[發明專利]一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統

有效

• 申請號: 201910596410.X
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110376739B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李海峰;張雋懌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，該系統包括：眼球跟蹤單元、點光源、準直透鏡、偏振片、相位型空間光調制器、四分之一波片、偏振分束器、平面顯示器、面光源、透鏡、帶孔的偏振片和目鏡；

所述眼球跟蹤單元用于跟蹤視覺中心的方向，根據視覺中心的方向把待顯示圖像分成視覺中心區域和視覺外部區域，全息顯示的圖像視覺中心區域為通過待顯示圖像的視覺中心區域全息計算得到的全息圖，視覺外部區域的灰度值設為0，得到的圖像用相位型空間光調制器顯示；平面顯示的圖像只有視覺外部區域顯示和待顯示圖像一樣，視覺中心區域的灰度值設為0，得到的圖像用平面顯示器顯示；

所述點光源發出的光經準直透鏡變成平行光，經偏振片變成線偏振光，經偏振分束器反射后第一次入射四分之一波片，經過四分之一波片變成圓偏振光，經過相位型空間光調制器調制后得到全息再現像，全息光第二次入射四分之一波片變成與第一次入射時方向偏轉90度的線偏振光，再經過偏振分束器透射后，經過由透鏡和帶孔的偏振片組成的低通濾波器濾波，控制目鏡的位置和焦距，使得將光線匯聚于眼球的中點位置，最后經過目鏡形成第一虛像；所述帶孔的偏振片的透振方向與全息光的偏振方向垂直；

所述面光源發出的光經平面顯示器得到平面像，經偏振分束器反射后，經過由透鏡和帶孔的偏振片組成的低通濾波器，最后經過目鏡形成第二虛像；

第一虛像和第二虛像構成待顯示圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，所述點光源用于全息照明，采用激光光源或LED光源；所述面光源用于平面顯示器的照明。

3.根據權利要求1所述的一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，所述平面顯示器采用LCD或OLED顯示器，采用OLED時不需要面光源。

4.根據權利要求1所述的一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，所述相位型空間光調制器與平面顯示器顯示的像的區域能夠重疊；所述相位型空間光調制器傾斜離軸角，實現離軸全息。

5.一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，該系統包括：眼球跟蹤單元、點光源、準直透鏡、偏振片、相位型空間光調制器、第一四分之一波片、第一偏振分束器、平面顯示器、面光源、透鏡、帶孔的偏振片、目鏡、第二偏振分束器和第二四分之一波片；

所述眼球跟蹤單元用于跟蹤視覺中心的方向，根據視覺中心的方向把待顯示圖像分成視覺中心區域和視覺外部區域，全息顯示的圖像視覺中心區域為通過待顯示圖像的視覺中心區域全息計算得到的全息圖，視覺外部區域的灰度值設為0，得到的圖像用相位型空間光調制顯示；平面顯示的圖像只有視覺外部區域顯示和待顯示圖像一樣，視覺中心區域的灰度值設為0，得到的圖像用平面顯示器顯示；

所述點光源發出的光經準直透鏡變成平行光，經第二偏振分束器反射后到達第一偏振分束器，經第一偏振分束器反射后第一次入射第一四分之一波片，經過第一四分之一波片變成圓偏振光，經過相位型空間光調制器調制后得到全息再現像，全息光第二次入射第一四分之一波片變成與第一次入射時方向偏轉90度的線偏振光，再經過偏振分束器透射后，經過由透鏡和帶孔的偏振片組成的低通濾波器濾波，控制目鏡的位置和焦距，使得將光線匯聚于眼球的中點位置，最后經過目鏡形成第一虛像；所述帶孔的偏振片的透振方向與全息光的偏振方向垂直；

所述面光源發出的光經第二偏振分束器后經過第一偏振分束器，透射經過第二四分之一波片變成圓偏振光，經平面顯示器反射得到平面像光，第二次入射第二四分之一波片變成與第一次入射時方向偏轉90度的線偏振光，再經過偏振分束器反射后，經過由透鏡和帶孔的偏振片組成的低通濾波器，最后經過目鏡形成第二虛像；

第一虛像和第二虛像構成待顯示圖像。

6.根據權利要求5所述的一種基于光偏振方向大出瞳快速計算的全息平面混合近眼顯示系統，其特征在于，所述點光源用于全息照明，采用激光光源或LED光源；所述面光源用于平面顯示器的照明。