一种信息显示设备及信息显示方法技术

本申请涉及信息显示技术领域，公开了一种信息显示设备及信息显示方法，用以实现同时正确显示双眼视差及对焦信息的三维显示的图像。信息显示设备包括：空间光调制器，用于向第一光栅发射全息三维光场，全息三维光场对应至少两个焦平面；第一光栅用于对空间光调制器发射的全息三维光场进行偏转，从而使全息三维光场沿第一方向传播传入光波导中；光波导用于接收由第一光栅传入的全息三维光场，在光波导中传播全息三维光场；第二光栅用于对在光波导中传播的全息三维光场进行偏转，从而使全息三维光场沿第二方向传出光波导，并使用户在用户的眼睛接收到沿第二方向传出的全息三维光场后看到全息三维光场对应的全息三维图像。

Information display device and information display method

The invention relates to the field of information display technology, and discloses an information display device and an information display method for realizing the three-dimensional display of the binocular parallax and the focusing information at the same time. Information display apparatus includes a spatial light modulator, used to launch the first grating three-dimensional holographic optical field, three-dimensional holographic optical field corresponding to at least two focal plane; the first grating for deflection of light emitting holographic three-dimensional spatial light modulator field, so that the three-dimensional holographic optical field along the first direction of propagation into optical waveguide for optical waveguide; receive incoming light field by the first three-dimensional holographic grating, holographic three-dimensional light propagation in an optical waveguide grating; second for deflection of holographic three-dimensional light propagating in the optical waveguide field, so that the three-dimensional holographic optical field along the second direction of outgoing optical waveguide, and the user in the user's eyes received from the second direction the three-dimensional holographic optical field see three-dimensional holographic optical field corresponding holographic three-dimensional image.

