【技术实现步骤摘要】
一种单通道轻小型增强现实近眼显示系统
[0001]本专利技术涉及近眼显示
，尤其涉及一种单通道轻小型增强现实近眼显示系统
。
技术介绍
[0002]增强现实
(Augmented Reality
，以下简称
AR)
，是一种将虚拟信息叠加到现实世界信息的技术，可以丰富多种感知效果，例如视觉
、
听觉
、
嗅觉甚至触觉等，无论在多媒体娱乐还是在军事
、
工业
、
医疗等领域都有着巨大的市场应用价值
。
体全息光学元件
(Volume Holographic Optical elements
，以下简称
VHOE)
被运用于轻型
AR
设备中，其是根据全息术原理制成的光学元件
。
通常做在感光薄膜材料上，利用参考光波和物光光波的组合发生干涉，在光敏材料上形成对应的折射率分布
。
再次被光线照射时，光线由于衍射效应，发生非常规的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种单通道轻小型增强现实近眼显示系统，其特征在于所述系统由两个镜像对称的目视光学成像装置组合而成，每个目视光学成像装置包括图像微显示器
(11)、
滤光片
(12)、
自由曲面元件
(13)、
第一自由体全息光学元件
(14)、
第一玻璃平板
(15)、
第二自由体全息光学元件
(16)
以及第二玻璃平板
(17)
；其中，第一自由体全息光学元件和第二自由体全息光学元件分别贴附在第一玻璃平板和第二玻璃平板的表面上；所述的自由曲面元件
(13)
为棱镜，该棱镜至少包括第一表面
、
第二表面和第三表面，且第一表面
、
第二表面和第三表面均为
xy
多项式型自由曲面；图像微显示器产生的图像信号光经过滤光片后，入射到自由曲面元件的第一表面，并透过自由曲面元件的第二表面后入射到第一自由体全息光学元件，图像信号光满足第一自由体全息光学元件的布拉格衍射条件，在第一自由体全息光学元件表面发生衍射，衍射后的光线再次透过自由曲面元件的第二表面，从自由曲面元件的第三表面出射，入射到第二自由体全息光学元件，图像信号光满足第二自由体全息光学元件的布拉格衍射条件，在第二自由体全息光学元件表面发生衍射，之后进入人眼
。
同时，外界环境光由于不满足第二自由体全息光学元件的布拉格条件而直接透射进入人眼成像
。2.
根据权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述自由曲面元件
(13)
采用如下设计过程进行设计：
1)
确定自由曲面元件设计的三项要求：
a)
利用折射定律和衍射定律演算出光线在自由曲面元件三个表面上的落点坐标；根据第一表面与第三表面上光线落点互不重叠的原则，通过调整各个表面的面型和相对位置来调整落点坐标；其中，落点坐标与面型的关系为：通过落点坐标可以算出三个表面上出入射光线的方向，再根据折射定律计算出各个表面的法线方向从而得到各个表面的面型；
b)
利用成像公式和畸变公式控制在眼瞳目视距离处所成虚像面上的光线落点及大小，在满足成像质量的前提下使得畸变最小；具体为：调整自由曲面元件各个表面的面型和相对位置，使得每个视场的光线在虚像面处所汇聚成的点的大小小于人眼分辨率；利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，胡广银，裴春洋，陈煜钦，吴仍茂，李海峰，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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