[发明专利]折叠光路几何全息显示系统

说明书

本发明涉及3D显示领域，公开了一种折叠光路几何全息显示系统，包括至少一个投影器、透射式几何全息屏、支持结构、控制器和至少一个光路折叠镜组；光路折叠镜组至少包含一面具有反射功能的平面镜，其用于改变投影器投射光线的传播路径；折叠光路几何全息显示系统的视点数为n，投影器最外侧镜片的透光部分直径的均值为D分米，投影器投影光源功率的均值为P瓦，满足：本发明通过引入能够改变投影器投射光线的传播路径的光路折叠镜组，对光路进行灵活的转化折叠，能够合理地利用空间，来降低整个显示系统的空间占有率，非常有效的提高显示系统布局的灵活性。

技术领域

本发明涉及3D显示领域，尤其是涉及一种折叠光路几何全息显示系统。

背景技术

3D显示技术相比于传统2D显示技术可以提供深度信息，从而展示出更多的视觉信息，使得显示图像的还原度更高。因此3D显示技术是目前学术研究非常热门的技术。其中基于全息技术的3D显示方案，原理上可以还原真实物理世界的光场分布，从而完全还原3D场景的全部光学特征。传统的全息显示技术是利用光的波动特性同时记录景物的光强信息和相位信息，从而实现对景物的光强、颜色和景深的记录。但是这种方式需要用到相干光进行拍摄和显示，而且拍摄和显示过程光路设置非常苛刻，环境的轻微扰动都会导致拍摄失败，所以一直都无法真正在生活中得到应用。

目前主流的3D显示解决方案(比如影院的3D电影)都是基于视差图像对(立体图像对)的伪3D显示图，并不能够显示真实的3D图像，显示画面的物理焦深是固定的，无法实现不同焦深景物的显示。虽然，现在已经有很多3D的显示技术被提出，但是还没有一种技术可以真正能够显示大尺度、稳定、高品质3D图像。

申请号为201910875975.1的专利公开了一种新的全息显示方案，如图1所示，包括全息投影仪1、投影屏2、交互响应单元3、处理器4和运动执行机构5，通过处理器4发送投影数据信息给到全息投影仪1，来控制全息投影仪1的投影画面和画面深度，并根据接收到的交互响应单元3获取的人眼的定位信息和用户交互动作信息，来控制运动执行机构5调整全息投影仪1相对于投影屏2的位置，使用户可以正常观看3D画面。但是现阶段由于缺少可以供其使用的3D片源，所以其显示优势很难发挥出来。而且显示系统的结构局限性也比较大，很多应用场景下无法为其提供足够的系统布局空间，系统复杂、成本较高。

同时，上述的显示系统的光学参数设置需要精心设计才能够保证理想的显示效果和显示系统的可靠性，否则显示系统可能因为显示参数的不合适，而无法达到理想的显示效果或者无法保证可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对上述现有技术的不足，提供一种折叠光路几何全息显示系统，通过引入能够改变投影器投射光线的传播路径的光路折叠镜组，对光路进行灵活的转化折叠，能够合理地利用空间，从而降低整个显示系统的空间占有率，可以非常有效的提高显示系统布局的灵活性；同时还提供了优化的设计参数配置，达到兼顾显示效果和系统可靠性的目的。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

折叠光路几何全息显示系统，包括：

至少一个投影器，用于在空间投影画面信息；

透射式几何全息屏，是具有把透射式几何全息屏一侧的像点会聚到其另一侧形成共轭像点的屏幕；

支持结构，分别与投影器和透射式几何全息屏相匹配，为二者提供物理结构支撑；

控制器，与投影器电连接，还包括至少一个、设置于透射式几何全息屏的一侧或者两侧且分别与支持结构连接的光路折叠镜组，所述光路折叠镜组至少包含一面具有反射功能的平面镜，其用于改变投影器投射光线的传播路径；

其中，所述折叠光路几何全息显示系统的视点数为n，所述投影器最外侧镜片的透光部分直径的均值为D分米，所述投影器投影光源功率的均值为P瓦，满足：