【技术实现步骤摘要】
一种信息显示设备及信息显示方法
本申请实施例涉及信息显示
，尤其涉及一种信息显示设备及信息显示方法。
技术介绍
增强现实(AugmentedReality，AR)技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息无缝集成的技术，是通过传感、计算和图形等科学技术将虚拟世界的信息应用到真实世界。目前市场上出现了种类繁多的AR眼镜产品，这些产品的共同特点就是将虚拟的影像映射到一个固定的焦平面上，使用户能够看到该焦平面上的影像，并且通过视差对左右眼显示不同的图像，从而生成三维的显示效果。一种常见的AR显示设备应用的方案为衍射光栅的光波导方案，简要来说，其工作原理是，来自像源的光，经过准直透镜后变成平行光，平行光照射至耦合入口处的衍射光栅被衍射，被衍射的光进入光波导，并在光波导中进行全反射传输，在耦合出口处的衍射光栅被衍射出去，被衍射出去的光为平行光，平行光进入人眼。对于人眼来说，平行光相当于是来自无穷远处的光源发出的光线。因此，这种类型的产品通常会将焦平面设在光学意义的无穷远处。但是，在传统的AR显示设备上，用户想要看清楚虚拟物体必须将眼睛对焦在固定的焦平面上，由于眼球晶状体长时间固定，长时间使用会对视力造成伤害。另外，当所渲染的虚拟物体在空间里面移动，用户视线汇聚在虚拟物体上，而人眼对焦在固定的焦平面上，这就造成了视线汇聚信息与眼球对焦信息不一致，也就是“辐辏冲突”的问题，长时间使用会给人眼带来不适感。另外，由于焦平面设在光学意义的无穷远处，即人眼对焦的位置为光学意义的无穷远处，当所渲染的虚拟物体需要叠加在离人眼较近的真实物体上时，由于人眼需要对焦在近处的真实物体上，就无法同时对焦于位于光学意义上无穷远处的焦平面上，这就使得用户无法同时看清真实的物体以及叠加其上的虚拟物体。
技术实现思路
本申请实施例提供一种信息显示设备及信息显示方法，用以解决信息显示设备在显示三维图像时焦平面唯一且固定的问题。本申请实施例提供的具体技术方案如下：第一方面，提供一种信息显示设备，通过空间光调制器生成全息三维图像，该全息三维图像经过如光栅的光栅耦合进入光波导，在光波导中传播，再经过光栅耦合射出，进入人眼，从而使得人眼能够看到真三维显示的图像，真三维显示的图像即能够同时正确显示双眼视差及对焦信息的三维显示的图像。在一个可能的设计中，信息显示设备包括空间光调制器、第一光栅、第二光栅和光波导，其中：所述空间光调制器，用于向所述第一光栅发射全息三维光场，所述全息三维光场对应至少两个焦平面；所述第一光栅，用于对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第一方向传播传入所述光波导中；所述光波导，用于接收由所述第一光栅传入的所述全息三维光场，在所述光波导中传播所述全息三维光场，向所述第二光栅传播所述全息三维光场；所述第二光栅，用于对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第二方向传出所述光波导，并使用户在所述用户的眼睛接收到沿所述第二方向传出的所述全息三维光场后看到所述全息三维光场对应的全息三维图像。这样，避免了传统信息显示设备将焦平面固定在一个平面上使得人眼视线汇聚点与眼球对焦点不相同的问题，使得人眼能够看到真三维显示，且人眼能够同时接收实景图像和全息三维图像，产生具有真三维显示功能的增强现实效果。在一个可能的设计中，信息显示设备还包括分离孔，所述分离孔设置在所述第二光栅中，所述第一光栅还具有透镜功能，还用于将所述全息三维光场聚焦，其中，所述第一光栅用于将所述全息三维光场中的零级光聚焦在所述分离孔处；所述分离孔，用于吸收聚焦后的所述零级光，或者将聚焦后的所述零级光沿第三方向传播，所述第三方向与所述第二方向不同。这样，能够消除零级光对全息三维图像显示效果的干扰，使得最终显示的全息三维图像更清晰，对比度更高，有更好的显示效果。在一个可能的设计中，所述第二光栅还具有透镜功能，还用于当所述全息三维图像位于所述第二透镜的一倍焦距以内时，对所述全息三维图像进行放大显示。这样，能够放大显示的视场。在一个可能的设计中，所述第一光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，所述第一光栅令所述全息三维光场透射通过所述第一光栅并对所述全息三维光场进行偏转；或者，所述光波导设置在所述第一光栅和所述空间光调制器之间，所述第一光栅对所述全息三维光场进行反射；所述第二光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，所述第二光栅令所述全息三维光场透射通过所述第二光栅并对所述全息三维光场进行偏转；或者，所述第二光栅设置在所述空间光调制器和所述第二光栅之间，所述第二光栅对所述全息三维光场进行反射。这样，扩展了信息显示设备的结构类型，使得信息显示设备的结构设计更加灵活，方便。在一个可能的设计中，所述第二光栅具有高透明度，这样，使得人眼可以同时接收实景图像和全息三维图像，从而显示具有真三维显示功能的增强现实效果。第二方面，一种信息显示方法，通过空间光调制器向第一光栅发射全息三维光场，所述全息三维光场对应至少两个焦平面；通过第一光栅对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第一方向传播传入所述光波导中；通过光波导接收由所述第一光栅传入的所述全息三维光场，在所述光波导中传播所述全息三维光场，向所述第二光栅传播所述全息三维光场；通过第二光栅对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第二方向传出所述光波导，并使用户在所述用户的眼睛接收到沿所述第二方向传出的所述全息三维光场后看到所述全息三维光场对应的全息三维图像。这样，避免了传统信息显示设备将焦平面固定在一个平面上使得人眼视线汇聚点与眼球对焦点不相同的问题，使得人眼能够看到真三维显示，且人眼能够同时接收实景图像和全息三维图像，产生具有真三维显示功能的增强现实效果。在一个可能的设计中，通过所述第一光栅将所述全息三维光场中的零级光聚焦在分离孔处，其中，所述分离孔设置在所述第二光栅中；通过所述分离孔吸收聚焦后的所述零级光，或者将聚焦后的所述零级光沿第三方向传播，所述第三方向与所述第二方向不同。这样，能够消除零级光对全息三维图像显示效果的干扰，使得最终显示的全息三维图像更清晰，对比度更高，有更好的显示效果。在一个可能的设计中，当所述全息三维图像位于第二光栅的一倍焦距以内时，通过所述第二光栅对所述全息三维图像进行放大显示，其中，所述第二光栅具有透镜功能。这样，能够放大显示的视场。在一个可能的设计中，若所述第一光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，则所述第一光栅令所述全息三维光场透射通过所述第一光栅并对所述全息三维光场进行偏转；若所述光波导设置在所述第一光栅和所述空间光调制器之间，则通过所述第一光栅对所述空间光调制器射出的所述全息三维光场进行反射；若所述第二光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，则所述第二光栅令所述全息三维光场透射通过所述第二光栅并对所述全息三维光场进行偏转；或者，若所述光波导设置在所述空间光调制器和所述第二光栅之间，则通过所述第二光栅对所述全息三维光场进行反射。这样，扩展了信息显示设备的结构类型，使得信息显示设备的结构设计更加灵活，方便。第三方面，提供一种头戴式增强现实设备，包括如上述第一方面和第一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信息显示设备，其特征在于，所述信息显示设备包括空间光调制器、第一光栅、第二光栅和光波导，其中：所述空间光调制器，用于向所述第一光栅发射全息三维光场，所述全息三维光场对应至少两个焦平面；所述第一光栅，用于对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第一方向传播传入所述光波导中；所述光波导，用于接收由所述第一光栅传入的所述全息三维光场，在所述光波导中传播所述全息三维光场，向所述第二光栅传播所述全息三维光场；所述第二光栅，用于对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第二方向传出所述光波导，并使用户在所述用户的眼睛接收到沿所述第二方向传出的所述全息三维光场后看到所述全息三维光场对应的全息三维图像。

