[发明专利]一种光场显示装置及显示方法

权利要求书

1.一种光场显示装置，其特征在于，包括：

图像源，根据控制模块的控制信号产生表征虚拟信息的图像；

混合模块，用于调整图像源光线的光路和外部环境光线的光路；图像源光线经混合模块和透射型空间光调制器透射入人眼，形成虚拟信息光路；外部环境光线经混合模块和透射型空间光调制器透射入人眼，形成外部环境光路；

透射型空间光调制器，具有若干独立单元，所述的透射型空间光调制器根据控制模块的控制信号，有序地打开或关闭不同独立单元，形成对相应光线的不同程度的透射或遮挡，从而对将要进入人眼的图像源光线和外部环境光线进行调制；

控制模块，基于透射型空间光调制器的不同独立单元、图像源显示的图像以及所需呈现的虚拟信息之间的映射关系，同步控制透射型空间光调制器和图像源，令透射型空间光调制器的不同独立单元被有序地打开或关闭，而图像源则有序地显示对应的图像，从而使光场显示装置对人眼呈现所需呈现的虚拟信息；

透射型空间光调制器打开的独立单元、图像源显示的图像以及所需呈现的虚拟信息满足条件：（a）所需呈现的虚拟信息位于所述图像光线透入打开的独立单元前的最后一段直线传播路径的反向延长线上；（b）所需呈现的虚拟信息的颜色与对应图像源显示的图像颜色相同。

2.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，所述的图像源由二维或三维像素阵列构成。

3.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，所述的图像源由三维像素阵列构成；所述的三维像素阵列为多层透明面状显示器以堆叠的方式组合成的多层显示器。

4.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，所述的透射型空间光调制器的各个独立单元排列成单维或多维阵列。

5.根据权利要求1或4所述的光场显示装置，其特征在于，所述的透射型空间光调制器基于电致变透光率的材料或器件制成。

6.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，还包括眼球追踪系统，实现对透射型空间光调制器调制范围的动态优化。

7.一种光场显示方法，其特征在于，包括：

（1）控制模块根据所需呈现的虚拟信息，基于透射型空间光调制器打开的独立单元、图像源显示的图像以及所需呈现的虚拟信息之间的映射关系，同步控制透射型空间光调制器和图像源，令透射型空间光调制器的不同独立单元被有序地打开或关闭，而图像源则有序地显示对应的图像；

透射型空间光调制器打开的独立单元、图像源显示的图像以及所需呈现的虚拟信息满足条件：（a）所需呈现的虚拟信息位于所述图像光线透入打开的独立单元前的最后一段直线传播路径的反向延长线上；（b）所需呈现的虚拟信息的颜色与对应图像源显示的图像颜色相同；

（2）图像源根据控制模块的控制信号产生的表征虚拟信息的图像光线，由混合模块调整其传播方向，并经过透射型空间光调制器调制后进入人眼，从而使光场显示装置对人眼呈现所需呈现的虚拟信息；外部环境光线透过混合模块和透射型空间光调制器后进入人眼。

8.根据权利要求7所述的光场显示方法，其特征在于，控制模块通过查找事先存储的信息得到所述的映射关系，事先存储的信息为符合光学关系的透射型空间光调制器打开的独立单元、图像源显示的图像以及所需呈现的虚拟信息的集合。

9.根据权利要求7所述的光场显示方法，其特征在于，当控制模块有序地打开或关闭透射型空间光调制器的不同独立单元时，一个完整的调制周期不长于1/30秒。