近眼显示系统、头戴式显示设备和近眼显示方法与流程

本公开涉及显示，具体地，涉及近眼显示系统、包括该近眼显示系统的头戴式显示设备、以及近眼显示方法。

背景技术：

1、随着显示技术的不断发展，近眼显示受到了越来越多的关注。近眼显示技术是在人眼的视觉区域内提供图像以创造沉浸式视觉体验的技术。该技术目前主要应用于虚拟现实(virtual reality，vr)设备、增强现实(augmented reality，ar)设备、混合现实(mixedreality，mr)设备等头戴式显示设备。

2、通常，为了实现更好的沉浸式视觉体验，需要提供较大的视场角和较高的角分辨率。然而，在目前技术背景下，图像传感器的图像探测分辨率和显示屏的显示分辨率不够高，无法在获得较大视场角的同时仍实现较高的角分辨率，或者，即便存在满足高分辨率要求的图像传感器和显示屏，其成本也会过高，导致难以在工程上得到广泛应用。

技术实现思路

1、本部分提供本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。

2、本公开的目的在于提供一种能够在获得较大的视场角的同时仍使人眼能够观察到高清晰度的图像的近眼显示系统、头戴式显示设备和近眼显示方法。

3、为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供了一种近眼显示系统，其包括：

4、物镜，具有根据期望的视场角确定的畸变率，以采集具有该视场角的桶形畸变图形；

5、图像传感器，配置成感测桶形畸变图形并将其转换为图像数据；

6、处理单元，配置成从图像传感器获取图像数据并将其传送至显示单元；

7、显示单元，配置成根据图像数据显示桶形畸变图形；以及

8、近眼光学单元，配置成对所显示的桶形畸变图形进行光学矫正，以获得供人眼观察的角分辨率从中心向四周逐渐递减的无畸变图形。

9、在一些实施方式中，畸变率可以为-30％至-100％。

10、在一些实施方式中，物镜可以为鱼眼镜头。

11、在一些实施方式中，处理单元还可以配置成对由物镜和近眼光学单元的光学加工公差和/或装配误差引入的畸变进行矫正。

12、在一些实施方式中，近眼光学单元可以为非球面透镜。

13、在一些实施方式中，经近眼光学单元矫正后的无畸变图形的视场角可以与由物镜采集的桶形畸变图形的视场角相等。

14、在一些实施方式中，无畸变图形的中心的角分辨率可以在光学矫正的前后无变化且达到人眼视网膜级别角分辨率。

15、在一些实施方式中，无畸变图形的上述中心的视场角可以为15°至20°。

16、根据本公开的另一方面，还提供了一种头戴式显示设备，其包括根据上述段落中的任一个所述的近眼显示系统。

17、根据本公开的又一方面，还提供了一种近眼显示方法，其包括：

18、通过具有根据期望的视场角确定的畸变率的物镜采集具有该视场角的桶形畸变图形；以及

19、对桶形畸变图形进行光学矫正，以获得供人眼观察的角分辨率从中心向四周逐渐递减的无畸变图形。

20、根据上述技术方案，通过使用大畸变的物镜来获得中心与边缘的几何形状差异被放大的桶形畸变图像，相比于相同焦距和相同霸面尺寸的无畸变物镜所采集的无畸变图像，能够获得更大的视场角。此外，通过对该桶形畸变图形进行光学矫正，以获得与人眼的角分辨率特性相符的角分辨率从中心向四周逐渐递减的无畸变图形，能够使人眼观察到高清晰度的图像。由此，能够在目前有限的像素水平的图像传感器和显示屏的情况下，在获得较大的视场角的同时仍使人眼能够观察到高清晰度的图像。

技术特征：

1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述畸变率为-30％至-100％。

3.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述物镜为鱼眼镜头。

4.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述处理单元还配置成对由所述物镜和所述近眼光学单元的光学加工公差和/或装配误差引入的畸变进行矫正。

5.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼光学单元为非球面透镜。

6.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，经所述近眼光学单元矫正后的所述无畸变图形的视场角与由所述物镜采集的所述桶形畸变图形的视场角相等。

7.根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述无畸变图形的中心的角分辨率在所述光学矫正的前后无变化且达到人眼视网膜级别角分辨率。

8.根据权利要求7所述的近眼显示系统，其特征在于，所述无畸变图形的所述中心的视场角为15°至20°。

9.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括根据权利要求1至8中的任一项所述的近眼显示系统。

10.一种近眼显示方法，其特征在于，包括：

技术总结
本公开涉及近眼显示系统、头戴式显示设备和近眼显示方法。该近眼显示系统包括：物镜，具有根据期望的视场角确定的畸变率，以采集具有该视场角的桶形畸变图形；图像传感器，配置成感测桶形畸变图形并将其转换为图像数据；处理单元，配置成从图像传感器获取图像数据并将其传送至显示单元；显示单元，配置成根据图像数据显示桶形畸变图形；以及近眼光学单元，配置成对所显示的桶形畸变图形进行光学矫正，以获得供人眼观察的角分辨率从中心向四周逐渐递减的无畸变图形。通过该系统、设备和方法，能够在获得较大的视场角的同时仍使人眼能够观察到高清晰度的图像。

技术研发人员：单国见,岳小龙
受保护的技术使用者：西安信飞特信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22