[发明专利]基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置和显示方法

权利要求书

1.一种基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于：包括点光源(100)、准直透镜(110)、反射镜(120)、反射镜旋转系统(130)、分束器(140)、空间光调制器(150)、中继光学系统(160)、总控制器(170)，构成虚拟现实式全息近眼显示装置；其中：

点光源(100)用于提供照明光；

准直透镜(110)的前焦面设有点光源(100)，用于产生宽光束平行光；

反射镜(120)将平行光进行反射，其与反射镜旋转系统(130)相连；

反射镜旋转控制系统(130)，用于控制反射镜(120)进行二维旋转，该反射镜旋转系统(130)与总控制器(170)连接；

分束器(140)将准直透镜(110)准直的平行光反射照射到空间光调制器的有效工作区域上；

空间光调制器(150)对照射在上面的不同角度平行光进行衍射调制，其与总控制器(170)相连接；

中继光学系统(160)将空间光调制器成像到人眼瞳孔附近，保证空间光调制器和人眼瞳孔面基本成共轭关系；

总控制器(170)用于计算反射镜(120)旋转的方向和角度，以及空间光调制器(150)上所需加载的相应全息图序列，并对其进行同步控制。

2.根据权利要求1所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于：还包括合光器(180)，位于所述中继光学系统(160)之后，用于让外界光直接透过进入人眼，构成增强现实式全息近眼显示装置；

所述的点光源(100)是光纤耦合激光器的输出端，或者是窄带宽的LED点光源，或者是LED点光源加窄带滤光片；

所述的准直透镜(110)是单透镜、双胶合透镜或多个透镜组成的准直透镜组；由点光源(100)发出相干光，经空间滤波器滤波后，由准直透镜(110)扩束准直形成宽光束的平行光；

所述的反射镜(120)是能够二维旋转的反射镜或扫描振镜，或音圈反射镜；所述的反射镜(120)与相应的反射镜旋转控制系统(130)相连，用于改变照射到空间光调制器(150)上的平行光的方向；

所述的分束器(140)是平板分束镜或块状分束棱镜，分束器(140)前能够设置偏振片，用于调节光束偏振态与空间光调制器(150)相匹配；

所述的空间光调制器(150)为反射型空间光调制器或透射型空间光调制器；

所述的空间光调制器(150)为相位型空间光调制器，或振幅型空间光调制器，或振幅相位混合型空间光调制器。

3.根据权利要求1所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的中继光学系统(160)由第一中继透镜(161)和第二中继透镜(162)组成的4f光学中继系统，将空间光调制器(150)成像到人眼瞳孔附近。

4.根据权利要求3所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的中继光学系统(160)中的第一中继透镜(161)和第二中继透镜(162)的光轴重合，第一中继透镜(161)的后焦点与第二中继透镜(162)的前焦点重合；第一中继透镜(161)是单透镜、双胶合透镜或多个透镜组成的透镜组；第二中继透镜(162)是单透镜、双胶合透镜或多个透镜组成的透镜组。

5.根据权利要求2所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的合光器(180)是由分束器和透镜，或分束器和凹面反射镜构成的合光系统。

6.根据权利要求2所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的合光器(180)是半透半反的曲面合光器或者具有类似功能的全息光学元件。

7.根据权利要求1所述的基于视场扫描拼接的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，将第二中继光学系统(450)设于第二空间光调制器(470)与反射镜(120)之间，反射镜(120)的旋转中心位置通过第二中继光学系统(450)与第二空间光调制器(470)共轭；所述的第二中继光学系统(450)是两个透镜或透镜组组成的4f中继光学系统，两个透镜或透镜组之间的焦点位置重合。