[发明专利]大视场角、多显示深度的可穿戴式光场增强现实眼镜

说明书

本发明公开了一种大视场角、多显示深度的可穿戴式光场增强现实眼镜，包括：图像源，产生带有深度信息的用于表征虚拟信息的图像光线，所述图像光线为非偏振光；起偏器，将图像光线转换为线偏振光；光开关，所述线偏振光透过光开关进入双折射棱镜；双折射棱镜，位于光开关与投影单元之间的光路上，对透过的光产生折射作用；对不同偏振态的线偏振光具有不同的折射率；投影单元，将透过双折射棱镜的线偏振光投射成放大的中继实像；目镜单元，将所述中继实像及环境光线汇聚于人眼成像；控制单元，同步控制图像源和光开关，根据图像源所产生图像的深度信息控制光开关的状态。本发明的光场增强现实眼镜同时具有大视场角和双显示深度。

技术领域

本发明涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种大视场角、多显示深度的可穿戴式光场增强现实眼镜。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势，增强现实将真正改变我们观察世界的方式。例如，使用者行走在或者驱车行驶在路上，通过增强现实显示器(最终看起来像一副普通的眼镜)将信息化图像显示在使用者的视野之内，并且播放与使用者所看到的景象保持同步的声音，且这些增强信息将随时更新，以反映当时大脑的活动。

现阶段，越来越多的企业及研究机构涌入到了增强现实设备的开发研制当中，国外有微软、Magic Leap、Avegant、Lumus等，国内有耐得佳、灵犀微光、上海理鑫等。

目前，能够批量面向消费者的增强现实眼镜依然存在着许多技术弊端，如视场角小，微软于2015年发布的增强现实眼镜Hololens只有不到30度的视场角，国内知名AR企业耐得佳最新发布的NED+Glass X2应用了自由曲面扩大视场的方案也仅有40度的视场角。

光学自由曲面棱镜的应用能有效提高增强现实显示系统的视场角及出瞳等参数。公开号为CN101359089B的中国专利文献公开了一种自由曲面棱镜头盔显示器光学系统，通过一个具有三个光学表面的自由曲面棱镜来增大其视场角，但是为了不使外界场景观看时发生倾斜和变形，需要胶合一块补偿棱镜来补偿光线的偏移和倾斜，增加了加工工艺的复杂程度。

公开号为CN107065049A的中国专利文献公开了一种大视场角增强现实的光学系统，通过一个特殊结构的显示棱镜来增大其视场角，该特殊结构的显示棱镜结构复杂，加工难度较大。

此外，现在的AR设备普遍采取了将虚拟图像显示到无穷远这一个深度的方案，长时间观看会导致人眼的调节辐辏冲突，继而引起使用者晕眩呕吐等症状。

因此，急需一种视场角较大、多显示深度的可穿戴式增强现实眼镜。

发明内容

本发明提供了一种大视场角、多显示深度的可穿戴式光场增强现实眼镜，该光场增强现实眼镜同时具有大视场角和双显示深度。

本发明提供了如下技术方案：

一种大视场角、多显示深度的可穿戴式光场增强现实眼镜，包括：

图像源，产生带有深度信息的用于表征虚拟信息的图像光线，所述图像光线为非偏振光；

起偏器，将所述图像光线转换为线偏振光；

光开关，处于关闭状态时不改变透过光的偏振特性，处于开启状态时改变透过光的偏振特性；所述线偏振光透过光开关进入双折射棱镜；