虚拟现实显示光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种虚拟现实显示光学系统。该虚拟现实显示光学系统包括光源模组、光导模组、空间光调制器和具有将平面波转换为球面波的光调制功能的光学相位调制模组。光导模组包括水平光导和垂直光导。光源模组位于垂直光导的入射光路上，水平光导位于垂直光导的出射光路上，空间光调制器位于水平光导的出射光路上，光学相位调制模组位于空间光调制器的出射光路上。该虚拟现实显示光学系统的空间光调制器无需放置在光学相位调制模组的近焦面处，结构紧凑、体积小、重量轻；及基于视网膜成像原理，能够在整个显示视场范围内清晰成像，近视或远视用户不需要佩戴校正眼镜也可清晰地接收到待显示图像信息。

Virtual reality display optical system

The utility model provides a virtual reality display optical system. The virtual reality shows that the optical system includes the light source module, the light guide module, the spatial light modulator and the optical phase modulation module which has the modulation function of the plane wave to the spherical wave. The optical guide module consists of horizontal and vertical light guides. The light source module is located in the incident light path of vertical optical conduction. The horizontal light guide is located in the vertical light path. The spatial light modulator is located in the exit light path of the horizontal light guide. The optical phase modulation module is located in the exit light path of the spatial light modulator. The virtual reality shows that the spatial light modulator of the optical system does not need to be placed in the near focal plane of the optical phase modulation module, with compact structure, small size and light weight. And based on the retina imaging principle, it can be clearly imaging within the range of the entire display field, and the users of myopia or hyperopia can not wear correction glasses clearly. The image information to be displayed is received.

