[发明专利]超大视场角的全光场调控系统

说明书

本发明具体涉及一种超大视场角的全光场调控系统，包括反射层、光源层、滤光片层和光栅层，光源层位于反射层和滤光片层之间，且光源层朝向反射层，滤光片层位于光源层和光栅层之间。本发明系统的光栅层对光线的入射和透射方向进行严格调控，可以有效去除传统方法中的视点间串扰、视区反转和深度线索错误等问题，大大提高了空间光场的重建精度；反射层采用反射式微镜面结构，通过优化设计反射层的反射曲面，可以让辐射光束在非常短的距离内实现准直化，以大幅提升光栅层的光学能效利用率，为以后设备的小型化和轻薄化提供技术支持。

技术领域

本发明属于新型显示技术领域，具体涉及一种超大视场角的全光场调控系统。

背景技术

光场技术的研究主要分为两个部分，包括光场采集与光场显示。光场采集的技术更为成熟，在成本、利用率、体积、功耗等方面也更能被接受，而光场显示则存在光场显示设备小型化与低能耗化的问题。现在市场上所具有的一些穿戴式显示设备虽经过长时间的迭代升级在分辨率、色彩还原度等方面有所提升，但是在显示维度上的进展并不理想，且长时间佩戴还会出现头晕不适、疲劳等不良反应。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种超大视场角的全光场调控系统，采用的技术方案如下：

超大视场角的全光场调控系统，包括反射层、光源层、滤光片层和光栅层，光源层位于反射层和滤光片层之间，且光源层朝向反射层，滤光片层位于光源层和光栅层之间；

所述反射层为反射式微镜面结构，用于将来自光源层的光束准直化；所述光源层包括多个光源，用于产生周期性光束，且光源间的透明间隔为准直光束的水平宽度；所述滤光片层包括显示器的红滤光片层、绿滤光片层和蓝滤光片层，为周期结构，不同颜色的滤光片层称为子像素，三种子像素组成一个像素；所述光栅层为光学调控元件阵列，具有子像素级的光线调控能力，阵列中光学调控元件的最小间隔为子像素大小，光学调控元件方向的调控方式包括静态调控和动态调控；

所述光源层发出的光束，经反射层反射后转变为准直光束，准直光束通过光源层中的透明间隔区域并经过滤光片层到达光栅层，穿过每个子像素的准直光束经光栅层的光线调控后被依次投射到指定的空间位置，形成一系列的汇聚点。

进一步地，所述光源层的光源可选类型包括微LED光源、激光光源和辐射光源。

进一步地，所述反射层的可选组成类型包括微透镜阵列、微曲面镜阵列和反射型全息光栅。

进一步地，所述光栅层的调控元件可选类型包括一维光栅、二维光栅、三维体全息光栅和微透镜。

进一步地，将所述光栅层的光学调控元件阵列替换为基于液晶材料的偏振型体全息光栅，通过调节电压来实现光学调制角度和调制密度的动态调整。

与现有技术相比，本发明系统不需要用户穿戴，在保证分辨率与色彩还原度的基础上，即可很清晰得感受到所视呈像的维度，不会出现头晕疲惫等生理上的不适；本发明系统的光栅层采用基于液晶材料的偏振体全息光栅，对光线的入射和透射方向进行严格调控，可以有效去除传统方法中的视点间串扰、视区反转和深度线索错误等问题，大大提高了空间光场的重建精度；本发明系统的反射层采用反射式微镜面结构，通过优化设计反射层的反射曲面，可以让辐射光束在非常短的距离内实现准直化，以大幅提升光栅层的光学能效利用率，为以后设备的小型化和轻薄化提供技术支持。

附图说明

图1为本发明系统反射层凹面微透镜阵列的示意图；

图2为本发明系统所用光栅的衍射原理图；

图3为本发明系统左视区的光束传播路径示意图；

图4为本发明系统右视区的光束传播路径示意图；

图5为本发明系统光栅层光束调控的示意图；

图6为反射型全息光栅的曝光方法示意图；