[發明專利]基于AR的全息頭戴顯示系統、方法和全息頭戴

有效

• 申請號: 202111168613.2
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113608356B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 吳太暉;王海軍;楊曉輝;王洪磊;劉少權;孟繁悅;朱偉
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅嵐

1.一種基于AR的全息頭戴顯示系統，其特征在于，包括：處理器模塊、數據采集模塊、全息計算模塊、增強現實全息顯示模塊、存儲模塊和電源模塊，其中，

所述處理器模塊分別與所述數據采集模塊和所述全息計算模塊相連，所述全息計算模塊與所述增強現實全息顯示模塊相連；

所述數據采集模塊，用于采集全息頭戴所處環境的監測數據；

所述處理器模塊，用于對所述監測數據進行圖形化處理，以生成環境監測圖；

所述全息計算模塊，用于根據所述環境監測圖生成多張全息圖；

所述增強現實全息顯示模塊，用于接收所述全息計算模塊發送的所述多張全息圖，并將所述多張全息圖和現實環境信息進行疊加，以生成增強現實全息圖，并將所述增強現實全息圖進行顯示；

所述存儲模塊與所述處理器模塊相連，用于存儲所述監測數據和/或所述環境監測圖；

所述電源模塊分別與所述處理器模塊、所述數據采集模塊、所述全息計算模塊、所述增強現實全息顯示模塊和所述存儲模塊相連，用于為所述處理器模塊、所述數據采集模塊、所述全息計算模塊、所述增強現實全息顯示模塊和所述存儲模塊提供電能；

所述監測數據包括所述全息頭戴的定位信息、所述全息頭戴的姿態角、礦井深度、礦井風速、礦井瓦斯濃度、礦井溫濕度、礦井噪音、礦井粉塵濃度和礦井煙霧濃度中的多種，所述多張全息圖包括紅光分量全息圖、綠光分量全息圖和藍光分量全息圖；

所述增強現實全息顯示模塊，包括：衍射光學組件、分束器、光源組件、同步控制器和空間光調制器，其中，

所述同步控制器分別與所述光源組件和所述空間光調制器相連，用于控制所述空間光調制器依次加載所述多張全息圖，并控制所述光源組件提供與所述空間光調制器當前加載的全息圖的顏色分量所對應顏色的平行光；

所述分束器，用于將所述平行光反射在所述空間光調制器的表面；

所述空間光調制器，用于通過當前加載的全息圖對所述平行光進行調制，以生成虛擬環境監測信息，并通過所述表面反射所述虛擬環境監測信息對應的光波，其中，所述光波經過所述分束器透射作用照射在所述衍射光學組件；

所述衍射光學組件，用于將所述光波和所述現實環境信息對應的自然光進行疊加，以生成所述增強現實全息圖，并將所述增強現實全息圖進行顯示。

2.根據權利要求1所述的基于AR的全息頭戴顯示系統，其特征在于，所述光源組件包括白光LED燈、色輪和透鏡組，其中，

所述白光LED燈、所述色輪、所述透鏡組和所述分束器依次設置在一條直線上，所述空間光調制器設置在所述分束器的下方，所述衍射光學組件設置在所述分束器的上方，其中，所述空間光調制器、所述分束器和所述衍射光學組件依次設置在另一條直線上。

3.根據權利要求2所述的基于AR的全息頭戴顯示系統，其特征在于，所述衍射光學組件包括多個輸入衍射光學元件、多個輸出衍射光學元件和多個平板波導元件，其中，

所述多個輸入衍射光學元件包括藍光輸入衍射光學元件、綠光輸入衍射光學元件和紅光輸入衍射光學元件；

所述多個輸出衍射光學元件包括藍光輸出衍射光學元件、綠光輸出衍射光學元件和紅光輸出衍射光學元件；

所述多個平板波導元件包括第一平板波導元件、第二平板波導元件和第三平板波導元件。

4.根據權利要求1所述的基于AR的全息頭戴顯示系統，其特征在于，所述全息計算模塊，具體用于：

獲取衍射距離；

根據所述衍射距離確定全息計算策略；

根據所述全息計算策略對所述環境監測圖進行處理，以生成所述多張全息圖。