一种全息投影器和全息显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全息投影器和全息显示系统，包括设置在所述全息投影器的内部的用于提供等效像面的成像芯片，为所述成像芯片提供光的光源，与所述等效像面相对应并用于光学成像的成像镜组，所述光源的功率密度ρ

【技术实现步骤摘要】
一种全息投影器和全息显示系统
本专利技术涉及全息显示
，特别涉及一种全息投影器和全息显示系统。
技术介绍
现场/几何全息显示系统是可以实现的真实的立体显示技术。这种全新的显示系统采用全息投影器作为核心显示元件，其工作方式与以往的2D投影显示系统有很大的差别，全息投影器通常包括多个成像芯片，对应地采用多个光源，这样全息投影器的光源功率会成倍增加。但是，这类显示还有个特点就是聚焦式显示，可以把光线集中在一个小的显示窗口内，这种特性又使得其对光源功率需求大大降低。光源功率存在两个相反的考量角度，而且两个考量角度都不存在可量化的设计规范，增加了全息投影器的设计难度，全息投影器的产品性能得不到优化，降低了全息投影器的成像质量以及用户使用时的舒适度。因此，如何优化全息投影器的产品性能，是本领域技术人员函待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种全息投影器和全息显示系统，以优化全息投影器的产品性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种全息投影器，包括设置在所述全息投影器的内部的用于提供等效像面的成像芯片，为所述成像芯片提供光的光源，与所述等效像面相对应并用于光学成像的成像镜组，所述光源的功率密度ρP满足：其中，所述光源的功率密度单位为P为光源功率，单位W；S0为所述成像镜组中最外侧镜片的透光孔的孔径面积，单位m2；S10为距离所述成像镜组中最外侧镜片10cm处，所述全息投影器投影在垂直于最外侧镜片主光轴的平面上的光斑的面积，单位m2；S100为距离所述成像镜组中最外侧镜片100cm处，所述全息投影器投影在垂直于最外侧镜片主光轴的平面上的光斑的面积，单位m2。优选的，所述光源的功率密度ρP满足：优选的，所述光源的功率密度ρP满足：优选的，所述光源的光通量密度ρL满足：其中，所述光源的光通量密度单位为L为所述全息投影器的光通量，单位lm。优选的，所述全息投影器的景深表现能力≥5m。优选的，所述全息投影器的像面密度ρl满足：其中，像面密度单位n为像面数量，单位为1；l为显示空间的深度值，单位为m。优选的，所述全息投影器的像面密度ρl满足：优选的，所述全息投影器的像面密度ρl满足：优选的，所述全息投影器为自散热结构。优选的，还包括能够进行体扫描的体扫描机构。本专利技术还公开了一种全息显示系统，包括全息屏和投影设备，所述投影设备为上述中任一项所述的全息投影器。优选的，所述全息显示系统为几何全息显示系统或者现场全息显示系统。优选的，所述几何全息屏为透射式几何全息屏或者透射式几何全息屏。优选的，所述的全息投影器的光源采用相干光源。优选的，还包括底座和支撑杆，所述支撑杆连接全息投影器和底座。优选的，所述支撑杆包括上连杆和下连杆，所述上连杆与所述全息投影器连接并可实现全息投影器的左右摇摆和上下俯仰；所述下连杆与所述底座连接并可实现旋转和/或上下俯仰。优选的，还包括人眼跟踪模块。优选的，还包括交互动作捕捉模块。本专利技术的全息投影器，使所述光源的功率密度ρP满足：并通过大量的实验证明显著提高了成像质量以及用户舒适度，从而优化了全息投影器的产品性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种全息投影器的结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的一种全息投影器的立体原理示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种全息投影器的主视原理示意图；图4为本专利技术实施例所提供的一种全息投影器的结构示意图；图5为本专利技术实施例所提供的一种全息显示系统的结构示意图；图6为本专利技术实施例所提供的另一种全息显示系统的结构示意图；图7至图10为本专利技术实施例所提供的又一种全息显示系统的不同角度的结构示意图。其中：100为全息投影器；200为全息屏、300为相干光源、400为支撑杆、500为底座。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种全息投影器和全息显示系统，以优化全息投影器的产品性能。由
技术介绍
描述可知，当前的全息投影器中的光源功率会成倍增加；另外，体显示(3D显示)场景下，显示空间内每一个像素(体素)都是一个独立的发光点，这就比传统的2D投影设备显示的像素点多出几个数量级，因此，从这个逻辑考虑，光源的光通量也需要相应的增加很多。此外，由于全息显示系统的特殊性，其光路设置中往往还存在光学利用率偏低的光学元件，使得光线的利用率大打折扣，因此，也需要提高光源的亮度。但是，这类显示还有个特点就是聚焦式显示，可以把光线集中在一个小的显示窗口内(视窗)，这种特性又使得其对光源的亮度需求大大降低。应用场景上，全息投影器往往被用在全息显示系统当中，全息投影器在这种显示系统中往往是非固定式的，需要跟随用户进行运动，这点跟以往的固定式投影设备非常不同。这也就要求全息投影器需要灵活轻便，设计上要尽可能简洁，避免结构冗余(如尽可能降低发热问题，从而简化散热设计或者省略散热设计)。综上，由于全息显示系统的独特性和复杂性，光电参数存在两个相反的考量角度，而且每一个角度都不存在可量化的设计规范，所以设计难度极大。实践中也发现，熟悉传统投影设计领域的专业设计人员和其他光学设计人员，都无法完成一个理想的全息投影器的设计，很多设计出来的产品只能实现3D显示的功能，但是性能和显示效果方面都很差，无法满足用户正常需求。考虑到本领域内的人员无法根据以往的显示系统设计经验优化全息投影器的产品性能，本专利技术给出了优化全息投影器的思路，使完全没有设计经验的从业人员也可以根据本专利技术的技术信息开发出性能优越的产品。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。如图1和图2所示，本专利技术公开的一种全息投影器，包括设置在全息投影器的内部的用于提供等效像面的成像芯片，为成像芯片提供光的光源，与等效像面相对应并用于光学成像的成像镜组，光源的功率密度ρP满足：其中，光源的功率密度单位为P为光源功率，单位W；S0为成像镜组中最外侧镜片的透光孔101的孔径面积，单位m2；S10为距离成像镜组中最外侧镜片10cm处，全息投影器投影在垂直于最外侧镜片主光轴O1的平面α上的光斑102的面积，单位m2；S100为距离成像镜组中最外侧镜片100cm处，全息投影器投影在垂直于最外侧镜片主光轴O1的平面β上的光斑103的面积，单位m2。本专利技术的全息投影器，使光源的功率密度ρP满足：并通过大量的实验证明显著提高了成像质量以及用户舒适度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全息投影器，包括设置在所述全息投影器的内部的用于提供等效像面的成像芯片，为所述成像芯片提供光的光源，与所述等效像面相对应并用于光学成像的成像镜组，其特征在于，所述光源的功率密度ρ

