本發(fā)明涉及一種增強現(xiàn)實領(lǐng)域，具體公開了一種基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

裸眼3d顯示(又稱自由立體顯示)是顯示技術(shù)重要的發(fā)展趨勢，有著光明的發(fā)展前景。該技術(shù)主要是基于雙目視差原理，即通過不同的技術(shù)方案使得觀看者的左右眼分別接受不同的圖像，經(jīng)觀看者大腦處理后融合成立體影像，從而產(chǎn)生立體視覺效果。

目前主流的裸眼立體顯示技術(shù)主要包括柱狀透鏡技術(shù)、視差屏障技術(shù)以及指向式背光技術(shù)這三種。不管是柱狀透鏡技術(shù)還是視差屏障技術(shù)，這兩種技術(shù)方案都會使得圖像的分辨率損失一半以上。而指向式背光技術(shù)不僅不會降低圖像的分辨率，而且還能實現(xiàn)較低的串擾率，因而有著更好的應(yīng)用前景。

相比于平面顯示，基于雙目視差的立體顯示給我們雙眼輸送的有一定景深的圖像能夠帶來更好的深度信息，且三維圖像比二維圖像更具立體感和真實感。隨著技術(shù)的成熟，立體顯示技術(shù)會慢慢的取代平面顯示，而無需輔助設(shè)備的自由立體顯示更是必然趨勢。

相比于當前熱門的ar等增強現(xiàn)實方案，融合了自由立體顯示技術(shù)的增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以一定程度上減少由于輔助式設(shè)備帶來的負重等，給觀看者提供更好的舒適度。

在增強現(xiàn)實系統(tǒng)中往往存在由于輔助式設(shè)備給觀看者帶來的疲勞度和不適感，由于分辨率下降帶來的模糊感，由于人眼跟蹤精確度問題帶來的閃爍感，以上這些問題都會降低用戶的觀看體驗，增強現(xiàn)實領(lǐng)域發(fā)展存在一定的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的增強現(xiàn)實系統(tǒng)存在的不適感、模糊感和閃爍感的缺陷。

為此，本發(fā)明提供了一種基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，包括裸眼3d顯示終端、跟蹤識別模塊和半反半透鏡，所述裸眼3d顯示終端包括背光模組、光源控制模塊、透鏡陣列和圖像顯示層，所述跟蹤識別模塊用于獲取觀看者人眼或者人臉所在視區(qū)的位置信息，并將所述位置信息傳送至所述光源控制模塊；

所述光源控制模塊分別與所述背光模組和圖像顯示層電性連接，所述光源控制模塊從所述圖像顯示層中獲取圖像刷新的同步信號，并同步控制所述背光模組發(fā)出照明光束，所述背光模組發(fā)出的所述照明光束依次經(jīng)所述透鏡陣列和所述圖像顯示層后，經(jīng)所述半反半透鏡反射在一觀看視區(qū)。

優(yōu)選地，還包括一固定支架，所述裸眼3d顯示終端、跟蹤識別模塊和半反半透鏡安裝于所述固定支架上。

優(yōu)選地，所述半反半透鏡為一無色透明的分光鏡。

優(yōu)選地，所述半反半透鏡與所述圖像顯示層之間的角度為0°～90°，以及，根據(jù)所述觀看視區(qū)與所述半反半透鏡之間的距離調(diào)整所述半反半透鏡至所述圖像顯示層的垂直距離。

優(yōu)選地，所述背光模組包括若干能獨立控制亮度的發(fā)光單元，所述圖像顯示層包括若干圖像顯示單元，所述發(fā)光單元與所述圖像顯示單元一一對應(yīng)。

優(yōu)選地，所述發(fā)光單元為發(fā)光二極管或者有機發(fā)光二極管。

優(yōu)選地，所述的光源控制模塊從所述圖像顯示層中獲取圖像刷新的同步信號，并同步控制所述發(fā)光模塊，使得所述發(fā)光模塊以大于或等于100hz的頻率輸出照明光束。

