一种增强现实显示系统的制作方法

本发明实施例涉及光学，尤其涉及一种增强现实显示系统。

背景技术：

1、增强现实(augmented reality，"ar")技术是一种利用投影系统产生虚拟图像以及真实世界的信息叠加来增加用户对现实世界感知的技术，增强现实显示技术，综合了计算机图形技术，计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。ar技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等诸多领域。

2、然而在现有的增强显示系统中，使用的光学元件数目较多，同时系统较为复杂，不易减轻装置的体积，整体装置较重，导致用户体验下降。在保证大视角的前提下，为了改善用户体验，小型化和轻量化是ar显示设备亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种增强现实显示系统，以实现降低系统体积，提升用户使用体验。

2、本发明实施例提供了一种增强现实显示系统，包括：第一棱镜、第二棱镜、第一显示单元和第二显示单元；

3、所述第一棱镜至少包括第一光学面、第二光学面和第三光学面；

4、所述第二棱镜至少包括第四光学面、第五光学面和第六光学面；

5、所述第二光学面与所述第四光学面形成胶合面；

6、所述第三光学面与所述第五光学面平行；

7、所述第一显示单元用于出射第一成像光束，所述第一光学面位于所述第一成像光束的传播路径上；

8、所述第二显示单元用于出射第二成像光束，所述第六光学面位于所述第二成像光束的传播路径上；

9、所述第一成像光束依次经过所述第一棱镜、所述胶合面和所述第二棱镜后在所述胶合面发生透射形成第一出射光束；

10、所述第二成像光束依次经过所述第二棱镜、所述胶合面和所述第一棱镜后在所述胶合面发生反射形成第二出射光束；

11、环境光依次经过所述第二棱镜和所述第一棱镜透射后形成第三出射光束；

12、所述第一出射光束和所述第二出射光束进入用户眼睛形成虚拟图像，所述第三出射光束进入用户眼睛形成实物图像。

13、可选的，所述第一成像光束经所述第一光学面入射至所述第一棱镜，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后入射至所述第六光学面，经所述第六光学面反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第五光学面，经所述第五光学面反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第一出射光束进入用户眼睛。

14、所述第二成像光束经所述第六光学面入射至所述第二棱镜，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后入射至所述第一光学面，经所述第一光学面反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第二出射光束进入用户眼睛。

15、可选的，所述第一棱镜还包括第七光学面，所述第七光学面分别与所述第一光学面和所述第二光学面邻接，且所述第七光学面与所述第三光学面平行；

16、所述第一成像光束经所述第一光学面入射至所述第一棱镜，经所述第七光学面全反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后入射至所述第六光学面，经所述第六光学面反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第五光学面，经所述第五光学面反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第一出射光束进入用户眼睛。

17、所述第二成像光束经所述第六光学面入射至所述第二棱镜，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后入射至所述第七光学面，经所述第七光学面全反射后入射至所述第一光学面，经所述第一光学面反射后入射至所述第七光学面，经所述第七光学面全反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第二出射光束进入用户眼睛。

18、可选的，所述第二棱镜还包括第八光学面，所述第八光学面分别与所述第四光学面和所述第六光学面邻接，且所述第八光学面与所述第五光学面平行；

19、所述第一成像光束经所述第一光学面入射至所述第一棱镜，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后入射至所述第八光学面，经所述第八光学面全反射后入射至所述第六光学面，经所述第六光学面反射后入射至所述第八光学面，经所述第八光学面全反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第五光学面，经所述第五光学面反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第一出射光束进入用户眼睛。

20、所述第二成像光束经所述第六光学面入射至所述第二棱镜，经所述第八光学面全反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后入射至所述第一光学面，经所述第一光学面反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第二出射光束进入用户眼睛。

21、可选的，所述第一棱镜还包括第九光学面，所述第二棱镜还包括第十光学面，所述第九光学面分别与所述第一光学面和所述第二光学面邻接，所述第十光学面分别与所述第四光学面和所述第六光学面邻接，且所述第九光学面和所述第三光学面平行，所述第十光学面与所述第五光学面平行；

