[发明专利]一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统

权利要求书

1.一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，包括波导式集成成像三维显示系统和红外眼动追踪系统；

所述波导式集成成像三维显示系统包括微显示器(1)，输入端衍射光学元件(2)、波导(3)、输出端衍射光学元件(4)；

所述微显示器(1)用于加载二维基元图像，所述二维基元图像通过输入端衍射光学元件(2)进入波导(3)中，在波导(3)中经过全反射传播后，进入输出端衍射光学元件(4)耦合输出后进入人眼，观察者可用单眼观察到三维立体图像；

其中，所述输入端衍射光学元件(2)包括全息微透镜阵列与全息透镜；

所述输出端衍射光学元件(4)包括全息透镜；

所述微显示器(1)放置于波导(3)输入端表面的全息微透镜阵列的焦距处；

所述输入端衍射光学元件(2)位于波导(3)的输入端表面；

所述输出端衍射光学元件(4)位于波导(3)的输出端的表面；

所述红外眼动追踪系统包括红外发光二级管(6)以及微型红外相机(7)；

所述红外发光二级管(6)发出的光照射在人眼表面，散射后被微型红外相机(7)接收；

所述微型红外相机(7)接收散射后的光获得使用者的眼动图像。

2.根据权利要求1所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述输入端衍射光学元件(2)中的全息微透镜阵列为反射型全息微透镜阵列或透射型全息微透镜阵列，全息透镜为反射型全息透镜或透射型全息透镜；

所述输出端衍射光学元件(4)为反射型全息透镜或透射型全息透镜。

3.根据权利要求1所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述输入端衍射光学元件(2)中，全息微透镜阵列和全息透镜分别设于波导(3)的对立的两侧，或者所述全息微透镜阵列和所述全息透镜组合在一起，位于波导(3)的同一侧；

二维基元图像经过微透镜阵列生成包含深度与视差信息的图像后，被全息透镜耦合后进入波导(3)，在波导(3)中经过全反射传播后，进入全息透镜耦合输出后进入人眼。

4.根据权利要求1所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述红外发光二极管(6)置于波导(3)一侧，所述微型红外相机(7)置于波导(3)上红外发光二极管(6)的对侧，都朝向人眼方向放置。

5.根据权利要求4所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述红外发光二极管(6)与所述微型红外相机(7)波长相匹配，波长范围为近红外780nm-1000nm。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述波导(3)为平板波导，所述波导(3)厚度为2mm-10mm，材料为透明的光学玻璃或光学塑料。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述输入端衍射光学元件(2)、输出端衍射光学元件(4)的厚度为3μm-30μm，材料为卤化银、重铬酸盐明胶、光致聚合物、光致抗蚀剂、光导热塑或光折变晶体，光透过率大于50％。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述微显示器(1)的光源为中心波长532nm±20nm的绿光波段。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有眼动追踪功能的波导(3)式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统还包括动作识别系统，和动作反馈系统；

所述微型红外相机(7)捕捉到人眼红外实时图像，并传输给动作识别系统；

所述动作识别系统判断是否满足动作判断条件，若是动作则将其传输给所述动作反馈系统，该系统判断出实时指令后进行处理，再反馈给所述微显示器(1)，控制微显示器(1)上所加载的基元图像。

10.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统，其特征在于，所述具有眼动追踪功能的波导式集成成像三维显示系统的系统光瞳(5)直径大于8mm小于15mm。