基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法及系统，包括：控制模块(101)、RGB点光源模块(102)、第一分光镜(103)、空间光调制器SLM(104)、第一透镜组(105)、光阑(106)、第二透镜组(107)、第二分光镜(108)；本发明专利技术通过全息算法将彩色三维图像的强度信息和深度信息计算到普通的二维RGB全息图中，并加载到液晶空间光调制器上；本发明专利技术利用空间光调制器的相位调制能力，能够投射出具备真实景深信息的RGB三维图像，并通过人眼视觉暂留效应形成彩色图像；本发明专利技术能够有效消除人眼的视觉疲劳。

【技术实现步骤摘要】
基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法及系统
本专利技术涉及AR显示
，具体地，涉及一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法及系统。
技术介绍
目前，近眼AR显示技术主要采用OLED和LCos等屏幕，所提供的像源为二维图像，三维图像显示效果需通过双目视差技术来实现，不可避免的造成双目辐辏调节与视觉屈光调节不匹配，从而产生视觉疲劳。全息三维显示技术作为一种真三维显示技术，能够完整地记录和重建三维物体的光场，提供人眼视觉系统所需的全部信息。专利文献CN201922043259.5公开了一种AR显示装置，包括波导镜片和用于减少反射光经多次折返进入光波导镜片的增透膜，波导镜片包括波导，以及设置在波导同一侧表面的耦入区域和耦出区域，增透膜紧贴在波导上远离耦入区域一侧的表面，且至少遮挡耦入区域，图像光线经增透膜进入波导镜片后全反射输出至人眼。该专利还公开了AR显示系统，包括图像处理装置、投影装置和上述AR显示装置，图像处理装置输出图像光线至投影装置，图像光线经投影装置调节后，入射至AR显示装置，再经AR显示装置全反射输出至人眼。通过增透膜紧贴在波导上远离耦入区域一侧的表面，且至少遮挡耦入区域，减少反射光经多次折返进入波导镜片，从而避免了反射光线带来的视觉问题，极大改善了观看体验。该专利在结构和技术性能上仍然有待提高的空间。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法及系统。根据本专利技术提供的一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，包括：控制模块101、RGB点光源模块102、第一分光镜103、空间光调制器SLM104、第一透镜组105、光阑106、第二透镜组107、第二分光镜108；采用控制模块101将需要显示的彩色三维图像信息经全息算法计算成二维RGB全息图，输出加载到空间光调制器104上进行显示，并同步控制RGB点光源模块102发光；所述RGB点光源模块102出射的发散光由第一分光镜103反射后向上传播，经第一透镜组105准直为平行光，入射到空间光调制器104上；经空间光调制器104调制后，反射衍射出的三维成像光束经过由第一透镜组105、光阑106和第二透镜组107构成的视场角放大系统后，经第二分光镜108反射进入人眼，从而使人眼观察到虚拟的彩色三维图像信息。同时外部环境的光束可透过第二分光镜108进入人眼；所述RGB点光源模块102由RGB三个点光源构成；所述RGB点光源模块102包括:红光R点光源201、第一偏振片202、绿光G点光源203、第二偏振片204、蓝光B点光源205、第三偏振片206、三色合光棱镜207。所述红光R点光源201、偏振片202、绿光G点光源203共光轴，经三色合光棱镜后重合到同一光路上，出射光束为发散球面光，经第二分光镜103反射后，被第一透镜组105准直为平行光，入射到空间光调制器104上；所述红光R点光源201、偏振片202、绿光G点光源203采用具有相干性的光源；所述红光R点光源201、偏振片202、绿光G点光源203采用具有相干性的激光光源也可以是具有一定相干性的LED光源；所述第一偏振片202能够控制红光R点光源201出射光束的偏振态；所述第二偏振片204能够控制绿光G点光源203出射光束的偏振态；所述第三偏振片206能够控制蓝光B点光源205出射光束的偏振态；以保证空间光调制器104的工作状态；所述三色合光棱镜207包括：第一面301、第二面302、第三面303、第四面304、第五面305、第六面306；所述第一面301、第二面302、第三面303、第四面304上镀增透膜；所述第五面305上镀二向色膜，反射红光透过蓝光和绿光；所述第六面306上镀二向色膜，反射蓝光透过红光和绿光。所述控制模块101包括：主控制单元、控制程序界面单元、外部通信接口、全息图计算单元、存储单元、SLM驱动单元以及光源驱动单元；所述主控制单元与存储单元、控制程序界面单元、全息图计算单元、外部通信接口、SLM驱动单元分别相连。所述空间光调制器104采用反射式空间光调制器；所述视场角放大系统用来进行成像视场放大；所述视场角放大系统由第一透镜组105、光阑106和第二透镜组107组成。所述第一透镜组105的焦距f1大于第二透镜组107的焦距f2，第一透镜组105和第二透镜组107之间的距离为f1+f2，视场角的放大倍数为f1/f2。所述视场角放大系统中，为了扩大显示系统的出瞳距离S2，空间光调制器104和第一透镜组105之间的距离S1小于第一透镜组105的焦距f1，出瞳距离S2可表示为S2＝f2+f2·(f2/f1)-(f2/f1)2·S1，S1越小，出瞳距离S2越大。