[发明专利]三维动态全彩显示的增强现实全息近眼显示装置

说明书

本公开是关于一种三维动态全彩显示的增强现实全息近眼显示装置，包括：LED阵列光源，包括R、G、B三色光源，通过快速分时点亮R、G、B三色光源，实现彩色照明；体全息平板波导组，包括三层体全息平板波导，分别对R、G、B三色光单独进行衍射传输并耦出至滤波成像透镜系统；反射式LCOS组，包括第一反射式LCOS1、第二反射式LCOS2和第三反射式LCOS3，分别贴合于每层体全息平板波导的上表面，用于分别加载通过对R、G、B各分量下的三维物体不同角度的波前信息进行编码记录后获得的三维计算数字全息图；滤波成像透镜系统，用于对射入的R、G、B光波进行滤波处理，并使携带有三维物体波前信息的光波成像于成像面上。

技术领域

本公开涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种三维动态全彩显示的增强现实全息近眼显示装置。

背景技术

增强现实近眼显示设备，利用计算机仿真技术和虚实融合将虚拟信息投射到真实场景中，从而达到超越现实的感官体验。由于这种穿戴设备可以让使用者在半虚拟的环境里进行相关的操作，可以帮助人类更方便地接收信息、更好的认知周围的环境以及更大地提升工作效率，被预估最有可能取代手机成为下一代的信息交互平台。

但是这类穿戴设备一般都有复杂的多元件光学器件，其尺寸、成本和重量都难以圆满应用于实际场景应用。另外也没有有效的光学方案可以用于精确地控制光的波前信息来达到消除辐辏调节冲突以及模仿人类自然的视觉观感的目的，从而实现舒适佩戴的三维动态增强现实近眼显示装置。

计算全息技术是结合传统全息技术可以实现三维显示的特点借助计算机构建物体模型，并对光波前信息进行抽样后，将得到的离散分布的物光波场表达式通过一定的编码方式形成数字全息图并存储于计算机中。将该数字全息图加载到显示器件(如LCOS等)上，并当有一束参考光照射时，即可在一定距离的显示屏上再现出清晰的该物体模型的再现像，且可以通过不断刷新显示器件上的数字全息图来实现物体动态的三维显示。所以将计算全息技术引入到增强现实近眼显示设备的光学方案中，即可有效精准控制光场波前信息，从而实现实时动态的三维物体显示效果的目的。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种三维动态全彩显示的增强现实全息近眼显示装置，用以大幅降低器件尺寸体积、重量以及成本，实现对任意三维彩色物体模型的实时动态显示。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种三维动态全彩显示的增强现实全息近眼显示装置，包括：LED阵列光源、体全息平板波导组、反射式LCOS组和滤波成像透镜系统；

所述LED阵列光源，包括R、G、B三色光源，通过快速分时点亮R、G、B三色光源，实现彩色照明。所述LED阵列光源贴合于所述体全息平板波导组最上层体全息平板波导的上表面；

所述体全息平板波导组，包括三层体全息平板波导，利用体全息光栅的波长选择性，分别对R、G、B三色光单独进行衍射传输并耦出至所述滤波成像透镜系统；

所述反射式LCOS组，包括第一反射式LCOS1、第二反射式LCOS2和第三反射式LCOS3，分别贴合于每层体全息平板波导的上表面，用于分别加载通过对R、G、B各分量下的三维物体不同角度的波前信息进行编码记录后获得的三维计算数字全息图；

所述滤波成像透镜系统，用于对射入的R、G、B光波进行滤波处理，并使携带有三维物体波前信息的光波成像于成像面上。

在一个实施例中，优选地，每层体全息平板波导包括可调衰减片，耦入体全息光栅组，平板波导和耦出体全息光栅组；

所述可调衰减片贴合于所述平板波导的第一端的上表面；

所述耦入体全息光栅组贴合于所述平板波导的第一端的下表面；

所述耦出体全息光栅组贴合于所述平板波导的第二端的下表面。