22、所述第一成像光束经所述第一光学面入射至所述第一棱镜，经所述第九光学面全反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后入射至所述第十光学面，经所述第十光学面全反射后入射至所述第六光学面，经所述第六光学面反射后入射至所述第十光学面，经所述第十光学面全反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第五光学面，经所述第五光学面反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第一出射光束进入用户眼睛。

23、所述第二成像光束经所述第六光学面入射至所述第二棱镜，经所述第十光学面全反射后入射至所述第五光学面，经所述第五光学面全反射后经所述胶合面透射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后入射至所述第九光学面，经所述第九光学面全反射后入射至所述第一光学面，经所述第一光学面反射后入射至所述第九光学面，经所述第九光学面全反射后入射至所述第三光学面，经所述第三光学面全反射后经所述胶合面反射至所述第三光学面，经所述第三光学面透射，形成所述第二出射光束进入用户眼睛。

24、可选的，所述第一光学面包括非球面表面，所述第一光学面朝向所述第一显示单元一侧凸起；

25、所述第二光学面、所述第三光学面、所述第四光学面和所述第五光学面均包括平面；

26、所述第六光学面包括球面表面、非球面表面或者平面。

27、可选的，所述第一光学面表面设置有第一光学膜，所述第一光学膜用于透射所述第一成像光束，且反射所述第二成像光束；

28、所述第六光学面设置有第二光学膜，所述第二光学膜用于透射所述第二成像光束，且反射所述第一成像光束。

29、可选的，所述第二光学面和/或所述第四光学面表面设置有第三光学膜；

30、所述第三光学膜用于透射从所述第一棱镜侧入射的所述第一成像光束、反射从所述第二棱镜侧入射的所述第一成像光束以及透射从所述第二棱镜侧入射的所述第一成像光束，还用于透射从所述第二棱镜侧入射的所述第二成像光束以及反射从所述第一棱镜侧入射的所述第二成像光束；

31、所述第五光学面设置有第四光学膜；所述第四光学膜用于反射第一成像光束或第二成像光束。

32、可选的，所述第一棱镜的厚度为2～12mm，所述第二棱镜的厚度为2～12mm；所述第三光学面的长度为10～25mm；所述第五光学面的长度为8～25mm。

33、可选的，所述第一显示单元和所述第二显示单元均包括液晶显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器、微型发光二极管显示器、反射式显示器、衍射式光源、投影器、光束发生器、激光器以及光调制器中的至少一种。

34、本发明提供了一种增强现实显示系统，该增强现实显示系统包括：第一棱镜、第二棱镜、第一显示单元和第二显示单元；第一棱镜至少包括第一光学面、第二光学面和第三光学面；第二棱镜至少包括第四光学面、第五光学面和第六光学面；第二光学面与第四光学面形成胶合面；第三光学面与第五光学面平行；第一显示单元用于出射第一成像光束，第一光学面位于第一成像光束的传播路径上；第二显示单元用于出射第二成像光束，第六光学面位于第二成像光束的传播路径上；第一成像光束依次经过第一棱镜、胶合面和第二棱镜后在胶合面发生透射形成第一出射光束；第二成像光束依次经过第二棱镜、胶合面和第一棱镜后在胶合面发生反射形成第二出射光束；环境光依次经过第二棱镜和第一棱镜透射后形成第三出射光束；第一出射光束和第二出射光束进入用户眼睛形成虚拟图像，第三出射光束进入用户眼睛形成实物图像，通过第一显示单元和第二显示单元出射的成像光束经第一棱镜和第二棱镜进行光路调节，形成第一出射光束和第二出射光束，以及环境光经第一棱镜和第二棱镜形成第三出射光束，第一出射光束、第二出射光束和第三出射光束相叠加在用户眼睛处呈现图像显示，同时有效降低系统的整体体积，提高用户使用体验。