所述第一图像源成第一夹角设置；第二图像源，与所述第一透反光学器件成第二夹角设置，且位于所述第一透反光学器件背离所述第一图像源的一侧；所述第二图像源用于播放第二多媒体内容；以及第二透反光学器件，所述第二透反光学器件的光轴与所述第一透反光学器件成第三夹角设置。

其中，在一些实施方式中，所述第一透反光学器件上朝向所述第一图像源的一侧设置有透反膜层。

其中，在一些实施方式中，所述第一夹角等于所述第二夹角，所述第一图像源在所述第一透反光学器件中所成的虚像的像距与所述第二图像源与所述第一透反光学器件之间的距离不相同。

其中，在一些实施方式中，所述第一夹角的范围为：大于等于45度且小于90度。

其中，在一些实施方式中，所述第一图像源在所述第一透反光学器件中所成的虚像的像距与所述第二图像源与所述第一透反光学器件之间的距离，二者之间的差值小于所述第二透反光学器件的焦距。

其中，在一些实施方式中，所述第二透反光学器件为既可以反射光线又可以透射光线的凹透镜，所述第二透反光学器件的凹面朝向所述第一透反光学器件。

其中，在一些实施方式中，所述第三夹角的范围为：大于所述第一夹角且小于所述第一夹角与180度角的和。

其中，在一些实施方式中，所述第二透反光学器件的光轴与预设的用户视线方向成第四夹角设置。

其中，在一些实施方式中，所述第四夹角的范围为：大于0度且小于90度。

其中，在一些实施方式中，所述视觉显示系统还包括调节机构，所述调节机构分别连接于所述第一图像源以及所述第二图像源，所述调节机构用于调节所述第一图像源与所述第二透反光学器件之间的距离，并用于调节所述第二图像源与所述第二透反光学器件之间的距离。

其中，在一些实施方式中，所述视觉显示系统还包括变焦机构，所述变焦机构设置在所述第一透反光学器件与所述第二透反光学器件之间。

一种头戴显示装置，包括眼镜本体以及连接在所述眼镜本体上的穿戴固定件，还包括上述任一项的视觉显示系统，所述视觉显示系统设置在所述头戴显示装置上，所述第二透反光学器件设置在所述眼镜本体的前方，并作为所述头戴显示装置的镜片显示器使用，所述第一图像源、所述第二图像源以及所述第一透反光学器件设置在所述眼镜本体内。

一种头戴显示装置，包括眼镜本体以及连接在所述眼镜本体上的穿戴固定件，还包括：第一图像源，用于播放第一多媒体内容；第一透反光学器件，与所述第一图像源成第一夹角设置；图像源接口，连接于所述第一图像源，所述图像源接口用于装设一第二图像源，使所述第二图像源与所述第一透反光学器件成第二夹角设置，且使所述第二图像源位于所述第一透反光学器件背离所述第一图像源的一侧；所述第二图像源用于播放第二多媒体内容；以及第二透反光学器件，所述第二透反光学器件的光轴与所述第一透反光学器件成第三夹角设置。

相对于现有技术，本实用新型实施例所提供的视觉显示系统中，通过所述第一透反光学器件将所述第一图像源的第一多媒体内容及所述第二图像源的第二多媒体内容叠加在一起，使所述播放内容可以应用于AR的光场显示，且实现成本相对较低。所述第一多媒体内容及所述第二多媒体内容叠加在一起时，避免了两个图像源或两个显示器叠加时容易产生的衍射效应，从而使所述第二透反光学器件中呈现播放的图像内容受到的的干扰较小，所述第二透反光学器件中成像质量相对较高，使成像更接近自然的观感，因此能够较好地预防用户的用眼疲劳。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的视觉显示系统的示意图；

图2是图1所示的视觉显示系统的区域II的放大示意图；

图3是图1所示的视觉显示系统的光学器件的示意图；

图4是图1所示的视觉显示系统的光学透镜的示意图；

图5是图1所示的视觉显示系统的成像原理的示意图；

图6是本实用新型实施例提供的头戴显示装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图2，本实用新型实施例提供一种视觉显示系统，用于虚拟现实和/或增强现实的立体视觉的方法、系统和制品，具体地应用于虚拟现实、增强现实的应用，以及其它应用，诸如近眼显示、计算和显示应用、或甚至纯文本显示等等。