優(yōu)選地，所述透鏡陣列設(shè)置于所述背光模組和所述圖像顯示層之間，包括多個透鏡，并且所述透鏡陣列對應(yīng)于至少兩個所述發(fā)光單元。

優(yōu)選地，所述透鏡陣列為菲涅爾透鏡陣列。

優(yōu)選地，所述跟蹤識別模塊包括一個或者多個攝像頭模塊。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)將裸眼立體顯示和增強現(xiàn)實結(jié)合起來，裸眼3d顯示終端發(fā)出的照明光束通過半反半透鏡反射至一觀看視區(qū)，在該觀看視區(qū)與透過所述半反半透鏡的光線疊加在一起形成增強現(xiàn)實畫面，不僅降低了增強現(xiàn)實系統(tǒng)中存在的不適感、模糊感和閃爍感，提高了圖像或者交互信息的出屏感和層次感，觀看者在觀看視區(qū)內(nèi)可以看到清晰的三維成像撲面而來的真實感。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明，其中：

圖1是本發(fā)明第一實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)從背光模塊投射至觀看視區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明第二實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

10—裸眼3d顯示終端；11—背光模組；12—透鏡陣列；13—光源控制模塊；20—圖像顯示層；30—半反半透鏡；40—人眼跟蹤模塊；50—固定支架；60—觀看視區(qū)。

具體實施方式

本發(fā)明實施例所提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)可以克服當前增強現(xiàn)實輔助式設(shè)備帶來的疲勞度和不適感，由于分辨率下降帶來的模糊感，由于人眼跟蹤精確度問題帶來的閃爍感，從而實現(xiàn)高分辨率低串擾率，精準的人眼跟蹤和瞳孔定位，良好的出屏效果以及撲面而來的真實感，無需佩戴任何輔助設(shè)備。

在本發(fā)明所述的各個實施例中，為了方便描述而非限制本發(fā)明，本發(fā)明專利申請說明書中以及權(quán)力要求書中使用的術(shù)語“連接”并非限定于物理的或者機械的連接，也可以是電性的連接。不管是直接的還是間接的，“上”、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關(guān)系，當被描述對象的絕對位置改變后，該相對位置關(guān)系也相應(yīng)地改變。

圖1是本發(fā)明第一實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)包括裸眼3d顯示終端10、跟蹤識別模塊40和半反半透鏡30。

所述裸眼3d顯示終端10包括背光模組11、光源控制模塊13、透鏡陣列12和圖像顯示層20。

所述背光模組11包括若干能獨立控制亮度的發(fā)光單元，并且背光模組11受光源控制模塊13的控制，根據(jù)人眼跟蹤模塊40由觀看視區(qū)60反饋得到的信息實時切換發(fā)光單元的位置和數(shù)量，以達到最優(yōu)的立體顯示效果和增強現(xiàn)實系統(tǒng)的出屏感。在本實施例中，所述的背光模組11以大于或者等于100hz的頻率交替刷新立體圖像，并與圖像顯示層20的刷新頻率保持一致，從而最大程度地降低背光模組11和圖像顯示層20由于拍頻帶來的拍頻。

所述圖像顯示層20包括若干圖像顯示單元，所述發(fā)光單元與所述圖像顯示單元一一對應(yīng)。所述發(fā)光單元為發(fā)光二極管或者有機發(fā)光二極管。圖像顯示層20用于刷新立體圖形序列，圖形顯示單元可以為一個液晶顯示單元(lcd)也可以是有機發(fā)光二極管(oled)屏幕等。圖像顯示單元的刷新頻率優(yōu)選與背光模組11的刷新頻率保持一致，優(yōu)選選擇以100hz或以上的頻率交替刷新立體圖像序列。背光模組11的特定發(fā)光單元經(jīng)過透鏡陣列12后以透射方式穿透圖像顯示單元的過程中，所述圖像顯示單元加載圖像信息，并傳遞到特定的觀看視區(qū)60的空間位置。所述的光源控制模塊13分別與所述的背光模組11和所述的圖像顯示單元電性連接。光源控制模塊13用于獲取圖像顯示單元的同步信號，并以此頻率同步控制背光模組11，使得背光模組11能夠以大于或者等于100hz的頻率輸出照明光束。

