[发明专利]基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统及方法

权利要求书

1.一种基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，包括：控制模块(101)、点光源(102)、偏振片(103)、非偏振分光镜(104)、透镜组(105)、偏振分光镜(106)、空间光调制器(107)、四分之一波片(108)以及反射镜(109)；

所述控制模块(101)将需要显示的三维图像信息计算成二维全息图；

根据二维全息图信息，将二维全息图输出加载到空间光调制器(107)上进行显示，并同步控制点光源(102)发光；

所述点光源(102)出射的发散光透过偏振片(103)后，由非偏振分光镜(104)反射向下传播，经透镜组(105)后准直为平行光，透过偏振分光镜(106)后入射到空间光调制器(107)上；

将光束经空间光调制器(107)调制后，反射衍射出的三维成像光束经过由偏振分光镜(106)、透镜组(105)、四分之一波片(108)和反射镜(109)构成的紧凑型4F系统后，进入人眼，从而使人眼观察到虚拟的三维图像信息；同时外部环境的光束能够透过偏振分光镜(106)进入人眼。

2.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述点光源(102)的出射光束为发散球面光；

所述发散球面光透过偏振片(103)后，由非偏振分光镜(104)反射向下传播，经透镜组(105)后准直为平行光，透过偏振分光镜(106)后入射到空间光调制器(107)上。

3.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所示点光源(102)采用以下任意一种光源：

-具有相干性的一个单色激光光源；

-彩色激光光源；

-单色或者彩色的LED光源。

4.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述点光源(102)采用RGB彩色光源时，需与空间光调制器(107)进行时序同步控制。

5.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述偏振片(103)设置为P偏振光透过。

6.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述偏振分光镜(106)设置为P偏振光透过、S偏振光反射。

7.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，从空间光调制器(107)反射衍射出的三维成像光束经过由偏振分光镜(106)后，P偏振光透过向上传播通过透镜组(105)，S偏振光反射出系统变成无效光；透过透镜组(105)的P偏振光继续向上传播透过四分之一波片(108)后变成圆偏振光，被反射镜(109)反射后，圆偏振光再一次透过四分之一波片(108)后，变成S偏振光继续向下传播，透过透镜组(105)后，被偏振分光镜(106)反射后进入人眼，从而使人眼观察到虚拟的三维图像信息。

8.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述空间光调制器(107)采用反射式空间光调制器。

9.根据权利要求1所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，其特征在于，所述反射镜(109)位于透镜组(105)的傅里叶变换面上；

所述空间光调制器(107)、偏振分光镜(106)、透镜组(105)、四分之一波片(108)和反射镜(109)组成紧凑型4F系统；

所述透镜组(105)既是紧凑型4F系统的前镜组，也是紧凑型4F系统的后镜组，所述透镜组(105)同时具备将入射发散光准直为平行光的作用；

所述偏振分光镜(106)也能够设置为S偏振光透过、P偏振光反射，相应的偏振片(103)设置为S偏振光透过。

10.一种基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统，进行基于点光源的紧凑型穿透式全息近眼三维显示系统。