具体在图1及图2所示的实施例中，所述视觉显示系统100包括第一图像源10、第二图像源30、第一透反光学器件50以及第二透反光学器件70。所述第一图像源10与所述第一透反光学器件50之间成第一夹角A设置，所述第二图像源30设置在所述第一透反光学器件50背离所述第一图像10的一侧，且与所述第一透反光学器件50之间成第二夹角B设置。所述第二透反光学器件70邻近所述第一透反光学器件50设置，且所述第二透反光学器件70的光轴90与所述第一透反光学器件50之间成第三夹角C设置。

所述视觉显示系统100工作时，所述第一图像源10及所述第二图像源30播放待显示的图像内容，具体地，所述第一图像源10包括第一显示屏(图中未标出)，所述显示屏用于播放第一多媒体内容；所述第二图像源30包括第二显示屏(图中未标出)，所述第二显示屏用于播放第二多媒体内容。所述第一多媒体内容及所述第二多媒体内容通过所述第一透反光学器件50投射至所述第二透反光学器件70上，使用户能够观看到经所述第二透反光学器件70反射的叠加图像内容，以建立光场显示。

在一些具体的实施方式中，所述第一图像源10与所述第一透反光学器件50之间的第一夹角A的范围为：大于等于45度且小于90度。所述第二图像源30与所述第一透反光学器件50之间的第二夹角B的范围为：大于等于45度且小于90度。在本实施方式中，所述第一夹角A与所述第二夹角B的大小相等。

进一步地，所述第二图像源30与所述第一图像源10之间间隔一定的距离，使所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像的像距与所述第二图像源30和所述第一透反光学器件50之间的距离不相同，从而使所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像与所述第二图像源30之间间隔第一预设距离L(请参阅图5)，也即，所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像的像距与所述第二图像源30与所述第一透反光学器件50之间的距离，二者之间的差值为第一预设距离L，且所述第二图像源30相对远离所述第一透反光学器件50设置，能够使所述第一图像源10的第一多媒体内容在所述第一透反光学器件50中所成的虚像12位于所述第二图像源30之前，即，所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中的虚像12并未与所述第二图像源30重叠。所述第一图像源10中播放的图像内容经过所述第一透反光学器件50反射后在所述第二透反光学器件70中所成的第一虚像14，与所述第二图像源30中播放的图像内容经过所述第一透反光学器件50透射后在所述第二透反光学器件70中所成的第二虚像34之间间隔第二预设距离H，从而使得用户在所述第二透反光学器件70中观察到的图像内容更为立体、逼真。另外，所述第一虚像14与所述第二虚像34之间间隔预设距离H，能够使用户在观看时，呈现在所述第二透反光学器件70上的图像内容能够更自然地与所述第二透反光学器件70另一侧的真实环境更好地融合叠加，以达到增强现实的显示效果，并能够预防用户的用眼疲劳。进一步地，在一些具体的实施方式中，所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像与所述第二图像源30之间的所述第一预设距离L小于所述第二透反光学器件70的焦距。

可以理解，在一些实施方式中，所述第二图像源30与所述第一图像源10可以关于所述第一透反光学器件50对称设置。此时，所述第一透反光学器件50上朝向所述第一图像源10的一侧设置有透反膜层54，借助所述第一透反光学器件50的厚度，便能够实现所述第二图像源30与所述第一图像源30在所述第一透反光学器件50中所成的虚像之间间隔所述预设距离。

在一些实施方式中，所述第一图像源10及所述第二图像源30可以是完全相同的图像源，也可以是不同类型的图像源。所述图像源可以包括用于播放影像的任何类型的自发射或照明像素阵列，例如，所述图像源可以包括但不限于硅上液晶(LCoS)显示装置、液晶显示器(LCD)面板、有机发光显示器(OLED)、硅上铁电液晶(FLCoS)装置、数字镜装置(DMD)、基于前述这些的微投影仪或微型投影仪、诸如激光投影仪或光纤扫描器束的投影仪束，或任何其它合适类型的微型显示装置。

