[发明专利]基于光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统

权利要求书

1.基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，包括：

常规光波导投影单元堆栈结构，由G个常规光波导投影单元堆叠构成，各常规光波导投影单元向+z向投射虚像，并仅通过其耦出光出瞳向-z向传播投射虚像光信息,其中G≧1；

小间距孔径阵列，由T组可时序开关的孔径组成，各孔径组分别包括依次间隔T-1个孔径的G个孔径，沿-z向，置于各耦出光出瞳前，其G×T个孔径中，相邻孔径间距小于观察者瞳孔直径D_p，T个孔径组沿x向依次错位一个孔径交错排列，其中T≧1,T×G≧2；

其中，在所述常规光波导投影单元堆栈结构中，相邻常规光波导投影单元的耦出光出瞳，沿x方向，依次错位T个孔径无重叠地排列，各常规光波导投影单元分别对应来自不同孔径组的、相邻排列的T个孔径，该常规光波导投影单元经耦出光出瞳出射光线，覆盖其对应的T个孔径，同时和其它常规光波导投影单元对应孔径无交集；

控制单元，在各T个相邻时间点控制T个孔径组依次仅一组打开，并控制各常规光波导投影单元同步投射待显示场景关于该常规光波导投影单元对应打开孔径的视图；

光阑，置于所述小间距孔径阵列处，挡除来自各常规光波导投影单元出射光中于该常规光波导投影单元对应孔径之外区域透射的部分。

2.根据权利要求1所述基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，在小间距孔径阵列沿x向等间距Δd排列时，相邻常规光波导投影单元耦出光出瞳沿x向间距ΔD＝T×Δd，各常规光波导投影单元耦出光出瞳沿x向宽度ΔW≦T×Δd。

3.根据权利要求1所述基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，当各常规光波导投影单元投射虚像于投影面上毗邻连接时，在仅一个孔径组打开的一个时间点，各常规光波导投影单元投射虚像加载信息为一个视图在投射虚像区域上的对应部分，该视图的视点为过各常规光波导投影单元投射虚像和其对应打开孔径的直线的交点。

4.根据权利要求1所述基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，同一常规光波导投影单元对应的T个孔径，其所属分组是可调换的，T个孔径组打开的时序是可调换的，G个常规光波导投影单元堆叠次序是可调换的。

5.根据权利要求1～4任一项所述基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，所述常规光波导投影单元包括：像素阵列，同步地加载该常规光波导投影单元所需光信息并出射光束；光波导，由基体和全反射面组成，通过全反射传输入射光束；光耦入器件，将入射光耦入光波导；中继器件，置于像素阵列和光耦入器件之间，相位调制像素阵列各像素出射光束，并将调制后光束牵引入光耦入器件；耦出光出瞳，光波导传输光的出射孔径；光耦出器件，调制引导光波导全反射传播过来的光转向至耦出光出瞳；像面投射器件，将光耦出器件引导来的、来自于像素阵列不同像素的光束，沿+z向反向延长会聚于投影面上各对应等效像素，形成像素阵列在投影面上的虚像，从耦出光出瞳出射的光束，等效于该虚像等效出射光束；补偿单元，沿-z向置于光耦出器件后，用于反向消除光耦出器件和像面投射器件对外部环境入射光的影响。

6.根据权利要求5所述基于常规光波导耦出光出瞳分割-组合控制的光场显示系统，其特征在于，堆叠的各常规光波导投影单元，共用像面投射器件或/和补偿单元。