图2中所示，第一红外摄像头可以设置成为能够拍摄到实物4及其周边环境，从而将其反馈给处理器以供处理器处理。优选地，第一红外摄像头可以采用双目红外摄像头，并将其设置在半透半反镜30的后端靠近实物4 一侦牝能够依照人的左右眼模拟采集视场中的图像，可以更加真实地采集到周边环境信息。
[0067]第二红外摄像头用于捕捉人眼视线交点的三维空间坐标并将其传输给处理器，处理器依据该三维空间坐标可以对显示屏中所显示的图像进行处理，让非视线交点的图像模糊，从而可以更加清晰突出视线交点的图像。优选地，可以将其设置在半透半反镜30的前端靠近人眼观察位置2 —侧，便于对人眼视线交点的三维空间坐标的采集。
[0068]人们在实际利用本实施例的增强现实系统进行观察时，可以通过调整成像透镜与显示屏之间的距离和角度，从而调整虚像距离，使得虚像距离可控成为可能，克服了现有技术中3D成像系统无法调整虚像距离的问题、难点，因此可调整虚像使其位于人的左右眼视线的合适位置处，使人眼观察虚拟物体时人眼的视线调整和对焦调整更加符合人眼观察实际物体的规律。
[0069]本实施例中，通过在显示屏上设置立体光栅，例如柱镜光栅或狭缝光栅，可以将显示屏发出的包含立体效果信息的图像经过立体光栅、成像镜组和半透半反镜以立体的效果呈现到人眼中，并且通过设置半透半反镜与光轴呈一定角度，经过成像镜组对光束的汇聚作用，以及半透半反镜的转换光路方向的作用，使得成像镜组所成的虚像正好正立地位于人眼视线正前方的合适位置，适于人眼观察，例如可以设置成为距离人眼25cm以外的位置处或甚至更远处，避免因设置太近在长时间观看情况下容易造成视觉疲劳或影响视力，并且可以使显示屏位于成像镜组一倍焦距以内，使得增强现实系统的视角范围得到了极大的扩展，一般情况下水平视角可以扩展到100°以上，垂直视角可以扩展到50°以上。
[0070]作为一种优选实施方式，成像镜组20可以为梯度折射率透镜或正负透镜组。优选地，正负透镜组为胶合透镜、球面镜、非球面镜、菲涅尔透镜中的一个或多个。
[0071]本实施例中，通过采用胶合透镜、菲涅尔透镜等光学元件，可以在提高成像质量的同时有效地减小镜组体积，有利于增强现实系统的小型化，通过采用菲涅尔透镜更能够减轻增强现实系统的重量。
[0072]成像镜组20采用的上述透镜，可以设置为偏心透镜，从而可以进一步减小系统的体积。
[0073]作为一种优选实施方式，半透半反镜30为平面镜。优选地，半透半反镜30的靠近人眼一侧可以镀增反膜，靠近实物一侧可以镀增透膜，以提高反射或透射效率，降低显示屏的功率要求，进一步地降低成本。
[0074]作为一种优选实施方式，该系统还包括:
[0075]脑电波传感器，用于识别脑电波信号并将其传输给所述处理器；
[0076]手势识别传感器，用于识别双手的手势信号并将其传输给所述处理器；
[0077]红外发射源，用于发出红外信号以实现物体的三维重建。
[0078]非特定人声的语音识别设备，用于识别语音信号并将其传输给所述处理器；
[0079]动作传感器，用于识别动作信号并将其传输给所述处理器，包括位移加速度传感器和角加速度传感器。优选地，角加速度传感器可以是六轴陀螺仪等。
[0080]本实施例，还通过设置脑电波传感器、手势识别传感器、红外发射源、非特定人声的语音识别设备、动作传感器等，可以在脑电波、人体手势、声音等的控制下对立体物体进行操作，进一步增加了用户与虚拟物体之间的交互，丰富了用户体验。