可以理解，在其他的一些实施方式中，所述光学显示系统100可以不包括所述第一图像源10，而由用户提供的图像源作为所述第一图像源10。此时，所述光学显示系统100包括第一图像源接口以及所述第二图像源30，所述第二图像源30为连接于所述第一图像源接口的显示器。所述第一图像源接口用于装设并连接用户提供的第一图像源10(或外接的第一图像源10)，使用户提供的所述第一图像源10(或外接的第一图像源10)与所述第二图像源30呈上述实施例提供的位置关系。同样可以理解的是，在一些实施方式中，所述光学显示系统100可以不包括所述第二图像源30，而包括第二图像源接口，并由用户提供的图像源(或外接的图像源)作为所述第二图像源30，本说明书不作一一赘述。

所述第一透反光学器件50为既可以反射光线又可以透射光线的透反光学镜片，所述第一透反光学器件50对光线的透射率范围为：大于0％且小于100％，具体根据实际需求设计。所述第一透反光学器件50用于将所述第一图像源10中播放的图像内容反射至所述第二透反光学器件70中，且允许所述第二图像源30中播放的图像内容透射至所述第二透反光学器件70中，以使所述第一图像源10及所述第二图像源30中的图像内容在所述第二透反光学器件70中呈现为较为逼真的三维影像。

请同时参阅图3，在一些实施方式中，所述第一透反光学器件50包括光学器件本体52以及透反膜层54，所述透反膜层54为既可以反射光线又可以透射光线的透反膜。所述透反膜层54设置在所述第一透反光学器件本体52上朝向所述第一图像源10的一侧，使所述第一图像源10中播放的图像内容能够直接被所述透反膜层54反射，从而避免所述第一透反光学器件50的厚度对光线折射带来的影响，使第一图像源10中的光线传播的路径更加精确可控，有利于提高所述视觉显示系统100的显示效果。

在一些实施方式中，所述透反膜层54可以为增反膜，也可以为薄反射膜。所述透反膜层54为薄反射膜时，所述薄反射膜为纳米级厚度膜，其厚度约为几十纳米到百纳米。可以理解的是，所述透反膜层54可以覆盖所述第一透反光学器件本体52的部分区域，也可以完全覆盖所述第一透反光学器件本体52的全部表面。可以理解，在一些实施方式中，所述透反膜层54还可以设置在所述第一透反光学器件本体52上朝向所述第二图像源30的一侧。

在一些实施方式中，所述第一透反光学器件50还可以包括保护膜层(图中未示出)，以防止所述第一透反光学器件本体52被腐蚀、磨损或刮伤，使所述第一透反光学器件500更经久耐用。具体而言，所述保护膜层可以设置在所述第一透反光学器件本体52的两个表面或其中任意一个表面上，也可以设置在所述透反膜层54背离所述第一透反光学器件本体52的表面，或者设置在所述第一透反光学器件本体52与所述透反膜层54之间。

请再次参阅图1及图2，所述第二透反光学器件70用于呈现所述第一图像源10以及所述第二图像源30播放的图像内容。在本实施方式中，所述第二透反光学器件70为凹透镜，且其凹面朝向所述第一透反光学器件50设置。所述第二透反光学器件70的光轴90与所述第一透反光学器件50之间成第三夹角C设置，所述第三夹角C的范围为：大于所述第一夹角A且小于所述第一夹角A与180度角的和(也即：第一夹角A＜第三夹角C＜180度+第一夹角A)。在第一实施方式中，所述第三夹角C等于所述第一夹角A与90度角的和(也即，第三夹角C＝90度+第一夹角A)

当上述的视觉显示系统100应用于近眼显示，如应用于头戴显示装置(图6)时，所述第二透反光学器件70的焦距可以较小。例如，所述第二透反光学器件70的焦距可以大于或等于1厘米。当上述的视觉显示系统100应用于普通的AR光场显示，或者裸眼3D显示时，所述第二透反光学器件70的焦距可以较大，例如，所述第二透反光学器件70的焦距范围可以为一厘米至几米范围不等。可以理解的是，所述第二透反光学器件70的范围可以根据实际使用需求设置，并不局限于本说明书所描述。

进一步地，所述第二透反光学器件70为既可以反射光线又可以透射光线的透反凹透镜，以使所述第一图像源10经所述第一透反光学器件50反射播放的图像内容以及所述第二图像源30经所述第一透反光学器件50透射播放的图像内容能够在所述第二透反光学器件70中形成虚像(所述第一虚像14及所述第二虚像14)，且用户能够透过所述第二透反光学器件70观察前方的真实环境，从而使得所述第二透反光学器件70上的所述播放内容能够更自然地与真实环境融合叠加。

