[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

权利要求书

1.一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，其特征在于，所述系统包括：

光源，用于出射发散光至所述空间光调制器上，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；

计算机，用于根据目标二维图像数据或三维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，在空间设计的位置处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；

眼球跟踪系统，设置于所述光源与所述空间光调制器之间，所述眼球跟踪系统包括非偏振分光棱镜、照明光源以及光接收器；所述非偏振分光棱镜用于透射所述光源出射的分散光；所述照明光源出射的激光依次经所述非偏振分光棱镜、空间光调制器、合束镜反射到达眼睛内后，反射光依次经所述合束镜、空间光调制器、非偏振分光棱镜反射后被所述光接收器接收；所述眼球跟踪系统，用于检测眼球的位置，用于检测来自经由光接收器获取的图像数据中的闪光源的反射位置，以及根据该反射位置来确定眼睛注视的方向；

在显示时，一个点光源点亮，其它点光源关闭，空间调制器载入与该点光源对应的二维图像或三维图像计算得到的全息图，空间光调制器对照明到其上的发散光进行调制，之后经合束镜，形成一个出瞳，人眼在该出瞳位置观看该视角下显示的二维图像或三维图像；不同点光源点亮时，空间光调制器中载入与之对应的全息图，经过调制的光通过合束镜将在不同位置形成出瞳，人眼在不同出瞳处观看到不同视角二维图像或三维图像。

2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，

所述单色激光光源阵列包括激光元件阵列、将所述激光元件的出射光变成发散光束的扩束器；

所述单色led光源阵列包括led元件阵列、将所述led元件的出射光变成发散光束的扩束器；

所述彩色激光光源阵列包括由多组彩色激光光源组成的二维阵列，每组彩色激光光源由分时显示的红、绿、蓝三个单色激光元件组成，还包括将所述激光元件的出射光变成发散光束的扩束器；

所述彩色led光源阵列包括由多组彩色led光源组成的二维阵列，每组彩色led光源由分时显示的红、绿、蓝三个单色led元件组成，还包括将所述led元件的出射光变成发散光束的扩束器。

3.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述空间光调制器的调制形式为振幅调制或相位调制。

4.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述空间光调制器为反射式或透射式空间光调制器。

5.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述空间光调制器为相位型反射式硅基液晶。

6.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述合束镜为全息光学元件。

7.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述合束镜由三层全息光栅组成。

8.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括设置于所述眼球跟踪系统与所述空间光调制器之间、所述空间光调制器与所述合束镜之间，用于改变光路的任意个反射镜。