[發明專利]用于實現三維圖像近眼顯示的裝置

在審

• 申請號: 201810513869.4
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN110531525A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 陳林森;張云莉;喬文;黃文彬;花爾凱
• 申請（專利權）人: 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司;蘇州大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李湘;楊美靈<國際申請>=<國際公布>=

本發明涉及顯示技術，特別涉及用于實現三維圖像近眼顯示的裝置。按照本發明一個方面的用于實現三維圖像近眼顯示的裝置包含：光場再現單元，其配置為重構目標物體的光場信息以再現虛擬景象，所述光場再現單元包括：空間光調制器；以及在所述空間光調制器的出光方向上設置的位相板，其具有衍射結構，所述衍射結構配置為將所述虛擬景象中的不同視角的圖像投射至各自對應的觀察位置；以及虛實融合單元，其被配置為輸出將所述虛擬景象與真實景象融合在一起的三維圖像。

技術領域

本發明涉及顯示技術，特別涉及用于實現三維圖像近眼顯示的裝置。

背景技術

目前的三維顯示主要基于人眼的雙目視差原理，其借助視差屏障或柱透鏡陣列等光學元件使得人的左右眼獲得不同的圖像信息。

在美國專利US8989535B2和US9581820B2所公開的近眼顯示裝置中，采用微投影器件與光波導鏡片結合的方式實現了基于雙目視差的增強現實3D顯示，但是這種方式難以消除軸輳矛盾，容易產生視覺疲勞。美國專利US00795952公開了一種采用光纖微投影及光學波導鏡片結合來實現光場三維顯示的方法，但是該方法技術難度較大。美國專利US008014050B2公開了一種用于三維顯示的光學全息相位板，所描述的納米相位板包含一個體光柵結構和一種光敏材料，通過通過單個電極陣列可控制單個像素單元的衍射效率與位相延遲，實現光場相位的快速調控。然而利用這種電極陣列難以對單個像素微小化調制，其顯示效果難以滿足消費者所需的舒適度與清晰度。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于實現三維圖像近眼顯示的裝置，其具有制造成本低、設計簡便和結構緊湊等優點。

按照本發明一個方面的用于實現三維圖像近眼顯示的裝置包含：

光場再現單元，其配置為重構目標物體的光場信息以再現虛擬景象，所述光場再現單元包括：

空間光調制器；以及

在所述空間光調制器的出光方向上設置的位相板，其具有衍射結構，所述衍射結構配置為將所述虛擬景象中的不同視角的圖像投射至各自對應的觀察位置；以及

虛實融合單元，其被配置為輸出將所述虛擬景象與真實景象融合在一起的三維圖像。

優選地，在上述裝置中，所述裝置進一步包括投影單元，其被配置為將光場再現單元輸出的虛擬景象傳送至虛實融合單元。

優選地，在上述裝置中，所述空間光調制器包含多個體像素，每個體像素包含多個亞像素，每個亞像素對應于不同的視角，所述衍射結構包含多個納米結構單元，每個納米結構單元配置為將來自于多個體像素中對應于同一個視角的亞像素的光束投射至與該亞像素相關聯的同一個觀察位置。

優選地，在上述裝置中，所述空間光調制器包含多個體像素，每個體像素包含多個亞像素，每個亞像素對應于不同的視角，所述衍射結構包含多個納米結構單元，每個納米結構單元配置為將來自于多個體像素中對應于同一個視角的亞像素的光束投射至與該亞像素相關聯的一組觀察位置。

優選地，在上述裝置中，一組觀察位置為沿水平方向和/或橫向分布的多個觀察位置。

優選地，在上述裝置中，所述空間光調制器為下列中的一種：DLP顯示屏、LCOS顯示屏或液晶顯示屏。

優選地，在上述裝置中，所述虛實融合單元包括波導、設置于波導內部的第一納米光柵和第二納米光柵，其中，所述第一納米光柵使進入的光線發生衍射，所述波導使被第一納米光柵衍射的光線全反射，所述第二納米光柵使全反射的光線發生衍射以將光線從波導引向可視區域。