[发明专利]一种实时动态三维显示的增强现实近眼显示装置

说明书

本发明公开了一种实时动态三维显示的增强现实近眼显示装置，包括：自发光LCOS模块、滤波模块、线性偏振片、耦入三角棱镜、波导片和耦出模块；自发光LCOS模块包括装配有白光LED的LCOS显示器；滤波模块与自发光LCOS模块平行相对，用于滤除未被调制的零级光以及衍射图像共轭光，并将携带有三维场景波前信息分布的物体衍射图像光会聚后入射到耦入三角棱镜；波导片与耦入三角棱镜的出射面形成第一预设夹角；耦出模块设置在所述波导片上。本发明同时结合计算全息光波场可以任意控制的优点，实现了结构紧凑且可对任意三维物体模型实时动态显示的近眼显示装置。

技术领域

本发明涉及近眼装置技术领域，尤其涉及一种实时动态三维显示的增强现实近眼显示装置。

背景技术

增强现实近眼显示装置，利用计算机仿真技术和虚实融合将虚拟信息投射到真实场景中，从而可以让使用者在半虚拟的环境里进行相关的操作，可以帮助人类更方便地接收信息、更好的认知周围的环境以及更大地提升工作效率，因此被广泛应用于各个领域。

但是现有近眼显示装置中户外用头戴式显示器存在亮度效率不足的问题，而且不具备薄型化及轻量化的模块设计，元件的体积及重量不够轻便，系统尺寸、结构不够紧凑，人体配戴不够方便。另外也没有有效的光学方案可以用于精确地控制光的波前信息来达到消除辐辏调节冲突以及模仿人类自然的视觉观感的目的，从而实现舒适佩戴的三维动态增强现实近眼显示装置。

发明内容

本发明目的在于，提供一种实时动态三维显示的增强现实近眼显示装置，利用自发光LCOS模块可提供高亮度的输出光以及低功耗的特点，设计小巧、高效能的微显示光学系统，以解决户外用头戴式显示器亮度效率不足以及不够轻便的问题。并且结合计算全息光波场可以任意控制的优点，实现了结构紧凑且可对任意三维物体模型实时动态显示的近眼显示装置。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种实时动态三维显示的增强现实近眼显示装置，包括：自发光LCOS模块、滤波模块、线性偏振片、耦入三角棱镜、波导片和耦出模块；

所述自发光LCOS模块包括装配有白光LED的LCOS显示器，所述LCOS显示器出射的光携带有三维场景波前信息分布的物体衍射图像光、未被调制的零级光以及衍射图像共轭光；

所述滤波模块与所述自发光LCOS模块平行相对，用于滤除所述未被调制的零级光以及所述衍射图像共轭光，并将携带有三维场景波前信息分布的物体衍射图像光会聚后入射到所述耦入三角棱镜；

所述耦入三角棱镜的入射面为所述耦入三角棱镜的第一长边，所述第一长边与所述滤波模块的出射面平行且贴合有所述线性偏振片；所述耦入三角棱镜的出射面为所述耦入三角棱镜的第二长边，所述第二长边与所述波导片的入射端面贴合，所述波导片的上端面与下端面平行，且与所述耦入三角棱镜的出射面形成第一预设夹角；所述耦出模块设置在所述波导片上，用于耦出经所述波导片传输的偏振光。

在某一个实施例中，所述增强现实近眼显示装置还包括控制器，所述LED包括R、G和B三色光源，所述控制器用于控制所述LED分时点亮R、G和B三色光源，以实现彩色照明。

在某一个实施例中，所述滤波模块包括沿着所述LCOS显示器出射光的光路依次设置的第一透镜、第二透镜和光阑，所述光阑设置于所述第一透镜的后焦平面处，且设置于所述第二透镜的一倍焦距与二倍焦距之间。

在某一个实施例中，所述耦出模块包括透射式体全息光栅或反射式体全息光栅。

在某一个实施例中，所述透射式体全息光栅或所述反射式体全息光栅为同时感红、感绿、感蓝三色光的单片式彩色体全息光栅；或，所述透射式体全息光栅或所述反射式体全息光栅为由感红、感绿、感蓝的三个单色体全息光栅准确对位并堆叠组成的三片式彩色体全息光栅；或，所述透射式体全息光栅或所述反射式体全息光栅为由感红、感绿、感蓝中任意两种光复用记录在同一区域的体全息光栅以及由感红、感绿、感蓝中任一种单色光记录的体全息光栅准确对位并堆叠组成的两片式彩色体全息光栅。