所述光源控制模塊13分別與所述背光模組11和圖像顯示層20電性連接，所述的光源控制模塊13從所述圖像顯示層20中獲取圖像刷新的同步信號，并同步控制所述發(fā)光模塊，使得所述發(fā)光模塊以大于或等于100hz的頻率輸出照明光束。所述背光模組11發(fā)出的所述照明光束依次經(jīng)所述透鏡陣列12和所述圖像顯示層20后，經(jīng)所述半反半透鏡30反射在一觀看視區(qū)60。

所述透鏡陣列12設(shè)置于所述背光模組11和所述圖像顯示層20之間，包括多個透鏡，并且所述透鏡陣列12對應(yīng)于至少兩個所述發(fā)光單元。所述透鏡陣列12為菲涅爾透鏡陣列12。

所述跟蹤識別模塊包括一個或者多個攝像頭模塊，用于獲取觀看者人眼或者人臉所在視區(qū)的位置信息，并將所述位置信息傳送至所述光源控制模塊13。如圖1所示，該增強現(xiàn)實系統(tǒng)的跟蹤模塊以最優(yōu)的角度放置于半反半透鏡30與圖像顯示層20兩個模塊之間，上述的最優(yōu)角度以最佳的跟蹤精度和系統(tǒng)需求為標準，且保證不會被半反半透鏡30等其他模塊所遮檔而影響跟蹤效果。

所述半反半透鏡30為一無色透明的分光鏡。所述半反半透鏡30與所述圖像顯示層20之間的角度為0°～90°，優(yōu)選為45°。所述半反半透鏡30與所述圖像顯示層20之間的垂直距離可以根據(jù)所述觀看視區(qū)60與半反半透鏡30的距離進行調(diào)整。在本實施例中，半反半透鏡30是一種具有特定反射率和透過率的無色透明的分光鏡，上述的半反半透鏡30將來自圖像顯示層20的光線導(dǎo)至特定的觀看視區(qū)60并配合人眼跟蹤模塊40實現(xiàn)立體現(xiàn)實的增強現(xiàn)實效果。該增強現(xiàn)實系統(tǒng)所采用的半反半透鏡30的反射率和透過率是根據(jù)背光模組11所提供和觀看視區(qū)60所需的亮度以及系統(tǒng)整體的觀看效果進行適當?shù)恼{(diào)整。

此外，本實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)還包括一固定支架50，所述裸眼3d顯示終端10、跟蹤識別模塊和半反半透鏡30安裝于所述固定支架50上。

圖2是本發(fā)明實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)從背光模塊投射至觀看視區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖。工作時，背光模組11發(fā)出的光經(jīng)過透鏡陣列12后打到圖像顯示層20，并以透射的方式穿透上述的圖像顯示層20的過程中，所述圖像顯示層20加載圖像信息，并通過半反半透鏡30反射至特定的觀看視區(qū)60，在該觀看視區(qū)60與透過所述半反半透鏡30的光線疊加在一起形成增強現(xiàn)實畫面。

圖3是本發(fā)明第二實施例提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該基于裸眼3d顯示技術(shù)的增強現(xiàn)實系統(tǒng)的跟蹤模塊放置于系統(tǒng)的頂部由支架所固定，跟蹤模塊的選擇以最佳的跟蹤精度為標準，受觀看距離所影響，采用廣角的攝像頭以改進達到最優(yōu)的觀看效果。

上述實施方式提供的基于裸眼3d顯示的增強現(xiàn)實系統(tǒng)將裸眼立體顯示和增強現(xiàn)實結(jié)合起來，裸眼3d顯示終端10發(fā)出的照明光束通過半反半透鏡30反射至一觀看視區(qū)60，在該觀看視區(qū)60與透過所述半反半透鏡30的光線疊加在一起形成增強現(xiàn)實畫面，不僅降低了增強現(xiàn)實系統(tǒng)中存在的不適感、模糊感和閃爍感，提高了圖像或者交互信息的出屏感和層次感，觀看者在觀看視區(qū)60內(nèi)可以看到清晰的三維成像撲面而來的真實感。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。