AR光学系统和AR显示设备技术方案

本申请提供了一种AR光学系统和AR显示设备，其中，AR光学系统包括：对应于图像源的景深分离结构，景深分离结构用于将图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束；会聚透镜，位于景深分离结构的出射光路上，用于接收多条不同景深的光束并整形；第一半透半反镜，位于会聚透镜远离景深分离结构的一侧，用于将整形后的多条不同景深的光束向一设定方向进行反射；具有预设透反比的凹面镜，位于第一半透半反镜的反射出光方向的一侧，凹面镜的凹面朝向第一半透半反镜，用于将多条不同景深的光束，反射并会聚后透过第一半透半反镜射入设定的观测位置。本申请将图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束，从而产生不同深度的图像，提升用户体验。

Ar optical system and AR display equipment

【技术实现步骤摘要】
AR光学系统和AR显示设备
本申请涉及增强现实
，具体而言，本申请涉及一种AR光学系统和AR显示设备。
技术介绍
AR(AugmentedReality，增强现实)也被称为混合现实，其原理是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。目前，人们可以通过穿戴式设备，如AR眼镜或AR头盔等，与真实世界进行互动。正常人眼在进行视物时，双眼视线的夹角与单眼的对焦深度成一定比例关系，当打破这种关系时，人眼会感觉不舒适，甚至出现头晕恶心的症状，这种现象被作辐辏冲突。由于在传统的AR眼镜或AR头盔中，显示屏通过双眼视差来营造立体的感觉，但是由于双眼对应的显示屏与人眼的距离相同，因此在观看不同深度的立体图像时，单眼的聚焦深度始终为一个平面，与双眼的旋转角度不相符，导致长时间使用出现头晕的症状，严重时更能导致双眼的斜视及弱视等症状。
技术实现思路
本申请针对现有方式的缺点，提出一种AR光学系统和AR显示设备，以解决现有AR设备通过调节双眼视差来实现立体图像而产生辐辏冲突的问题。第一个方面，本申请实施例提供了一种AR光学系统，包括：对应于图像源的景深分离结构，所述景深分离结构用于将所述图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束；会聚透镜，位于所述景深分离结构的出射光路上，用于接收所述多条不同景深的光束并进行整形；第一半透半反镜，位于所述会聚透镜远离所述景深分离结构的一侧，用于将整形后的多条所述不同景深的光束向一设定方向进行反射；具有预设透反比的凹面镜，位于所述第一半透半反镜的反射出光方向的一侧，所述凹面镜的凹面朝向所述第一半透半反镜，用于将多条所述不同景深的光束，反射并会聚后透过所述第一半透半反镜射入设定的观测位置。在一个可能的实现方式中，所述景深分离结构为透反镜组件，所述透反镜组件包括：多个具有预设透反比的半透半反镜单元；多个所述半透半反镜单元间隔布置，用于分别对应不同物距的所述图像源；多个所述半透半反镜单元中，至少部分的所述半透半反镜单元的出射光路朝向所述会聚透镜的入光面；朝向所述会聚透镜的入光面之外的那一部分所述半透半反镜单元的出射光路，经其他的所述半透半反镜单元的透射和/或反射后朝向所述会聚透镜的入光面；多个所述半透半反镜单元用于分别将各自对应的所述图像源射出的光线经反射和/或透射后形成多条所述不同景深的光束并射向述会聚透镜。在一个可能的实现方式中，距离所述会聚透镜最近的所述半透半反镜单元为第一半透半反镜单元，距离所述会聚透镜最远的所述半透半反镜单元为第二半透半反镜单元；位于所述第一半透半反镜单元与所述第二半透半反镜单元之间的所述半透半反镜单元均为第三半透半反镜单元；所述第二半透半反镜单元用于反射对应的第二图像源的第二光线，使得所述第二光线透过各所述第三半透半反镜单元后，被所述第一半透半反镜单元反射至所述会聚透镜的入光面；第N个所述第三半透半反镜单元还用于反射对应的第三图像源的第三光线，使得所述第三光线被所述第一半透半反镜单元反射至所述会聚透镜的入光面；或者，使得所述第三光线透过第N-1至第1个所述第三半透半反镜单元后，被所述第一半透半反镜单元反射至所述会聚透镜的入光面；N为正整数；最靠近所述第一半透半反镜单元的所述第三半透半反镜单元为第1个所述第三半透半反镜单元；所述第一半透半反镜单元还用于将对应的第一图像源的第一光线透射至所述会聚透镜的入光面。在一个可能的实现方式中，靠近所述会聚透镜的所述半透半反镜单元为第一半透半反镜单元，远离所述会聚透镜的所述半透半反镜单元为第二半透半反镜单元；所述第二半透半反镜单元用于反射对应的第二图像源的第二光线，使得所述第二光线被所述第一半透半反镜单元反射至所述会聚透镜的入光面；所述第一半透半反镜单元还用于将对应的第一图像源的第一光线透射至所述会聚透镜的入光面。在一个可能的实现方式中，多个所述半透半反镜单元为平面镜、凹面镜或凸形面镜中的至少一种；和/或，所述第一半透半反镜为平面镜、凹形面镜或凸形面镜中的一种。在一个可能的实现方式中，所述半透半反镜单元的数量为三个。在一个可能的实现方式中，所述景深分离结构为微透镜阵列，所述微透镜阵列与所述会聚透镜平行布置；所述微透镜阵列用于接收所述图像源射出的光线并形成多条所述不同景深的光束射出。在一个可能的实现方式中，所述会聚透镜至少包括非球面透镜；和/或，所述会聚透镜的表面镀有增透膜。在一个可能的实现方式中，所述凹面镜的主光轴与所述会聚透镜的主光轴相交于所述第一半透半反镜。第二个方面，本申请实施例还提供了一种AR显示设备，包括：图像源以及第一个方面所述的AR光学系统，所述AR光学系统中的景深分离结构与所述图像源对应设置。在一个可能的实现方式中，AR显示设备还包括光学系统框架；所述AR光学系统固定在所述光学系统框架上；或者，所述AR光学系统和所述图像源均固定在所述光学系统框架上。本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：本申请实施例提供的AR光学系统及AR显示设备，利用景深分离结构将图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束，由于不同景深的光束对应不同的物距，导致不同像的像距不同，从而形成不同距离的焦面，使得用于能够看到不同深度的图像，以减弱用户在使用时的辐辏冲突，提升用户体验。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例提供的一种AR光学系统和对应图像源的结构示意图；图2为本申请实施例提供的另一种AR光学系统和对应图像源的结构示意图；图3为本申请实施例提供的又一种AR光学系统和对应图像源的结构以及该结构所对应的图像深度示意图。其中：1-第一图像源；2-第三图像源；3-第一半透半反镜单元；4-第三半透半反镜单元；5-会聚透镜；6-凹面镜；7-第一半透半反镜；8-第二图像源；9-第二半透半反镜单元；10-景深分离结构。具体实施方式下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AR光学系统，其特征在于，包括：/n对应于图像源的景深分离结构(10)，所述景深分离结构(10)用于将所述图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束；/n会聚透镜(5)，位于所述景深分离结构(10)的出射光路上，用于接收多条所述不同景深的光束并进行整形；/n第一半透半反镜(7)，位于所述会聚透镜(5)远离所述景深分离结构(10)的一侧，用于将整形后的多条所述不同景深的光束向一设定方向进行反射；/n具有预设透反比的凹面镜(6)，位于所述第一半透半反镜(7)的反射出光方向的一侧，所述凹面镜(6)的凹面朝向所述第一半透半反镜(7)，用于将多条所述不同景深的光束，反射并会聚后透过所述第一半透半反镜(7)射入设定的观测位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种AR光学系统，其特征在于，包括：
对应于图像源的景深分离结构(10)，所述景深分离结构(10)用于将所述图像源射出的光线转换为多条不同景深的光束；
会聚透镜(5)，位于所述景深分离结构(10)的出射光路上，用于接收多条所述不同景深的光束并进行整形；
第一半透半反镜(7)，位于所述会聚透镜(5)远离所述景深分离结构(10)的一侧，用于将整形后的多条所述不同景深的光束向一设定方向进行反射；
具有预设透反比的凹面镜(6)，位于所述第一半透半反镜(7)的反射出光方向的一侧，所述凹面镜(6)的凹面朝向所述第一半透半反镜(7)，用于将多条所述不同景深的光束，反射并会聚后透过所述第一半透半反镜(7)射入设定的观测位置。


