[发明专利]增强现实显示光学系统及增强现实显示方法

说明书

本发明提供一种增强现实显示光学系统及增强现实显示方法。该增强现实显示光学系统包括光源模组、光导模组、透明的透射式空间光调制器和具有将平面波转换为球面波的光调制功能的电控光学相位调制模组。光导模组包括水平光导和垂直光导。光源模组位于垂直光导的入射光路上，水平光导位于垂直光导的出射光路上，空间光调制器位于水平光导的出射光路上，电控光学相位调制模组位于空间光调制器的出射光路上。该增强现实显示光学系统的空间光调制器无需放置在电控光学相位调制模组的近焦面处，结构紧凑、体积小、重量轻；及基于视网膜成像原理，能够在整个显示视场范围内清晰成像，近视或远视用户不需要佩戴校正眼镜也可清晰地接收到待显示图像信息。

技术领域

本发明涉及光学显示技术领域，具体而言，涉及一种增强现实显示光学系统及增强现实显示方法。

背景技术

目前增强现实显示光学系统一般是将显示屏置于聚焦透镜(如球面透镜或非球面透镜或菲涅尔透镜)的焦面位置，配合使用半反半透平面镜，焦内的点物经聚焦透镜后成的放大的虚像通过半反半透平面镜传输到人眼，在用户眼前投射显示屏的放大正立的虚像，同时外界环境光线经过半反半透平面镜被人眼接收，实现对真实世界的增强显示。采用此方法的增强现实显示设备需将显示屏放置在聚焦透镜的近焦面处，体积较大、重量较重佩戴舒适性较差。并且，对于近视或远视用户需要佩戴近视或远视校正眼镜才能看清该增强现实显示设备的显示内容，或者需要在该增强现实显示设备增加额外的调焦镜片才能使近视或远视用户不佩戴近视或远视校正眼镜也能看清该增强现实显示设备的显示内容。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻且能使近视或远视用户不佩戴校正眼镜也能看清显示内容的增强现实显示光学系统及增强现实显示方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明较佳实施例提供一种增强现实显示光学系统，包括：光源模组、光导模组、空间光调制器和具有平面波转换为球面波的光调制功能的电控光学相位调制模组，所述光导模组包括水平光导和垂直光导，所述空间光调制器为透明的透射式的；

所述光源模组位于所述垂直光导的入射光路上，所述水平光导位于所述垂直光导的出射光路上，所述空间光调制器位于所述水平光导的出射光路上，所述电控光学相位调制模组位于所述空间光调制器的出射光路上；

当所述电控光学相位调制模组和所述空间光调制器处于工作状态时，所述光源模组提供的准直或近准直照明光束分别经过所述垂直光导和水平光导进行垂直方向和水平方向地传输与扩展后，形成准直宽光束或近准直宽光束，所述空间光调制器根据待显示图像信息对所述准直宽光束或近准直宽光束进行光能量的像素级地调制，得到与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束，所述电控光学相位调制模组对所述与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束进行会聚在人眼视网膜上直接成像；

当所述电控光学相位调制模组和所述空间光调制器处于非工作状态时，真实环境光线透过所述水平光导、空间光调制器和电控光学相位调制模组后进入人眼被接收成像于视网膜上。

可选地，所述光源模组包括光发射单元、光准直器、光合束器、耦合光纤和准直镜组。

可选地，所述光源模组还包括消散斑器件。

可选地，所述水平光导包括至少两个的倾斜棱镜，或者包括至少两个倾斜排列的可透可反平面镜。

可选地，所述水平光导由反射元件和衍射元件构成，所述衍射元件位于所述反射元件和空间光调制器之间。

可选地，所述水平光导还包括可透可反层，所述可透可反层位于所述反射元件和衍射元件之间。

可选地，所述水平光导由基底和衍射元件构成，所述基底远离衍射元件的一侧起反射作用。

可选地，所述增强现实显示光学系统还包括缩小光束出射角度的角控微结构元件。