进一步地，所述第二透反光学器件70为既可以反射光线又可以透射光线的透反凹透镜时，其对光线的透射率范围为：大于0％且小于100％，具体根据实际需求设计。请同时参阅图4，在一些实施方式中，所述第二透反光学器件70包括镜片本体72以及透反膜层74。所述透反膜层74设置在所述镜片本体72上朝向所述第一透反光学器件50的一侧，使所述第一图像源10及所述第二图像源30中播放的图像内容能够直接被所述透反膜层74反射，并进入用户的眼睛，从而避免所述第二透反光学器件70的厚度对光线折射带来的影响，有利于提高所述视觉显示系统的显示效果。

在一些实施方式中，所述透反膜层74可以为增反膜，也可以为薄反射膜。所述透反膜层74为薄反射膜时，所述薄反射膜为纳米级厚度膜，其厚度约为几十纳米到百纳米。可以理解的是，所述透反膜层74可以覆盖所述镜片本体72的部分区域，也可以完全覆盖所述镜片本体72的全部表面。可以理解，在一些实施方式中，所述透反膜层74还可以设置在所述镜片本体72上背离所述第一透反光学器件50的一侧。

在一些实施方式中，所述第二透反光学器件70还可以包括保护膜层76，以防止所述镜片本体72被腐蚀、磨损或刮伤，使所述第二透反光学器件70更经久耐用。在一些具体的实施方式中，所述保护膜层76可以设置在所述镜片本体72的两个表面或其中任意一个表面上，也可以设置在所述透反膜层74背离所述镜片本体72的表面，或者设置在所述镜片本体72与所述透反膜层74之间。

在一些实施方式中，所述第二透反光学器件70可以为防雾镜片。具体而言，所述第二透反光学器件70上设置有防雾层(图中未示出)，所述防雾层能够避免空气中的水蒸气凝结并附着在所述第二透反光学器件70上，以保证用户在观看所述播放内容时候的清晰度。在本实施方式中，所述防雾层为电热防雾层。可以理解，在其他的实施方式中，所述防雾层可以为覆盖于所述第二透反光学器件70的表面的纳米防雾膜，还可以为涂覆于所述第二透反光学器件70的表面的防雾涂层。

在一些实施方式中，所述第二透反光学器件70上设置有加硬膜。所述加硬膜用于增强所述第二透反光学器件70的硬度以及耐磨性，以防止所述第二透反光学器件70因碰撞而刮花或损坏。具体在本实施方式中，所述加硬膜70为两层，两层所述加硬膜分别设置在所述第二透反光学器件70的两侧。可以理解的是，在其他的实施方式中，所述加硬膜可以为一层，并设置在所述第二透反光学器件70背离所述第一透反光学器件50的一侧。

在一些实施方式中，所述第二透反光学器件70上还设置有防油污膜，所述防油污膜用于防止所述第二透反光学器件70受到油污、油脂、皮脂等物质的侵蚀或污染，使所述第二透反光学器件70保持清透。具体在图示的实施例中，所述防油污膜位于所述第二透反光学器件70背离所述第一透反光学器件50的一侧。由于所述第二透反光学器件70上设置有所述防油污膜，避免了用户在拿取所述第二透反光学器件70时，在所述第二透反光学器件70上留下指纹，从而保持所述第二透反光学器件70处于洁净状态。

可以理解，在实际应用中，上述的防雾层、保护膜层76、加硬膜以及防油污膜中的任何一种膜层均可以单独地应用于所述第二透反光学器件70上，且该膜层设置在所述第二透反光学器件70的任意一侧均可根据实际需要确定，从而实现所述第二透反光学器件70的光学性能；或者，上述的防雾层、保护膜层76、加硬膜以及防油污膜中任意多种膜层的组合可以同时应用于所述第二透反光学器件70上，且多种所述膜层的组合在所述第二透反光学器件70上层叠位置及次序均可根据实际需要确定。

本实用新型实施例提供的上述视觉显示系统100，可以应用于虚拟现实和/或增强现实的立体视觉的方法、系统和制品中，还可以应用于裸眼3D显示、AR光场显示、近眼显示等技术中。

