[發明專利]AR光學系統和AR顯示設備

在審

• 申請號: 202010172569.1
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111338081A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 栗可;武玉龍;董瑞君;劉亞麗;王晨如;張浩
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司;北京京東方光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B30/27
• 代理公司: 北京市立方律師事務所 11330
• 代理人: 張筱寧;宋海斌

本申請提供了一種AR光學系統和AR顯示設備，其中，AR光學系統包括：對應于圖像源的景深分離結構，景深分離結構用于將圖像源射出的光線轉換為多條不同景深的光束；會聚透鏡，位于景深分離結構的出射光路上，用于接收多條不同景深的光束并整形；第一半透半反鏡，位于會聚透鏡遠離景深分離結構的一側，用于將整形后的多條不同景深的光束向一設定方向進行反射；具有預設透反比的凹面鏡，位于第一半透半反鏡的反射出光方向的一側，凹面鏡的凹面朝向第一半透半反鏡，用于將多條不同景深的光束，反射并會聚后透過第一半透半反鏡射入設定的觀測位置。本申請將圖像源射出的光線轉換為多條不同景深的光束，從而產生不同深度的圖像，提升用戶體驗。

技術領域

本申請涉及增強現實技術領域，具體而言，本申請涉及一種AR光學系統和AR顯示設備。

背景技術

AR(Augmented Reality，增強現實)也被稱為混合現實，其原理是通過電腦技術，將虛擬的信息應用到真實世界，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。目前，人們可以通過穿戴式設備，如AR眼鏡或AR頭盔等，與真實世界進行互動。

正常人眼在進行視物時，雙眼視線的夾角與單眼的對焦深度成一定比例關系，當打破這種關系時，人眼會感覺不舒適，甚至出現頭暈惡心的癥狀，這種現象被作輻輳沖突。

由于在傳統的AR眼鏡或AR頭盔中，顯示屏通過雙眼視差來營造立體的感覺，但是由于雙眼對應的顯示屏與人眼的距離相同，因此在觀看不同深度的立體圖像時，單眼的聚焦深度始終為一個平面，與雙眼的旋轉角度不相符，導致長時間使用出現頭暈的癥狀，嚴重時更能導致雙眼的斜視及弱視等癥狀。

發明內容

本申請針對現有方式的缺點，提出一種AR光學系統和AR顯示設備，以解決現有AR設備通過調節雙眼視差來實現立體圖像而產生輻輳沖突的問題。

第一個方面，本申請實施例提供了一種AR光學系統，包括：

對應于圖像源的景深分離結構，所述景深分離結構用于將所述圖像源射出的光線轉換為多條不同景深的光束；

會聚透鏡，位于所述景深分離結構的出射光路上，用于接收所述多條不同景深的光束并進行整形；

第一半透半反鏡，位于所述會聚透鏡遠離所述景深分離結構的一側，用于將整形后的多條所述不同景深的光束向一設定方向進行反射；

具有預設透反比的凹面鏡，位于所述第一半透半反鏡的反射出光方向的一側，所述凹面鏡的凹面朝向所述第一半透半反鏡，用于將多條所述不同景深的光束，反射并會聚后透過所述第一半透半反鏡射入設定的觀測位置。

在一個可能的實現方式中，所述景深分離結構為透反鏡組件，所述透反鏡組件包括：多個具有預設透反比的半透半反鏡單元；多個所述半透半反鏡單元間隔布置，用于分別對應不同物距的所述圖像源；

多個所述半透半反鏡單元中，至少部分的所述半透半反鏡單元的出射光路朝向所述會聚透鏡的入光面；朝向所述會聚透鏡的入光面之外的那一部分所述半透半反鏡單元的出射光路，經其他的所述半透半反鏡單元的透射和/或反射后朝向所述會聚透鏡的入光面；多個所述半透半反鏡單元用于分別將各自對應的所述圖像源射出的光線經反射和/或透射后形成多條所述不同景深的光束并射向述會聚透鏡。

在一個可能的實現方式中，距離所述會聚透鏡最近的所述半透半反鏡單元為第一半透半反鏡單元，距離所述會聚透鏡最遠的所述半透半反鏡單元為第二半透半反鏡單元；位于所述第一半透半反鏡單元與所述第二半透半反鏡單元之間的所述半透半反鏡單元均為第三半透半反鏡單元；

所述第二半透半反鏡單元用于反射對應的第二圖像源的第二光線，使得所述第二光線透過各所述第三半透半反鏡單元后，被所述第一半透半反鏡單元反射至所述會聚透鏡的入光面；