[发明专利]紧凑型波导光场增强现实显示装置

说明书

本发明公开了一种紧凑型波导光场增强现实显示装置，包括：第一图像源和第二图像源，分别产生第一深度和第二深度虚拟图像；第一耦合镜组和第二耦合镜组，分别将第一图像源和第二图像源发出的虚拟图像光线调制后，耦合进入第一波导镜片和第二波导镜片；第一波导镜片，将第一图像源发出的虚拟图像光线传导至深度调制模块；深度调制模块，将第一波导镜片耦合出射的虚拟图像光线反射入人眼；第二波导镜片，将第二图像源发出的虚拟图像光线传导、耦合出射至人眼；环境光线经深度调制模块和波导镜片透射入人眼。本发明的增强现实显示装置通过双层波导和深度调制模块实现多深度光场显示，有效解决了调节辐辏冲突的问题。

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种紧凑型波导光场增强现实显示装置。

背景技术

增强现实技术(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。这种技术由1990年提出，随着随身电子产品运算能力的提升，预期增强现实的用途将会越来越广。

增强现实技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。

其中，在增强现实技术中呈现虚拟内容的显示方案在整个增强现实体验中可谓占据了主导地位，直接影响了该技术能否面向广大消费者。自从增强现实元年以来，越来越多的企业及研究机构都投入了大量的精力在增强现实显示方案的研发中。目前，市面上已有的相关增强现实显示方案大都是采用将虚拟画面投影至距离人眼无穷远处以供观察，这能满足一些场景的使用需求，但是由于辐辏调节冲突，长久佩戴后会引起人眼疲劳、恶心呕吐等生理现象，降低了用户体验。

公开号为CN107894666A的中国专利文献公开了一种头戴式多深度立体图像显示系统，该显示系统通过光场算法将三维图像分解成不同深度的像素点，分别透射到多个对应深度的平面光学单元上进行显示，从而实现多深度光场显示，解决了辐辏调节冲突的问题。

公开号为CN107748442A的中国专利文献公开了一种可快速切换图像深度的增强现实显示装置，该显示装置通过若干层叠分布的深度调节器的调节，可在空间中产生从人眼明视距离至无穷远深度的图像，可实现真三维光场显示，有效地解决视觉辐辏调节冲突，提高用户的体验。

但是上述两种显示系统分别需要若干层叠分布的平面光学单元或深度调节器，所占体积较大，成本较高。

目前大多数显示方案仍然体积庞大，如国内知名AR企业耐得佳最新发布的NED+Glass X2，其形态类似于头盔，和消费者心目中眼镜的形态差距甚远。

发明内容

本发明提供了一种紧凑型波导光场增强现实显示装置，该显示装置采用了双层波导加半透半反装置实现多深度光场显示，有效解决调节辐辏冲突的问题，使使用者获得更加自然的增强现实观看效果。

本发明提供了如下技术方案：

一种紧凑型波导光场增强现实显示装置，包括：

第一图像源，产生第一深度虚拟图像；

第一耦合镜组，将第一图像源发出的虚拟图像光线调制后，耦合进入第一波导镜片；

第一波导镜片，将第一图像源发出的虚拟图像光线传导、耦合出射至深度调制模块；

深度调制模块，将第一波导镜片耦合出射的虚拟图像光线反射入人眼；

第二图像源，产生第二深度虚拟图像；