[实用新型]一种增强现实显示光学系统

说明书

本实用新型公开了一种增强现实显示光学系统。该系统包括：显示光源、光束准直元件、空间光调制单元、光传播单元和立体视觉单元；显示光源设置在光束准直元件的顶部；光束准直元件的左侧面为第一自由曲面，光束准直元件右侧面为第二自由曲面；两个自由曲面将显示光源发出的光束转换为两束准直光束；空间光调制单元设置在光束准直元件的出射光路上，用于将两束准直光束分别调制为第一偏振光束和第二偏振光束；光传播单元设置在空间光调制单元的出射光路上；立体视觉单元将第一偏振光束与第二偏振光束传输至人眼中。本实用新型设置的光束准直元件可准直两个方向的光束，简化了系统；设置空间光调制单元能够同时显示不同的信息，提高了信息的显示率。

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种增强现实显示光学系统。

背景技术

增强现实(AR)也称混合现实，它是虚拟现实技术基础上发展起来的一种崭新的技术领域。它把计算机所生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实环境中，从而增加用户对真实环境的感知。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。AR系统具有三个突出的特点：①真实世界和虚拟的信息集成；②具有实时交互性；③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用于多等领域，其的重要应用之一是头戴式显示器，其中光学模块既用作反射光学元件又用作合成器，其中二维显示器成像为无限远并反射到眼睛中。显示器可以直接从空间光调制器(SLM)获得，或间接借助于中继透镜或光纤束。该显示器包括由准直透镜成像到无限远的元件阵列(像素)，并通过反射或部分反射表面传输到观察者的眼睛中。

目前，传统的头戴式显示器存在以下不足：1)其中采用的光导准直元件不够紧凑，只能准直一个方向上的光线，如果需要准直多个偏振光线，那么就要设置多个光导准直元件，装置复杂；2)只能同时显示相同的信息，信息的显示率低。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种增强现实显示光学系统，实现在简化装置的同时，提高信息的显示率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种增强现实显示光学系统，包括：

显示光源、光束准直元件、空间光调制单元、光传播单元和立体视觉单元；

所述显示光源设置在所述光束准直元件的顶部，用于发出光束，并将所述光束入射至所述光束准直元件内；

所述光束准直元件的左侧面为第一自由曲面，所述光束准直元件右侧面为第二自由曲面，所述第一自由曲面用于将所述光束转换为第一准直光束，所述第二自由曲面用于将所述光束转换为第二准直光束；

所述空间光调制单元设置在所述光束准直元件的出射光路上，用于将所述第一准直光束调制为第一偏振光束，以及将所述第二准直光束调制为第二偏振光束；

所述光传播单元设置在所述空间光调制单元的出射光路上，用于将所述第一偏振光束和所述第二偏振光束传播至所述立体视觉单元；

所述立体视觉单元设置在所述光传播单元的输出光路上，用于将所述第一偏振光束与所述第二偏振光束传输至人眼中。

可选的，所述光束准直元件的前面或后面涂有不透光的涂层；所述光束准直元件的前面或后面与所述光束准直元件的两个侧面活动连接。

可选的，所述空间光调制单元包括第一空间光调制器和第二空间光调制器；