【技术实现步骤摘要】
虚拟现实显示光学系统
本技术涉及光学显示
，具体而言，涉及一种虚拟现实显示光学系统。
技术介绍
目前虚拟现实显示光学系统一般目视光学系统原理，是将显示屏置于聚焦透镜(如球面透镜或非球面透镜或菲涅尔透镜)的焦面位置，利用基本的几何光学原理，即焦内的点物经透镜后成放大正立的虚像，在用户眼前投射显示屏的放大正立的虚像。采用此方法的虚拟现实显示设备需将显示屏放置在聚焦透镜的近焦面处，体积较大、重量较重佩戴舒适性较差。并且，对于近视或远视用户需要佩戴近视或远视校正眼镜才能看清该虚拟现实显示设备的显示内容，或者需要在该虚拟现实显示设备增加额外的调焦镜片才能使近视或远视用户不佩戴近视或远视校正眼镜也能看清该虚拟现实显示设备的显示内容。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种体积小、重量轻且能使近视或远视用户不佩戴校正眼镜也能看清显示内容的虚拟现实显示光学系统，以解决上述问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：本技术较佳实施例提供一种虚拟现实显示光学系统，包括：光源模组、光导模组、空间光调制器和具有平面波转换为球面波的光调制功能的光学相位调制模组，所述光导模组包括水平光导和垂直光导；所述光源模组位于所述垂直光导的入射光路上，所述水平光导位于所述垂直光导的出射光路上，所述空间光调制器位于所述水平光导的出射光路上，所述光学相位调制模组位于所述空间光调制器的出射光路上；所述光源模组提供的准直或近准直照明光束分别经过所述垂直光导和水平光导进行垂直方向和水平方向地传输与扩展后，形成准直宽光束或近准直宽光束，所述空间光调制器根据待显示图像信息对所述准直宽光束或近准直宽光束进行光能量的像素级地调制，得到与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束，所述光学相位调制模组对所述与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束进行会聚在人眼视网膜上直接成像。可选地，所述光源模组包括光发射单元、光准直器、光合束器、耦合光纤和准直镜组。可选地，所述光源模组还包括消散斑器件。可选地，所述水平光导包括至少两个的倾斜棱镜，或者包括至少两个倾斜排列的可透可反平面镜。可选地，所述水平光导由反射元件和衍射元件构成，所述衍射元件位于所述反射元件和空间光调制器之间。可选地，所述水平光导还包括可透可反层，所述可透可反层位于所述反射元件和衍射元件之间。可选地，所述水平光导由基底和衍射元件构成，所述基底远离衍射元件的一侧起反射作用。可选地，所述空间光调制器为透射式的或反射式的。可选地，所述光学相位调制模组包括连续面型透镜、衍射光学元件或液晶透镜中至少一种。可选地，所述虚拟现实显示光学系统还包括缩小光束出射角度的角控微结构元件。本技术提供的虚拟现实显示光学系统通过对光源模组、光导模组、空间光调制器和光学相位调制模组的巧妙集成与设计，使得空间光调制器(显示屏)无需放置在光学相位调制模组(聚焦透镜)的近焦面处，结构更紧凑、体积更小、重量更轻，佩戴更舒适；及基于视网膜成像原理，能够在整个显示视场范围内清晰成像，对于近视或远视用户而言不需要佩戴近视或远视校正眼镜都可清晰地接收到待显示图像信息。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术较佳实施例提供的一种虚拟现实显示光学系统的结构示意图。图2为本技术较佳实施例提供的一种光源模组的结构示意图。图3为本技术较佳实施例提供的一种水平光导的结构示意图。图4为本技术较佳实施例提供的另一种水平光导的结构示意图。图5为图4所示的水平光导对光线进行传输和扩展的原理图。图6为本技术较佳实施例提供的另一种水平光导的结构示意图。图7为图6所示的水平光导对光线进行传输和扩展的原理图。图8为本技术较佳实施例提供的另一种水平光导的结构示意图。图9为待显示图像的显示区域与图1所示的光导模组的结构关系图。图10为非矩形的待显示图像显示区域的尺寸示意图。图11本技术较佳实施例提供的一种虚拟现实显示光学系统与传统虚拟现实显示光学系统的对比图。图12当对光学相位调制模组施加同一电压或电流时，虚拟图像存在色差的原理图。图13为本技术较佳实施例提供的另一种虚拟现实显示光学系统的结构示意图。图14为本技术较佳实施例提供的另一种虚拟现实显示光学系统的结构示意图。图15为本技术较佳实施例提供的另一种虚拟现实显示光学系统的结构示意图。图标:1-虚拟现实显示光学系统；10-光源模组；20-光导模组；30-空间光调制器；40-光学相位调制模组；11-光发射单元；12-光准直器；13-光合束器；14-耦合光纤；15-准直镜组；16-消散斑器件；21-垂直光导；22-水平光导；221-倾斜棱镜；222-可透可反平面镜；223-反射元件；224-衍射元件；225-可透可反层；226-基底；50-角控微结构元件；60-红外发射装置；70-红外摄像模组。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。请参考图1，图1为本技术实施例提供的一种虚拟现实显示光学系统1的结构示意图。如图1所示，所述虚拟现实显示光学系统1包括：光源模组10、光导模组20、空间光调制器30和光学相位调制模组40。光源模组10位于光导模组20的入射光路上，为光导模组20提供准直或近准直照明光束。可选地，请参阅图2，在本实施例中，光源模组10包括光发射单元11、光准直器12、光合束器13、耦合光纤14和准直镜组15。光发射单元11可以采用激光光源、LED光源等。可选的，在本实施例中，该光发射单元11为LD激光光源，如激光发生装置。该激光发射装置可以包快红色激光发射单元11、绿色激光发生单元和蓝色激光发射单元11。在其它实施方式中，激光发生装置中各个激光发生单元的颜色可以根据实际需要进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。光准直器12可以选用公知技术中的为光学准直透镜，用于缩小由激光发生装置发射的光束的发散角。光合束器13可以选用公知技术中的合光棱镜，在此不做具体说明。耦合光纤14可以是多模光纤或单模光纤。耦合光纤14的输入端可以熔融球透镜，用于增大耦合光纤14能够耦合的激光光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟现实显示光学系统，其特征在于，包括：光源模组、光导模组、空间光调制器和具有平面波转换为球面波的光调制功能的光学相位调制模组，所述光导模组包括水平光导和垂直光导；所述光源模组位于所述垂直光导的入射光路上，所述水平光导位于所述垂直光导的出射光路上，所述空间光调制器位于所述水平光导的出射光路上，所述光学相位调制模组位于所述空间光调制器的出射光路上；所述光源模组提供的准直或近准直照明光束分别经过所述垂直光导和水平光导进行垂直方向和水平方向地传输与扩展后，形成准直宽光束或近准直宽光束，所述空间光调制器根据待显示图像信息对所述准直宽光束或近准直宽光束进行光能量的像素级地调制，得到与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束，所述光学相位调制模组对所述与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束进行会聚在人眼视网膜上直接成像。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实显示光学系统，其特征在于，包括：光源模组、光导模组、空间光调制器和具有平面波转换为球面波的光调制功能的光学相位调制模组，所述光导模组包括水平光导和垂直光导；所述光源模组位于所述垂直光导的入射光路上，所述水平光导位于所述垂直光导的出射光路上，所述空间光调制器位于所述水平光导的出射光路上，所述光学相位调制模组位于所述空间光调制器的出射光路上；所述光源模组提供的准直或近准直照明光束分别经过所述垂直光导和水平光导进行垂直方向和水平方向地传输与扩展后，形成准直宽光束或近准直宽光束，所述空间光调制器根据待显示图像信息对所述准直宽光束或近准直宽光束进行光能量的像素级地调制，得到与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束，所述光学相位调制模组对所述与待显示图像像素点对应的准直细光束或近准直细光束进行会聚在人眼视网膜上直接成像。2.根据权利要求1所述的虚拟现实显示光学系统，其特征在于，所述光源模组包括光发射单元、光准直器、光合束器、耦合光纤和准直镜组。3.根据权利要求2所述的虚拟现实显示光学系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳创维新世界科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44