[发明专利]一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统

说明书

本发明公开了一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统，包括光源，用于出射发散光至所述空间光调制器上；计算机，用于根据目标二维图像数据或三维图像数据计算空间光调制器上需要加载的全息图，并将所述全息图发送至空间光调制器；空间光调制器，用于根据接收的全息图对照射到其上的发散光进行调制，在空间设定位置输出二维图像光场或三维图像光场；合束镜，用于会聚所述二维图像光场或三维图像光场。该系统简化了光学结构，增大了视场角和出瞳大小，增强了系统的可靠性，可实现实时动态单色或彩色全息二维图像光场或三维图像光场的显示，图像的像差矫正等功能。

技术领域

本发明属于近眼显示领域，具体涉及一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统。

背景技术

目前近眼显示系统已广泛应用于军事、工业、医疗和运动等方面。由于能够将数字信息投到人们的眼睛中而不妨碍真实世界的感官，可透视的近眼显示系统被认为是一个能够极大的改变人们获取和接受信息习惯的产品，因而在消费市场上有着广阔的前景。目前市场上主流近眼显示设备的三维显示技术大都是基于双目视差图像的立体显示技术，不可避免的存在汇聚(双眼观看物体同一点，两只眼睛的视轴汇聚于一点)和聚焦的冲突问题，即人眼观看的屏幕位置(人眼会聚点位置)和立体图像的实际深度位置不一致，使得人眼在长时间观看后产生晕眩、恶心等生理反应。

空间光调制器是一种能够对空间光束进行调制的器件，用于将待处理的原始信息处理成所要求的形式。空间光调制器由一系列独立的单元组成，其每个单元可以通过输入电信号或光信号对系统的光信号进行调制，并根据控制输入信号改变其自身的光学特性，从而实现对空间光波的调制，这些单元也称为像素。

发明内容

为克服现有传统近眼显示系统光学系统结构复杂、体积庞大、无法解决汇聚与聚焦调节冲突，实现真正的三维显示的缺点，本发明提供了一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统。

本发明的实施方式提供了一种基于空间光调制器的全息光场大视域大出瞳的近眼显示系统，包括：

光源，用于出射发散光至所述光学调制器上；

计算机，用于根据目标二维图像数据或三维图像数据计算空间光调制器上需要加载的全息图，并将所述全息图发送至空间光调制器；还用于对于动态显示，对二维视频序列或三维动态模型实时计算每个时刻的全息图并实时发送至空间光调制器；

空间光调制器，用于根据接收的全息图对照射到其上的发散光进行调制后，在空间某个设计位置形成目标二维图像光场或者三维图像光场；还用于对于动态显示，空间光调制器实时接收计算机传输来的全息图，实时对照到其上的发散光进行调制，在空间设计位置形成动态的目标二维图像光场或三维图像光场；

合束镜，用于会聚所述目标二维图像光场或三维图像光场。

在本发明实施方式提供的近眼显示系统中，所述计算机根据目标二维图像数据或三维图像数据计算用于空间光调制器显示的全息图，并根据该全息图通过电信号控制所述空间光调制器对入射照明光进行调制，实现二维图像显示或三维图像显示、图像像差的校正等功能后输出目标二维图像或三维图像的全息二维或三维光场，最终目标二维图像光场或三维光场被眼睛接收成像以实现全息二维或三维显示。对于实时动态显示，计算机实时计算二维视频或三维动态目标每个时刻的全息图，实时传输至空间光调制器，对照明至空间光调制器上的光场实时调制，在空间设计位置形成动态二维图像光场或三维光场。

作为优选，所述光源为单色激光光源阵列、时序彩色激光光源阵列、单芯片单色led光源阵列或时序单芯片彩色led光源阵列。