【技术特征摘要】
1.一种信息显示设备，其特征在于，所述信息显示设备包括空间光调制器、第一光栅、第二光栅和光波导，其中：所述空间光调制器，用于向所述第一光栅发射全息三维光场，所述全息三维光场对应至少两个焦平面；所述第一光栅，用于对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第一方向传播传入所述光波导中；所述光波导，用于接收由所述第一光栅传入的所述全息三维光场，在所述光波导中传播所述全息三维光场，向所述第二光栅传播所述全息三维光场；所述第二光栅，用于对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，从而使所述全息三维光场沿第二方向传出所述光波导，并使用户在所述用户的眼睛接收到沿所述第二方向传出的所述全息三维光场后看到所述全息三维光场对应的全息三维图像。2.如权利要求1所述的信息显示设备，其特征在于，所述信息显示设备还包括分离孔，所述分离孔设置在所述第二光栅中；所述第一光栅还具有透镜功能，还用于将所述全息三维光场聚焦，用于将所述全息三维光场中的零级光聚焦在所述分离孔处；所述分离孔，用于吸收聚焦后的所述零级光，或者将聚焦后的所述零级光沿第三方向传播，所述第三方向与所述第二方向不同。3.如权利要求1或2所述的信息显示设备，其特征在于，所述第二光栅还具有透镜功能，还用于当所述全息三维图像位于所述第二光栅的一倍焦距以内时，对所述全息三维图像进行放大显示。4.如权利要求1、2或3所述的信息显示设备，其特征在于，所述第一光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，所述第一光栅对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，包括：所述第一光栅令所述全息三维光场透射通过所述第一光栅并对所述全息三维光场进行偏转；或者，所述光波导设置在所述第一光栅和所述空间光调制器之间，所述第一光栅对所述空间光调制器发射的所述全息三维光场进行偏转，包括：所述第一光栅对所述全息三维光场进行反射。5.如权利要求1～4任一项所述的信息显示设备，其特征在于，所述第二光栅设置在所述空间光调制器和所述光波导之间，所述第二光栅对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，包括：所述第二光栅令所述全息三维光场透射通过所述第二光栅并对所述全息三维光场进行偏转；或者，所述光波导设置在所述空间光调制器和所述第二光栅之间，所述第二光栅对在所述光波导中传播的所述全息三维光场进行偏转，包括：所述第二光栅对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，周鹏程，李燕，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44