所述光阑106位于透镜组105的傅里叶变换面上，通过设计相应的孔径光阑，可以滤除多级衍射像以及零级像对成像的干扰。所述透镜组105是成像放大系统的前镜组，同时具备将发散光准直为平行光的作用。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术提出一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示系统，通过全息算法将彩色三维图像的强度信息和深度信息计算到普通的二维RGB全息图中，并加载到液晶空间光调制器上；2、本专利技术利用空间光调制器的相位调制能力，能够投射出具备真实景深信息的RGB三维图像，并通过人眼视觉暂留效应形成彩色图像；3、本专利技术能够有效消除人眼的视觉疲劳。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示系统的示意图。图2为本专利技术实施例中的RGB点光源模块由RGB三个点光源构成的示意图。图3为本专利技术实施例中的三色合光棱镜结构示意图。图4为本专利技术实施例中的控制模块示意图。图5为本专利技术实施例中的空间光调制SLM和RGB点光源的同步驱动控制方法原理示意图。图6为本专利技术实施例中的视场角放大系统示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，一种基于空间光调制器的全息AR显示系统包括控制模块101、RGB点光源模块102、第二分光镜103、空间光调制器SLM104、透镜组105、光阑106、透镜组107、第二分光镜108。首先控制模块101将需要显示的彩色三维图像信息经全息算法计算成二维RGB全息图，输出加载到空间光调制器104上进行显示，并同步控制RGB点光源模块102发光。RGB点光源模块102出射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，其特征在于，包括：控制模块(101)、RGB点光源模块(102)、第一分光镜(103)、空间光调制器(104)、第一透镜组(105)、光阑(106)、第二透镜组(107)以及第二分光镜(108)；/n采用控制模块(101)将需要显示的彩色三维图像信息计算成二维RGB全息图，输出加载到空间光调制器(104)上进行显示，并同步控制RGB点光源模块(102)发光；/n所述RGB点光源模块(102)出射的发散光由第一分光镜(103)反射后向上传播，经第一透镜组(105)准直为平行光，入射到空间光调制器(104)上；经空间光调制器(104)调制后，反射衍射出的三维成像光束经过由第一透镜组(105)、光阑(106)和第二透镜组(107)构成的视场角放大系统后，经第二分光镜(108)反射进入人眼。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，其特征在于，包括：控制模块(101)、RGB点光源模块(102)、第一分光镜(103)、空间光调制器(104)、第一透镜组(105)、光阑(106)、第二透镜组(107)以及第二分光镜(108)；
采用控制模块(101)将需要显示的彩色三维图像信息计算成二维RGB全息图，输出加载到空间光调制器(104)上进行显示，并同步控制RGB点光源模块(102)发光；
所述RGB点光源模块(102)出射的发散光由第一分光镜(103)反射后向上传播，经第一透镜组(105)准直为平行光，入射到空间光调制器(104)上；经空间光调制器(104)调制后，反射衍射出的三维成像光束经过由第一透镜组(105)、光阑(106)和第二透镜组(107)构成的视场角放大系统后，经第二分光镜(108)反射进入人眼。


2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，其特征在于，所述RGB点光源模块(102)由RGB三个点光源构成；
所述RGB点光源模块(102)包括:红光R点光源(201)、第一偏振片(202)、绿光G点光源(203)、第二偏振片(204)、蓝光B点光源(205)、第三偏振片(206)、三色合光棱镜(207)。


3.根据权利要求2所述的基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，其特征在于，所述红光R点光源(201)、第一偏振片(202)、绿光G点光源(203)共光轴，经三色合光棱镜后重合到同一光路上，出射光束为发散球面光，经第二透镜组108反射后，被第一透镜组(105)准直为平行光，入射到空间光调制器(104)上；
所述红光R点光源(201)、第一偏振片(202)、绿光G点光源(203)采用具有相干性的光源。


4.根据权利要求3所述的基于空间光调制器时分复用的彩色全息近眼显示方法，其特征在于，所述第一偏振片(202)能够控制红光R点光源(201)出射光束的偏振态；
所述第二偏振片(204)能够控制绿光G点光源(203)出射光束的偏振态；
所述第三偏振片(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立，胡金鑫，
申请(专利权)人：上海趣立信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31