[发明专利]基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置和显示方法

权利要求书

1.一种基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，包括光源阵列(100)、透镜(110)、分束器(120)、空间光调制器及驱动系统(130)、中继光学系统(140)、光源阵列控制器(150)、总控制器(160)，构成虚拟现实式全息近眼显示装置；其中：

光源阵列(100)用于提供照明光，与光源阵列控制器(150)相连接；

透镜(110)的前焦面设有光源阵列(100)，用于产生不同角度的宽光束平行光；

分束器(120)将透镜(110)准直的平行光反射照射到空间光调制器的有效工作区域上；

空间光调制器及驱动系统(130)通过驱动将相应视场角的计算全息图加载到空间光调制器上，对照射在上面的不同角度平行光进行衍射调制，其与总控制器(160)相连接；

中继光学系统(140)将空间光调制器成像到人眼瞳孔附近，保证空间光调制器和人眼瞳孔面基本成共轭关系；

光源阵列控制器(150)控制光源阵列(100)中每个点光源的开关及出光强度，其与总控制器(160)相连接；

总控制器(160)用于计算光源阵列(100)中需点亮的点光源位置和相应出光强度，以及空间光调制器上所需加载的相应全息图序列，并通过光源阵列控制器(150)和空间光调制器及驱动系统(130)同步控制。

2.根据权利要求1所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，还包括合光器(170)，位于所述中继光学系统(140)之后，用于让外界光直接透过进入人眼，构成增强现实式全息近眼显示装置。

3.根据权利要求1或2所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的光源阵列(100)为二维排列的LED点光源阵列加窄带滤光片的组合；或者所述的光源阵列(100)为二维排列的光纤耦合激光器的输出端阵列；或者所述的光源阵列(100)为面光源和主动开关阵列组成的点光源阵列；其中，主动开关阵列是机械式的电子小孔快门阵列，或者是液晶开关阵列；

所述的透镜(110)是单透镜，双胶合透镜或多个透镜组成的准直透镜组；

所述的空间光调制器及驱动系统(130)由反射型空间光调制器(131)和空间光调制器驱动器(132)组成；其中，所述的反射型空间光调制器(131)为相位型空间光调制器，或振幅型空间光调制器，或振幅相位混合型空间光调制器；或者所述的空间光调制器及驱动系统(130)由透射型空间光调制器(331)和空间光调制器驱动器(132)组成；其中，所述的透射型空间光调制器(331)为相位型空间光调制器，或振幅型空间光调制器，或振幅相位混合型空间光调制器；

所述的中继光学系统(140)由第一中继透镜(141)和第二中继透镜(142)组成的4f光学成像系统，将空间光调制器成像到人眼瞳孔附近。

4.根据权利要求3所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的第一中继透镜(141)和所述的第二中继透镜(142)的光轴重合，第一中继透镜(141)的后焦点与第二中继透镜(142)的前焦点重合；第一中继透镜(141)是单透镜，双胶合透镜或多个透镜组成的透镜组；第二中继透镜(142)是单透镜，双胶合透镜或多个透镜组成的透镜组。

5.根据权利要求2所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的合光器(170)是由分束器和透镜，或分束器和凹面反射镜构成的合光系统。

6.根据权利要求2所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，所述的合光器(170)是半透半反的曲面合光器或者具有类似功能的全息光学元件。

7.根据权利要求1或2所述的基于光源阵列的大视场角高分辨全息近眼显示装置，其特征在于，还包括眼动追踪系统(510)，其由眼动追踪驱动器(511)和眼动追踪传感器(512)构成，与总控制器(160)相连接，用于追踪人眼瞳孔的中心位置；分别构成自动调节视场范围的虚拟现实式全息近眼显示装置，或包含合光器(170)的自动调节视场范围的增强现实式全息近眼显示装置。