CN112859335A - 基于空间光调制器的变焦光学系统 - Google Patents

基于空间光调制器的变焦光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112859335A
CN112859335A CN202110032152.XA CN202110032152A CN112859335A CN 112859335 A CN112859335 A CN 112859335A CN 202110032152 A CN202110032152 A CN 202110032152A CN 112859335 A CN112859335 A CN 112859335A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light modulator
spatial light
optical system
zoom optical
image source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110032152.XA
Other languages
English (en)
Inventor
伍志军
孙立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Quli Information Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Quli Information Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Quli Information Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Quli Information Technology Co Ltd
Priority to CN202110032152.XA priority Critical patent/CN112859335A/zh
Publication of CN112859335A publication Critical patent/CN112859335A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本申请提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统，包括：图像源；空间光调制器，用于汇聚或发散或平面反射光线；和至少一组透镜组件，位于所述空间光调制器与人眼之间的光路中和/或位于所述空间光调制器与所述图像源之间的光路中。在本申请中，能够利用空间光调制器状态的改变进而改变光路的系统焦距，从而使人眼观察到多个虚拟物体深度。

Description

基于空间光调制器的变焦光学系统
技术领域
本申请涉及光学系统技术领域，尤其涉及一种基于空间光调制器的变焦光学系统。
背景技术
常见的虚拟现实(VR)或增强现实(AR)光学系统只能提供一个固定的虚像距离，而人眼在现实世界中看到的事物是有不同距离(深度)的，两者的差别是造成虚拟现实(VR)或增强现实(AR)系统眩晕感的重要因素。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统，能够利用空间光调制器状态的改变进而改变光路的系统焦距，从而使人眼观察到多个虚拟物体深度。
本申请一方面提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统，包括：
图像源；
空间光调制器，用于汇聚或发散或平面反射光线；
和至少一组透镜组件，位于所述空间光调制器与人眼之间的光路中和/或位于所述空间光调制器与所述图像源之间的光路中。
进一步的，还包括至少一个反射镜，用于减少光学系统的总体尺寸。
进一步的，所述透镜组件包括至少一片透镜。
进一步的，所述透镜组件还包括反射镜和/或偏振器件。
进一步的，所述反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。
进一步的，所述空间光调制器为反射式空间光调制器。
进一步的，所述图像源为液晶显示器或硅基液晶或有机发光半导体。
本申请另一方面提供一种显示装置，包括变焦光学系统。
在本申请实施例中，由于采用上述技术方案，通过控制空间光调制器的参数，快速改变光学系统的焦距值。本申请利用空间光调制器状态的改变进而改变光路的系统焦距，从而使人眼观察到多个虚拟物体深度。与其他多焦点深度技术相比，本申请提供的方案整个光学系统中无运动部件，可靠性高、结构简单，而且响应速度极快，很契合虚拟现实或增强现实的使用需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统的示意图；
图2为本申请一实施例提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统的示意图；
图3为本申请又一实施例提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统的示意图
其中：1-图像源；2-空间光调制器；3-透镜组件；31-第一透镜组件；32-第二透镜组件；33-第三透镜组件；4-人眼；5-反射镜。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
如图1所示，本申请提供一种基于空间光调制器的变焦光学系统，包括：
图像源；
空间光调制器，用于汇聚或发散或平面反射光线；
和至少一组透镜组件，位于所述空间光调制器与人眼之间的光路中和/或位于所述空间光调制器与所述图像源之间的光路中。
还包括至少一个反射镜，所述反射镜用于减少光学系统的总体尺寸，所述反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。
所述空间光调制器为反射式空间光调制器。通过控制所述空间光调制器的参数，可以使所述空间光调制器达到汇聚或发散或平面反射光线的目的，起到类似于凹面反射镜或凸面发射镜或平面反射镜的作用，进而改变整个光路的系统焦距。空间光调制器利用液晶对光线相位的时延效应，可以改变入射光的相位，进而达到汇聚光线等目的
所述透镜组件包括至少一片透镜，还可以包括反射镜和/或偏振器件。所述透镜组件不限于反射镜和/或偏振器件或其他类型光学元件。
所述图像源可以是液晶显示器(LCD)、硅基液晶(LCOS)、有机发光半导体(OLED)，或其他类型的显示器。
本申请另一方面提供一种显示装置，包括变焦光学系统
如图2所示，本申请一实施例提供一种变焦光学系统，包括依次设置的人眼、第一透镜组件、空间光调制器、第二透镜组件和图像源。
图像源射出的光线先穿过第二成像透镜组，然后经空间光调制器反射到达第一成像透镜组，之后到达人眼或其他光学组件。通过控制空间光调制器的参数，可以使空间光调制器达到汇聚或发散或平面反射光线的目的，起到类似于凹面反射镜或凸面发射镜或平面反射镜的作用，进而改变整个光路的系统焦距，呈现在人眼的效果就是虚像距离(即虚拟物体深度)可不断变化。
如图3所示，本申请又一实施例提供一种变焦光学系统，包括依次设置的人眼、第一透镜组件、空间光调制器、第二透镜组件、反射镜、第三透镜组件和图像源。
由于采用上述技术方案，通过控制空间光调制器的参数，快速改变光学系统的焦距值。本申请利用空间光调制器状态的改变进而改变光路的系统焦距，从而使人眼观察到多个虚拟物体深度。与其他多焦点深度技术相比，本申请提供的方案整个光学系统中无运动部件，可靠性高、结构简单，而且响应速度极快，很契合虚拟现实或增强现实的使用需求。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。虽然诸如“第一”、“第二”等的术语可以用于描述各种部件，但是这些部件不应限于上述术语。上述术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，包括：
图像源；
空间光调制器，用于汇聚或发散或平面反射光线；
和至少一组透镜组件，位于所述空间光调制器与人眼之间的光路中和/或位于所述空间光调制器与所述图像源之间的光路中。
2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，还包括至少一个反射镜，用于减少光学系统的总体尺寸。
3.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，所述透镜组件包括至少一片透镜。
4.根据权利要求1或3所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，所述透镜组件还包括反射镜和/或偏振器件。
5.根据权利要求2所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，所述反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。
6.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，所述空间光调制器为反射式空间光调制器。
7.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的变焦光学系统，其特征在于，所述图像源为液晶显示器或硅基液晶或有机发光半导体。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～7任一所述的变焦光学系统。
CN202110032152.XA 2021-01-11 2021-01-11 基于空间光调制器的变焦光学系统 Pending CN112859335A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110032152.XA CN112859335A (zh) 2021-01-11 2021-01-11 基于空间光调制器的变焦光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110032152.XA CN112859335A (zh) 2021-01-11 2021-01-11 基于空间光调制器的变焦光学系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112859335A true CN112859335A (zh) 2021-05-28