例如，在一些具体的实施方式中，所述视觉显示系统100可以应用于AR光场显示，所述第二透反光学器件70作为半透明显示屏使用，所述第一图像源10及所述第二图像源30作为播放器使用。所述视觉显示系统100使用时，为了保证用户的眼镜可以平视播放内容，预设用户的视线方向为水平方向，则使所述第二透反光学器件70的光轴90与水平方向之间呈第四夹角D(请参阅图1)设置，所述第四夹角D的范围由所述第一图像源10及所述第二图像源30、所述第二透反光学器件70之间的相对位置确定，也即，所述第四夹角D由所述第一夹角A、所述第二夹角B以及所述第三夹角C确定；具体而言，所述第四夹角D的范围可以为：大于等于0度且小于等于90度。可以理解，在其他的实施方式中，若根据特殊需求，用户的视线为水平方向以外的方向，如用户斜向上看、斜向下看等，则所述第二透反光学器件70的光轴90与预设用户视线方向之间所成的夹角可以大于等于0度且小于等于90度，从而保证用户具有更加良好的观看体验。

设所述第二透反光学器件70的焦距为f，所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像12在所述第二透反光学器件70前的物距为do1，所述第一图像源10在所述第二透反光学器件70中所成的第一虚像14的像距为di1。则，根据透镜成像原理，所述第一图像源10、所述虚像12以及光学透镜所述第一虚像14之间的关系有：

di1＝-f·do1/(f-do1)；其中，以所述第二透反光学器件70的焦距方向为正方向。

此时，若要实现所需预定的成像深度(di1，即，像距)，则在已经确定的所述第二透反光学器件70的焦距f下，根据实际需求设置所述第一图像源10的所述虚像12在所述第二透反光学器件70前的物距为do1即可。在一些具体的实施方式中，所述第一图像源10在所述第二透反光学器件70中所成的所述第一虚像14的成像深度(像距)di1可以设置为-20cm(以所述第二透反光学器件70的焦距方向为正方向)，或其他合适的距离。

同理，设所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70前的物距为do2，所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70中所成的第二虚像34的像距为di2。则，根据透镜成像原理，所述第二图像源30以及光学透镜所述第二虚像34之间的关系有：

di2＝-f·do2/(f-do2)；其中，以所述第二透反光学器件70的焦距方向为正方向。

此时，若要实现所需预定的成像深度(di2，即，像距)，则在已经确定的所述第二透反光学器件70的焦距f下，根据实际需求设置所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70前的物距为do2即可。在一些具体的实施方式中，所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70中所成的所述第二虚像34的的成像深度(像距为)di2可以设置为-130cm，-200cm(以所述第二透反光学器件70的焦距方向为正方向)，或其他合适的距离。

进一步地，为了便于控制所述播放内容在所述第二透反光学器件70中的成像深度di1及di2，所述视觉显示系统100还可以包括调节机构(图中未示出)，所述调节机构用于调节所述第一图像源10在所述第二透反光学器件光学器件70中所成的所述虚像12在所述第二透反光学器件70前的物距do1，以及调节所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70前的物距do2，从而调整所述播放内容的成像深度di1及di2。

具体而言，所述调节机构分别连接于所述第一图像源10以及所述第二图像源30，所述调节机构可以为电动马达机构或其他合适的机构。在具体的实施方式中，所述调节机构用于调节所述第一图像源与所述第二透反光学器件之间的距离，以实现调节所述第一图像源10在所述第二透反光学器件光学器件70中所成的所述虚像12在所述第二透反光学器件70前的物距do1；所述调节机构还用于调节所述第一图像源10与所述第二图像源30之间的距离，以调节所述第二图像源30与所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的虚像之间的距离，并实现调节所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70前的物距do2。可以理解的是，所述调节机构还能够调节所述第一夹角A及所述第二夹角B。