2.根据权利要求1所述的AR光学系统，其特征在于，所述景深分离结构(10)为透反镜组件，所述透反镜组件包括：多个具有预设透反比的半透半反镜单元；多个所述半透半反镜单元间隔布置，用于分别对应不同物距的所述图像源；
多个所述半透半反镜单元中，至少部分的所述半透半反镜单元的出射光路朝向所述会聚透镜(5)的入光面；朝向所述会聚透镜(5)的入光面之外的那一部分所述半透半反镜单元的出射光路，经除自身之外的其它所述半透半反镜单元的透射和/或反射后朝向所述会聚透镜(5)的入光面；
多个所述半透半反镜单元用于分别将各自对应的所述图像源射出的光线经反射和/或透射后形成多条所述不同景深的光束并射向述会聚透镜(5)。


3.根据权利要求2所述的AR光学系统，其特征在于，距离所述会聚透镜(5)最近的所述半透半反镜单元为第一半透半反镜单元(3)，距离所述会聚透镜(5)最远的所述半透半反镜单元为第二半透半反镜单元(9)；
位于所述第一半透半反镜单元(3)与所述第二半透半反镜单元(9)之间的所述半透半反镜单元均为第三半透半反镜单元(4)；所述第二半透半反镜单元(9)用于反射对应的第二图像源(8)的第二光线，使得所述第二光线透过各所述第三半透半反镜单元(4)后，被所述第一半透半反镜单元(3)反射至所述会聚透镜(5)的入光面；
第N个所述第三半透半反镜单元(4)还用于反射对应的第三图像源(2)的第三光线，使得所述第三光线被所述第一半透半反镜单元(3)反射至所述会聚透镜(5)的入光面；或者，使得所述第三光线透过第N-1至第1个所述第三半透半反镜单元(4)后，被...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗可，武玉龙，董瑞君，刘亚丽，王晨如，张浩，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11