[发明专利]反射式几何全息显示系统

说明书

本发明涉及3D显示领域，公开了一种反射式几何全息显示系统，包括至少一个投影器、辅助成像屏、一个位于辅助成像屏一侧或者两个分别位于辅助成像屏两侧的反射式几何全息屏、支持结构和控制器，反射式几何全息屏用于对照射到其上的光线进行逆反射；反射式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：通过引入具备调制任意角度的光线实现逆反射的反射式几何全息屏，对入射光线进行调制，省去了其他的光学模组，一定程度上节约了成本，缩小了系统的占用空间，同时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。

技术领域

本发明涉及3D显示领域，尤其是涉及一种反射式几何全息显示系统。

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，该方案完全利用几何光学原理实现了景深信息的再现。但需要非常精确的人眼追踪手段才能够实现3D显示，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。另外，这种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。此外，这种透射式成像系统还存在光源利用率低的问题。投影光被折射后分成四束光，其中只有一束光参与成像，三束非成像光束容易对形成的像产生干扰，降低成像质量。

而公布号为CN108269511A的一种空中悬浮显示系统公开了一种二维平面空气成像的方案，公开了一种逆反射的直角三角形棱镜阵列，其包括一系列直角三角形棱镜的光反射屏，这种直角三角形棱镜只能实现平行于其横截面光线的逆反射成像功能，光线跟截面不平行时，就无法实现逆反射功能，本身不具备调制这些跟其截面不平行的光线的功能，需要另外借助其他光学模组来对光线进行调制进而实现逆反射成像；同时该申请的显示方案为固定显示，用户只能在特定的外置才可以观看到空间的离屏画面，不能实现动态显示，局限性较大。

发明内容

为了解决或者部分解决现有技术的不足，提供一种反射式几何全息显示系统，通过引入具备调制任意角度的光线实现逆反射的反射式几何全息屏，对入射光线进行调制，省去了其他的光学模组，一定程度上节约了成本，缩小了系统的占用空间，同时系统采用两个反射式几何全息屏可以提高了光源利用率，避免了非成像光束对像的干扰，大大提高成像质量，此外，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，本发明提供反射式几何全息显示系统，包括：

至少一个投影器，用于在空间投影出画面信息；

辅助成像屏，用于分光；

一个位于辅助成像屏一侧或者是两个分别位于辅助成像屏两侧的反射式几何全息屏，用于对照射到其上的光线进行逆反射；

支持结构，分别与投影器、辅助成像屏和反射式几何全息屏相匹配，为三者提供物理结构支撑；