上述的视觉显示系统100中，所述第一图像源10在所述第一透反光学器件50中所成的所述虚像12在所述第二透反光学器件70前的物距do1，与所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70前的物距do2并不相同(do1不等于do2)，通过所述第一透反光学器件50将所述第一图像源10及所述第二图像源30的播放内容叠加在一起，使所述播放内容可以应用于AR的光场显示，且实现成本相对较低。所述第一图像源10及所述第二图像源30的播放内容叠加在一起时，避免了两个图像源或两个显示器叠加时容易产生的衍射效应，从而使所述第二透反光学器件70中呈现的播放内容受到的的干扰较小，所述第二透反光学器件70中成像质量相对较高，使成像更接近自然的观感，因此能够较好地预防用户的用眼疲劳。另外，由于do1不等于do2，所述第一图像源10在所述第二透反光学器件70中所成的第一虚像14与所述第二图像源30在所述第二透反光学器件70中所成的第二虚像34不在同一成像深度上(di1不等于di2)，这样使得最终用户能看到两个在不同焦段的像，结合光场显示渲染算法，用户可以直接体验到AR光场显示，因此，上述的视觉显示系统100的实现成本相对较低。

在本实施例中，为了便于调整所述播放内容在所述第二透反光学器件70中的成像大小或者清晰度、成像平面深度/距离等参数，所述视觉显示系统100还可以包括变焦机构(图中未示出)。所述变焦机构可以设置在所述第一透反光学器件70与所述第二透反光学器件70之间，也可以设置在所述第一图像源10及所述第一透反光学器件70之间和所述第二图像源30及所述第一透反光学器件70之间。具体而言，所述变焦机构可以为手动变焦机构或电动变焦机构，且所述变焦机构通常可以包括透镜组件，本说明书不作一一赘述。

又如，在其他的一些具体的实施方式中，所述视觉显示系统100可以应用于近眼显示，如应用于图6所示的头戴显示装置200当中。

同时，本实用新型实施例还提供一种头戴显示装置200，请同时参阅图1及图6，所述头戴显示装置200包括眼镜本体201以及连接在所述眼镜本体201上的穿戴固定件203，在本实施方式中，所述穿戴固定件203为可调节弹性带。所述视觉显示系统100设置在所述头戴显示装置200内，具体地，所述第二透反光学器件70设置在所述眼镜本体201的前方，并作为所述头戴显示装置200的镜片显示器使用，所述第一图像源10、第二图像源30以及所述第一透反光学器件50设置在所述眼镜本体201内。

在本实施例中，为了便于调整播放内容在所述第二透反光学器件70中的成像大小或者清晰度、成像平面深度/距离等参数，所述视觉显示系统100还可以包括变焦机构(图中未示出)。所述变焦机构设置在所述眼镜本体201内，并可以位于在所述第一透反光学器件70与所述第二透反光学器件70之间，也可以设置在所述第一图像源10和所述第一透反光学器件70之间以及所述第二图像源30和所述第一透反光学器件70之间。具体而言，所述变焦机构可以为手动变焦机构或电动变焦机构，且所述变焦机构通常可以包括透镜组件，本说明书不作一一赘述。

进一步地，所述头戴显示装置200还包括设置于所述眼镜本体201上的控制器205。所述控制器205设置在所述眼镜本体201的侧面，用于控制所述视觉显示系统100，并提供用户操作所述头戴显示装置200的操作部位。在一些实施方式中，所述控制器205可以包括操作面板2051以及显示面板2053，所述操作面板2051可以为按键面板，其用于控制播放内容、成像深度、显示色彩、显示亮度、播放音量等，相应地，所述操作面板2051可以包括播放内容选择按键、成像深度调节按键、显示色彩调节按键、显示亮度调节按键、音量调节按键。所述显示面板2053用于显示所述头戴显示装置200的当前状态，如，播放内容、成像深度、显示色彩及显示亮度，或/及，当前时间、当前电量、当前音量等等。

可以理解，在其他的一些实施方式中，在所述头戴显示装置200中，所述光学显示系统100可以不包括所述第一图像源10，而由用户提供的图像源(例如，智能播放设备如手机等)作为所述第一图像源10。此时，所述光学显示系统100包括第一图像源接口90以及所述第二图像源30，所述第二图像源30为连接于所述第一图像源接口90的显示器。所述第一图像源接口90用于装设并连接用户提供的第一图像源10，使用户提供的所述第一图像源10与所述第二图像源30呈上述实施例提供的位置关系。使用时，用户将其自备的图像源直接插在所述第一图像源接口90上使用。同样可以理解的是，在一些实施方式中，所述头戴显示装置200的所述光学显示系统100可以不包括所述第二图像源30，而由用户提供的图像源作为所述第二图像源30，本说明书不作一一赘述。

