[发明专利]一种自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置及其近眼显示系统

权利要求书

1.一种自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置，其特征在于，包括第一光学透镜(15)、第一玻璃平板(12)、第二玻璃平板(17)、反射镜(14)、第一体全息光学元件(13)、第二体全息光学元件(16)以及图像显示器(11)；

所述的图像显示器(11)发出的图像信号光依次经过第一玻璃平板(12)和第一体全息光学元件(13)，经过反射镜(14)反射到第一体全息光学元件(13)上，然后经过第一体全息光学元件(13)反射到第一光学透镜(15)，再经过第一光学透镜(15)透射到第二体全息光学元件(16)上，最后由第二体全息光学元件(16)反射进入人眼，另一方面环境光经过第二玻璃平板(17)、第二体全息光学元件(16)透射后进入人眼。

2.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，第一光学透镜为非球面透镜或自由曲面透镜。

3.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，所述第一体全息光学元件(13)贴在第一玻璃平板的后表面(122)上；图像显示器产生的图像信号光经过第一玻璃平板后入射到第一自由体全息光学元件，不满足第一自由体全息光学元件的布拉格条件；

经过反射镜反射到第一自由体全息光学元件上的光线，满足第一自由体全息光学元件的布拉格入射关系。

4.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，所述第二体全息光学元件(16)贴在第二玻璃平板的前后面(171)上

第一光学透镜透射到第二自由体全息光学元件上的光线，满足第二自由体全息光学元件的布拉格入射关系；

环境光经过第二玻璃平板入射到第二体全息光学元件上，不满足第二体全息光学元件的入射关系。

5.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，所述反射镜为非球面反射镜或自由曲面反射镜。

6.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，图像显示器可以为OLED微型显示器、LCOS微型显示器、MicroLED微型显示器。

7.如权利要求1所述的目视光学成像装置，其特征在于，第一玻璃平板(12的前表面(121)和后表面(122)都是平面，第二玻璃平板(17)的前表面(171)和后表面(172)都是平面。

8.一种基于自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置的近眼显示系统，其特征在于，包括两个权利要求1-7任一项所述的基于自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置，且所述的两个基于自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置左右镜像对称。

9.一种权利要求8所述近眼显示系统的近眼显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

在左侧自由曲面-自由体全息型目视光学成像装置中，其图像显示器产生的图像信号光经过第一玻璃平板后入射到第一自由体全息光学元件，由于不满足第一自由体全息光学元件的布拉格条件，光线透过第一自由体全息光学元件，之后经过反射镜再一次反射到第一自由体全息光学元件上，由于满足第一自由体全息光学元件的布拉格入射关系，光线入射到第一自由体全息光学元件上并不会发生透射，而是通过第一自由体全息光学元件将图像反射到第一光学透镜，再经过第一光学透镜透射到第二自由体全息光学元件上，由于入射光线依然满足第二自由体全息光学元件的布拉格入射关系，光线入射到第二自由体全息光学元件上时并不会发生透射，而是经过第二自由体全息光学元件反射进入使用者的眼镜并成像；另一方面，环境光经过第二玻璃平板入射到第二体全息光学元件上，由于不满足第二体全息光学元件的入射关系，光线透过第二体全息光学元件后进入左眼，

右侧目视光学成像装置由于具有与左侧目视光学成像装置同样的构造和工作方式；因此，通过左右两侧镜像对称的两个目视光学成像装置组成的近眼显示系统可以实现光学透射式的双目近眼显示。