[发明专利]具有对于观看者的正确单目深度提示的光场混合现实系统

权利要求书

1.一种由观看者佩戴的光场混合现实系统，包括：

针式光阵列(10)，其生成照射光学光调制器(20)的入射光场(100)；

包括空间光调制器SLM的光学光调制器(20)，被配置用于调制入射光场(100)并且生成调制的虚拟光场(111)；以及

组合器(40)，被配置用于反射调制的虚拟光场(111)并且投影限定沿着投影轴(170)的观看者的眼睛(90)的眼动范围区(121)的所投影的虚拟光场(110)；

其中所投影的虚拟光场(110)形成针式光阵列(10)在眼动范围区(121)内的出射光瞳(122)和SLM的沿着投影轴(170)在如下处的虚拟图像(114)：

在出射光瞳(122)的前方，即在组合器(40)和出射光瞳(122)之间距出射光瞳(122)小于15cm的距离处，或者

在出射光瞳(122)后方，即在与组合器(40)相对的方向上远离于出射光瞳(122)；以及

其中组合器(40)被配置用于将来自现实世界的自然光朝向眼动范围区(121)传输，使得所投影的虚拟光场(110)和自然光这两者被经由组合器(40)投影在眼动范围区(121)内；

其中所述组合器(40)包括半透明的第一元件(41)，半透明的第一元件(41)包括具有凹的并且椭球形状的第一反射表面(43)，使得所投影的虚拟光场(110)被在焦点中的一个焦点处反射；以及

其中针式光阵列(10)包括发射入射光场针式光的多个有源点光以及多个无源非发射点光；以及

其中针式光阵列(10)中的有源点光和无源点光的空间布置可以在时间上变化以便使出射光瞳(122)的位置变化或者改变出射光瞳(122)的尺寸；

其中所述系统包括：透镜(52)，其被配置成组合准直器和针式光阵列再成像元件的功能以及形成在出射光瞳(122)前方的虚拟图像(114)；

或者

其中所述系统包括：透镜(52)，其被配置成组合准直器和针式光阵列再成像元件的功能，SLM再成像透镜，其被配置成形成在光学光调制器(20)和组合器(40)之间的虚拟图像(114)。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中组合器(40)包括半透明的第二元件(42)，半透明的第二元件(42)具有实质上平坦的半透明反射表面(45)，半透明反射表面(45)针对虚拟光场(112)朝向第一元件(41)的第一反射表面(43)进行反射。

3.根据权利要求1所述的系统，

包括准直器(50)、分束器(60)和再成像透镜(70)；其与空间光调制器组合地确定虚拟图像(114)的位置，以便形成在观看者的眼睛(90)的后方的虚拟图像(114)。

4.根据权利要求1所述的系统，

其中组合器(40)包括被以如下这样的方式配置的全息元件：在第一反射表面(43)上的反射期间拒绝虚拟光场(112)的衍射角度。

5.根据权利要求1所述的系统，

其中组合器(40)包括被以如下这样的方式配置的菲涅耳类型元件：在第一反射表面(43)上的反射期间拒绝虚拟光场(112)的衍射角度。

6.根据权利要求1所述的系统，

其中组合器(40)被配置用于反射虚拟光场(112)的窄谱带同时透射来自自然光的所有或大部分其它可见波长。

7.根据权利要求1所述的系统，

其中针式光阵列(10)和组合器(40)位于垂直于投影轴(170)的轴(171)的一侧上；以及

其中光学光调制器(20)位于轴(171)的相对的侧。

8.根据权利要求1所述的系统，

其中光学光调制器(20)被包括在组合器(40)的第一反射表面(43)上。