[发明专利]焦深可调的透视型近眼显示光学系统

说明书

本发明公开了一种焦深可调的透视型近眼显示光学系统，包括：线偏光镜片、出射偏光透视型近眼显示光学装置和两个液晶透镜依次间隔排列组成成像光路，处于外侧的液晶透镜的外表面为人眼的观看面；所述线偏光镜片的偏振方向与所述出射偏光透视型近眼显示光学装置的出射虚像光线偏振方向垂直；所述两个液晶透镜的偏振方向互相垂直。通过采用出射偏光透视型近眼显示光学装置，并在该装置两端分别设置线偏光镜片和偏振方向互相垂直的两个液晶透镜，这样形成的透视型近眼显示光学系统，能调节实现聚焦深度与会聚深度一致，解决视觉辐辏调节冲突问题，降低甚至避免使用者的视觉疲劳，且保证图像显示质量。该系统结构简单，调节和使用方便。

技术领域

本发明涉及近眼显示领域，尤其涉及一种焦深可调的透视型近眼显示光学系统。

背景技术

透视型显示光学系统是一种能让使用者同时观看外在景物以及投射影像的装置，达到实像与虚像叠加而不遮蔽视野的效果。已知的透视型显示光学系统有的采用带反射面(平面或自由曲面)的棱镜配合一个或多个光学透镜组成的光学系统，有的采用光波导镜片加投影镜头组成的光学系统。

目前这些透视型显示光学系统存在一个严重影响用户体验的问题-视觉辐辏冲突(accommodation-vergence conflict)，即人们感知3D效果是通过在人的左右眼形成不同的视差图像而产生，当人眼观看3D图像时，由晶状体调节产生的聚焦(accomodation)深度一直固定在显示屏上，而由眼部运动产生的会聚(vergence)深度会随着3D物体的空间位置而变化，这就导致聚焦深度与会聚深度不一致，从而引起视觉疲劳。

为了解决视觉辐辏调节冲突问题。有人采用多焦面近眼显示技术(如Magic leap公司)，然而其缺点是系统的体积比较庞大。也有人采用微透镜阵列(Micro-lens array)光场显示技术(如英伟达公司)，但此技术会严重降低图像的显示分辨率。因此，如何提供一种体积小、光学系统复杂性低且能保证图像显示质量同时，解决视觉辐辏调节冲突的近眼显示光学系统是需要解决的问题。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种焦深可调的透视型近眼显示光学系统，能保证图像显示质量的同时，解决视觉辐辏调节冲突，从而降低甚至避免使用者的视觉疲劳。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种焦深可调的透视型近眼显示光学系统，包括：

线偏光镜片、出射偏光透视型近眼显示光学装置和两个液晶透镜；其中，

所述线偏光镜片、出射偏光透视型近眼显示光学装置和两个液晶透镜依次间隔排列组成成像光路，处于外侧的液晶透镜的外表面为人眼的观看面；

所述线偏光镜片的偏振方向与所述出射偏光透视型近眼显示光学装置的出射虚像光线偏振方向垂直；

所述两个液晶透镜的偏振方向互相垂直。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的焦深可调的透视型近眼显示光学系统，其有益效果为：

通过采用出射偏光透视型近眼显示光学装置，并在该出射偏光透视型近眼显示光学装置的两端分别设置线偏光镜片及偏振方向互相垂直的两个液晶透镜，这样形成的透视型近眼显示光学系统，能通过线偏光镜片对外界实景光线进行调制，使得通过出射偏光透视型近眼显示光学装置到达两个液晶透镜的外界实景光线为线偏振光，且偏振方向与该出射偏光透视型近眼显示光学装置的出射虚像光线偏振方向垂直，而一个液晶透镜调节虚景的光线，即调节虚景的焦深，另一个液晶透镜调节实景的光线，即调节实景的焦深，两者互不干扰，这样调节后实现聚焦深度与会聚深度一致，解决视觉辐辏调节冲突问题，降低甚至避免使用者的视觉疲劳，且保证图像显示质量。该光学系统结构简单，调节和使用均方便。

附图说明