[实用新型]一种基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统

权利要求书

1.一种基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于由准直光源(1)、空间光调制器(2)、分光棱镜(3)、成像系统(4)、分光镜(5)、自由曲面半透半反镜(6)和孔径光阑(7)组成，位置关系为：

以空间光调制器(2)的表面为物面，沿所述的空间光调制器(2)输出的光束传播方向，依次为所述的分光棱镜(3)、成像系统(4)和分光镜(5)；在所述的分光棱镜(3)反射光方向上放置所述的准直光源(1)；在分光镜(5)反射光方向上放置所述的自由曲面半透半反镜(6)，在自由曲面半透半反镜(6)反射方向上并距离所述的分光镜(5)的左边一定距离处放置所述的孔径光阑(7)；所述的孔径光阑(7)和所述的自由曲面半透半反镜(6)关于光轴呈轴对称放置，所述的孔径光阑(7)的位置与人眼瞳孔的位置重合，所述的分光镜(5)的法线与光轴所成的角度范围为35°～45°。

2.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的准直光源(1)为激光器和准直透镜组的组合体，所述的激光器为半导体激光器或气体激光器，准直透镜组由一系列透镜组成，实现出射光束为平行光束。

3.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的空间光调制器(2)基于反射式液晶微显示屏，为反射型空间光调制器，分辨率为720像素或1080像素，尺寸范围为0.22英寸～0.7英寸。

4.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的分光棱镜(3)为晶体棱镜或立方棱镜。

5.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的成像系统(4)由一系列透镜组构成，为球面透镜、非球面透镜或菲涅尔透镜，透镜材料为玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯。

6.根据权利要求5所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的成像系统(4)的透镜前后表面均镀有抗反膜。

7.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的分光镜(5)为镀分光薄膜的平面分光镜或立方棱镜。

8.根据权利要求1所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的自由曲面半透半反镜(6)的面形为自由曲面，其面形矢高由以下公式给出：

其中，c₁＝1/r₁，r₁为基准面曲率半径，r为光线径向坐标，k为二次曲面系数，a_i为高阶系数，Z_i(ρ，φ)为泽尼克多项式，N为泽尼克多项式的总数，A_i为第i项泽尼克多项式的系数，ρ为归一化的半径坐标，φ为归一化的角度坐标。

9.根据权利要求1至8任一项所述的基于三维激光全息投影技术的头戴显示系统，其特征在于所述的自由曲面半透半反镜(6)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，其前表面镀有反射膜。