[发明专利]混合近眼AR三维显示系统

说明书

本发明涉及三维显示领域，公开了一种混合近眼AR三维显示系统，包括：光源模块、聚合物分散液晶板、空间光调制器、滤波模块、目镜模块和计算机，计算机控制聚合物分散液晶板、空间光调制器和滤波模块使混合近眼AR三维显示系统时序交叉地工作于普通投影模式和全息三维显示模式；普通投影模式时，聚合物分散液晶板将照明光散射成散射光，计算机向空间光调制器载入双目视差投影图像，在目镜模块中成双目视差三维图像；全息三维显示模式时，平面照明光透过聚合物分散液晶板，计算机向空间光调制器载入双目视差全息图像，在目镜模块中成全息三维图像。本发明的混合近眼AR三维显示系统不仅可以实现大出瞳、大视场三维显示，还可以缓解辐辏冲突问题。

技术领域

本发明涉及三维显示领域，尤其涉及一种混合近眼AR三维显示系统。

背景技术

目前，近眼AR三维显示是一个重要的研究领域和应用领域，实现近眼AR三维显示的方式有多种，如使用微显示器和复杂目镜系统来实现AR三维显示，利用该方案实现的三维显示多为双目视差三维显示，存在辐辏冲突，佩戴此种AR三维显示设备会引起眼疲劳和眩晕，对青少年的视力发育存在一定的不良影响，不适合青少年佩戴。

采用光波导和耦合光栅技术实现近眼AR三维显示是目前近眼AR三维显示的一个重要发展方向。相比于复杂的目镜系统，采用光波导和耦合光栅技术实现近眼AR三维显示时，显示系统的体积和重量大大减小，然而绝大多数基于光波导和耦合光栅的近眼AR三维显示仍旧为双目视差三维显示，仍然存在辐辏冲突的问题。

采用光波导和耦合光栅技术能够实现较大出瞳情况下大视场近眼AR三维显示。当显示的图像位于较远的空间区域，人眼观看三维图像时肌肉处于舒适状态，在一定程度上可缓解辐辏冲突引起的疲劳。因此，采用光波导和耦合光栅技术实现近眼AR三维显示时，通常设计为无穷远处成像来一定程度上缓解辐辏冲突。

全息三维显示是基于干涉记录、衍射成像的三维显示技术，是公认的最理想的三维显示。但是，目前受限于空间光调制器的像素尺寸和分辨率(信息量)，使用全息技术实现近眼AR三维显示时，无法同时满足大出瞳和大视场的需求。

为了实现大视场或大出瞳的全息三维显示，公开号为CN108803295A的中国发明专利文献公开了一种大视场全息图的制作方法、显示系统及点阵光源，公开号为CN108717254A的中国发明专利文献公开了一种大视角全息图制作方法及显示系统，该两现有技术均使用点阵光源调制不同方向照明光以实现大视场或大出瞳的全息三维显示方案，然而上述方法对光学系统设计及控制具有严苛的要求。

发明内容

本发明提供了一种混合近眼AR三维显示系统，将双目视差和全息真三维时序交叉显示，缓解辐辏冲突，实现大视场、大出瞳混合三维显示。

具体技术方案如下：

一种混合近眼AR三维显示系统，包括：

光源模块，为空间光调制器提供照明光；

聚合物分散液晶板，受控于计算机，处于散射态或透明态，处于散射态时将平面照明光散射成散射光，处于透明态时使平面照明光不受干扰地透过；

空间光调制器，通过计算机载入双目视差投影图像或双目视差全息图像，对透过聚合物分散液晶板的照明光进行调制，发出调制光场；

滤波模块，对调制光场进行滤波，消除干扰；

目镜模块，对滤波后的调制光场进行成像并投向人眼；

计算机，控制聚合物分散液晶板、空间光调制器以及滤波模块，使混合近眼AR三维显示系统时序交叉地工作于普通投影模式和全息三维显示模式；

处于普通投影模式时，聚合物分散液晶板处于散射态，将平面照明光散射成散射光，计算机向空间光调制器载入双目视差投影图像，对散射光进行调制，滤波模块对调制后的散射光场进行滤波，在目镜模块中成双目视差三维图像；