进一步地，所述头戴显示装置200还包括图像生成处理器(图中未示出)，所述图像生成处理器内置于所述控制器205中，其用于控制所述光学显示系统100的播放内容。具体而言，在一些具体实施方式中，所述图像生成处理器能够将与所述播放内容相关联的图像或视频转换为可以投射到所述第二透反光学器件70的格式。例如，在生成3D内容时，所述播放内容可能需要被格式化，以使得特定图像的一部分在特定深度平面上显示，而其它部分在其它深度平面处显示(即，控制同一幅图像中不同部位的成像深度)；或者，可以在特定深度平面处生成所有图像；或者，所述图像生成处理器可以被设置为向用户的左右眼分别呈现略微不同的图像，以使得当用户的两只眼睛一起观察时，所述播放内容是连贯且舒适的，也能够呈现更为逼真的立体影像。

进一步地，所述图像生成处理器可以进一步包括存储器、CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)以及用于图像生成和处理的其它电路。图像生成处理器可以被编程有待向虚拟现实或增强现实系统的用户呈现的期望的所述播放内容。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视觉显示系统，其特征在于，应用于AR光场显示中，所述视觉显示系统包括：

第一图像源，包括显示屏，所述显示屏用于播放第一多媒体内容；

第一透反光学器件，与所述第一图像源成第一夹角设置；

第二图像源，与所述第一透反光学器件成第二夹角设置，且位于所述第一透反光学器件背离所述第一图像源的一侧；所述第二图像源用于播放第二多媒体内容；以及

第二透反光学器件，所述第二透反光学器件的光轴与所述第一透反光学器件成第三夹角设置。

2.如权利要求1所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第一透反光学器件上朝向所述第一图像源的一侧设置有透反膜层。

3.如权利要求2所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第一夹角等于所述第二夹角，所述第一图像源在所述第一透反光学器件中所成的虚像的像距与所述第二图像源与所述第一透反光学器件之间的距离不相同。

4.如权利要求3所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第一夹角大于等于45度且小于90度；

或/及，所述第一图像源在所述第一透反光学器件中所成的虚像的像距与所述第二图像源与所述第一透反光学器件之间的距离，二者之间的差值小于所述第二透反光学器件的焦距。

5.如权利要求1所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第二透反光学器件的光轴与预设的用户视线方向成第四夹角设置。

6.如权利要求5所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第四夹角的范围为：大于0度且小于90度。

7.如权利要求1所述的视觉显示系统，其特征在于，所述第二透反光学器件为既可以反射光线又可以透射光线的凹透镜，所述第二透反光学器件的凹面朝向所述第一透反光学器件；所述第三夹角的范围为：大于所述第一夹角且小于所述第一夹角与180度角的和。

8.如权利要求1所述的视觉显示系统，其特征在于，所述视觉显示系统还包括调节机构，所述调节机构分别连接于所述第一图像源以及所述第二图像源，所述调节机构用于调节所述第一图像源与所述第二透反光学器件之间的距离，并用于调节第二图像源与所述第二透反光学器件之间的距离；

或/及，所述视觉显示系统还包括变焦机构，所述变焦机构设置在所述第一透反光学器件与所述第二透反光学器件之间。

9.一种头戴显示装置，包括眼镜本体以及连接在所述眼镜本体上的穿戴固定件，其特征在于，还包括权利要求1～8中任一项的视觉显示系统，所述视觉显示系统设置在所述头戴显示装置上，所述第二透反光学器件设置在所述眼镜本体的前方，并作为所述头戴显示装置的镜片显示器使用，所述第一图像源、所述第二图像源以及所述第一透反光学器件设置在所述眼镜本体内。

10.一种头戴显示装置，包括眼镜本体以及连接在所述眼镜本体上的穿戴固定件，其特征在于，还包括：

第一图像源，用于播放第一多媒体内容；

第一透反光学器件，与所述第一图像源成第一夹角设置；

图像源接口，连接于所述第一图像源，所述图像源接口用于装设一第二图像源，使所述第二图像源与所述第一透反光学器件成第二夹角设置，且使所述第二图像源位于所述第一透反光学器件背离所述第一图像源的一侧；所述第二图像源用于播放第二多媒体内容；以及

第二透反光学器件，所述第二透反光学器件的光轴与所述第一透反光学器件成第三夹角设置。