[0081]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种增强现实系统，其特征在于，包括显示屏、成像镜组、半透半反镜、第一红外摄像头、第二红外摄像头和处理器； 所述显示屏、成像镜组和半透半反镜沿光轴顺次排布，所述半透半反镜与光轴呈一定角度，人眼观察位置位于所述半透半反镜前方，所述显示屏发出的光束经所述成像镜组透射、所述半透半反镜反射后进入人眼，以使在人眼正前方观察到所述成像镜组所成的虚像； 所述第一红外摄像头的视场与人眼能观察到的视场相似，用于检测第一红外摄像头的视场范围内的环境信息并将其传输给所述处理器； 所述第二红外摄像头用于捕捉人眼视线交点的三维空间坐标并将其传输给所述处理器。2.根据权利要求1所述的增强现实系统，其特征在于，所述成像镜组为梯度折射率透镜或正负透镜组。3.根据权利要求2所述的增强现实系统，其特征在于，所述正负透镜组为胶合透镜、球面镜、非球面镜、菲涅尔透镜中的一个或多个。4.根据权利要求3所述的增强现实系统，其特征在于，所述透镜组的焦距为l-30cm、物距为l-20cm;所述半透半反镜与光轴的夹角为5° -85°。5.根据权利要求1所述的增强现实系统，其特征在于，所述半透半反镜为平面镜。6.根据权利要求1-5任一项所述的增强现实系统，其特征在于，所述显示屏采用指向光源技术、多层显示技术、DFD立体显示技术、视差照明技术、快门式3D显示技术或偏振式3D显示技术来实现光束的发射。7.一种增强现实系统，其特征在于，包括显示屏、立体光栅、成像镜组、半透半反镜、第一红外摄像头、第二红外摄像头和处理器； 所述显示屏、立体光栅、成像镜组和半透半反镜沿光轴顺次排布；所述立体光栅覆盖于所述显示屏的前方，与所述显示屏固定连接；所述半透半反镜与光轴呈一定角度，人眼观察位置位于所述半透半反镜前方，所述显示屏发出的光束经所述立体光栅和成像镜组透射、所述半透半反镜反射后进入人眼，以使在人眼正前方观察到所述成像镜组所成的虚像；所述第一红外摄像头的视场与人眼能观察到的视场相似，用于检测第一红外摄像头的视场范围内的环境信息并将其传输给所述处理器； 所述第二红外摄像头用于捕捉人眼视线交点的三维空间坐标并将其传输给所述处理器。8.根据权利要求7所述的增强现实系统，其特征在于，所述立体光栅为柱镜光栅或狭缝光栅。9.根据权利要求7或8所述的增强现实系统，其特征在于，所述成像镜组为梯度折射率透镜或正负透镜组； 所述正负透镜组为胶合透镜、球面镜、非球面镜、菲涅尔透镜中的一个或多个； 所述半透半反镜为平面镜。10.根据权利要求1-9任一项所述的增强现实系统，其特征在于，还包括: 脑电波传感器，用于识别脑电波信号并将其传输给所述处理器； 手势识别传感器，用于识别双手的手势信号并将其传输给所述处理器； 红外发射源，用于发出红外信号以实现物体的三维重建； 非特定人声的语音识别设备，用于识别语音信号并将其传输给所述处理器； 动作传感器，用于识别动作信号并将其传输给所述处理器，包括位移加速度传感器和角加速度传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种增强现实系统，包括显示屏、成像镜组、半透半反镜、第一红外摄像头、第二红外摄像头和处理器；所述显示屏、成像镜组和半透半反镜沿光轴顺次排布，所述半透半反镜与光轴呈一定角度，人眼观察位置位于所述半透半反镜前方，所述显示屏发出的光束经所述成像镜组透射、所述半透半反镜反射后进入人眼，以使在人眼正前方观察到所述成像镜组所成的虚像；所述第一红外摄像头的视场与人眼能观察到的视场相似，用于检测第一红外摄像头的视场范围内的环境信息并将其传输给所述处理器；所述第二红外摄像头用于捕捉人眼视线交点的三维空间坐标并将其传输给所述处理器。本发明的增强现实系统具有视角大的优点。
【IPC分类】G06F3/01, H04N13/04, G02B27/02, H04N13/02
【公开号】CN105068659
【申请号】CN201510552963
【发明人】陈科枫
【申请人】陈科枫
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月1日