【技术特征摘要】
1.一种全息投影器，包括设置在所述全息投影器的内部的用于提供等效像面的成像芯片，为所述成像芯片提供光的光源，与所述等效像面相对应并用于光学成像的成像镜组，其特征在于，所述光源的功率密度ρP满足：
其中，所述光源的功率密度单位为
P为光源功率，单位W；
S0为所述成像镜组中最外侧镜片的透光孔的孔径面积，单位m2；
S10为距离所述成像镜组中最外侧镜片10cm处，所述全息投影器投影在垂直于最外侧镜片的主光轴的平面上的光斑的面积，单位m2；
S100为距离所述成像镜组中最外侧镜片100cm处，所述全息投影器投影在垂直于最外侧镜片的主光轴的平面上的光斑的面积，单位m2。


2.如权利要求1所述的全息投影器，其特征在于，所述光源的功率密度ρP满足：


3.如权利要求2所述的全息投影器，其特征在于，所述光源的功率密度ρP满足：


4.如权利要求1所述的全息投影器，其特征在于，所述光源的光通量密度ρL满足：
其中，所述光源的光通量密度单位为
L为所述全息投影器的光通量，单位lm。


5.如权利要求1所述的全息投影器，其特征在于，所述全息投影器的景深表现能力≥5m。


6.如权利要求1所述的全息投影器，其特征在于，所述全息投影器的像面密度ρl满足：
其中，像面密度单位
n为像面数量，单位为1；
l为显示空间的深度值，单位为m。


7.如权利要求6所述的全息投影器，其特征在于，所述全息投影器的像面密度ρl满足：


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【专利技术属性】
技术研发人员：王广军，余为伟，
申请(专利权)人：荆门市探梦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42