Family

ID=76002512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110032152.XA Pending CN112859335A (zh) 2021-01-11 2021-01-11 基于空间光调制器的变焦光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112859335A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135973A1 (en) * 2001-05-10 2004-07-15 Torbjorn Gustafsson Display device with multiple focal planes
CN106249412A (zh) * 2015-06-15 2016-12-21 三星电子株式会社 头戴式显示器装置
US20190384059A1 (en) * 2016-11-30 2019-12-19 Jaguar Land Rover Limited Multi-depth display system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040135973A1 (en) * 2001-05-10 2004-07-15 Torbjorn Gustafsson Display device with multiple focal planes
CN106249412A (zh) * 2015-06-15 2016-12-21 三星电子株式会社 头戴式显示器装置
US20190384059A1 (en) * 2016-11-30 2019-12-19 Jaguar Land Rover Limited Multi-depth display system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7478773B2 (ja) ウェアラブルヘッドアップディスプレイにおけるアイボックス拡張のためのシステム、機器、及び方法
US10989922B2 (en) Augmented reality optics system with pin mirror
US9964768B2 (en) Head mounted display using spatial light modulator to generate a holographic image
US8582206B2 (en) Laser-scanning virtual image display
US8773599B2 (en) Near-to-eye display with diffraction grating that bends and focuses light
US20180172981A1 (en) Wearable display
US20180149869A1 (en) Apparatus and Method for Near Eye Display
US20130009853A1 (en) Eye-glasses mounted display
US20130250430A1 (en) Increasing field of view of reflective waveguide
US9971150B1 (en) Compact display engine with MEMS scanners
WO2019113371A1 (en) Compact multi-color beam combiner using a geometric phase lens
JP2018533062A (ja) 広視野ヘッドマウントディスプレイ
WO2014209431A1 (en) Wearable display
JP7093729B2 (ja) シースルー表示システム
CN105158903B (zh) 显示器
JP2003241100A5 (zh)
CN108803020A (zh) 一种近眼显示系统及头戴显示设备
CN110832383A (zh) 用于数据眼镜的投影装置、数据眼镜及用于改进光束的对称性和/或减小光束的直径的方法
CN113376837A (zh) 近眼显示光学系统、近眼显示设备及方法
KR20200108666A (ko) 영상의 횡이동이 가능한 디스플레이 장치
CN112859335A (zh) 基于空间光调制器的变焦光学系统
KR20210042746A (ko) 투시형 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 안경형 증강 현실 장치
CN108333776B (zh) 近眼显示光学模组及近眼显示系统
CN110646939A (zh) 增强现实眼镜及光学处理方法
CN109477965B (zh) 一种轻薄共光轴方向的自由曲面的光学成像系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210528

RJ01 Rejection of invention patent application after publication