[发明专利]增强现实显示光学系统及增强现实眼镜

说明书

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眼镜。

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眼镜，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无焦弯月镜，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，所述无焦弯月镜包括可透可反膜；

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，所述无焦弯月镜位于所述空间光调制器的出射光路上；

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，所述无焦弯月镜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反射会聚在人眼视网膜上直接成像；

真实环境光线透过所述水平光导、空间光调制器和无焦弯月镜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至少一个缩小光束出射角度的角控微结构元件。

可选地，所述角控微结构元件有两个，其中一个角控微结构元件设置于所述水平光导和空间光调制器之间，另一个角控微结构元件设置于垂直光导和水平光导之间。

本发明另一较佳实施例提供一种增强现实眼镜，包括上述的增强现实显示光学系统。

本发明提供的增强现实显示光学系统通过对光源模组、光导模组、空间光调制器和无焦弯月镜的巧妙集成与设计，使得空间光调制器(显示屏)无需放置在无焦弯月镜(聚焦透镜)的近焦面处，结构更紧凑、体积更小、重量更轻，佩戴更舒适；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，对于近视或远视用户而言不需要佩戴近视或远视校正眼镜都可清晰地接收到待显示图像信息。

本发明提供的增强现实眼镜包括上述增强现实显示光学系统，因而具有类似的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的一种增强现实显示光学系统的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的一种光源模组的结构示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的一种水平光导的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例提供的另一种水平光导的结构示意图。