本發(fā)明涉及一種顯示器，特別是涉及一種全息三維顯示器，還涉及可穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡設(shè)備，應(yīng)用于全息顯示設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

全息眼鏡是一種基于全息顯示技術(shù)的頭戴式顯示器，需要用到全息光學(xué)元件hoe，其核心部件是光調(diào)制器(spatiallightmodulator,slm)。

光調(diào)制器是一種可以對光波的空間分布進(jìn)行調(diào)制的光學(xué)器件，其作用是把空間上的光波的振幅，相位，偏振態(tài)和波長進(jìn)行改變?？梢詫⒂嬎銠C(jī)制作的計算全息圖cgh通過透射或反射的方式衍射出全息三維的圖像。

全息顯示技術(shù)是一種終極的三維顯示技術(shù)，區(qū)別于分光立體顯示技術(shù)，體三維顯示技術(shù)等立體顯示技術(shù)。原理是通過光的干涉記錄信息，再通過衍射將信息再現(xiàn)?，F(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡大多數(shù)運(yùn)用的是雙目視差的分光立體顯示技術(shù)，缺點(diǎn)是立體感不夠真實(shí)，交互距離與成像距離不一致，無法適配所有瞳距大小的佩戴者，而且長時間佩戴眼鏡會產(chǎn)生暈眩感，傳統(tǒng)成像原理的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡易于產(chǎn)生視覺疲勞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)，全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)顯示的立體效果更加真實(shí)，顯示效果更加良好，交互距離與成像距離一致，適應(yīng)所有瞳距大小的佩戴者，避免產(chǎn)生暈眩感，不易引起視覺疲勞，可以長時間佩戴使用。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)，主要包括安裝在眼鏡框架中的讀出光源和兩套光路系統(tǒng)，電源為讀出光源和兩套光路系統(tǒng)供電，其中第一套光路系統(tǒng)主要由和第二套光路系統(tǒng)主要分別由一套使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)組成，使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)主要由光調(diào)制器和光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組組成，根據(jù)計算兩套光路系統(tǒng)生成的全息圖像的成像距離不同，在對應(yīng)的光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組的前方的不同距離呈現(xiàn)三維立體的全息圖像，從兩套光路系統(tǒng)的不同的光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組發(fā)出的全息圖像出射光線分別通過對應(yīng)的目鏡，向人的雙眼發(fā)射對應(yīng)的圖像光束，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左右眼獨(dú)立形成相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)，在使用全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)時，基于實(shí)物三維采集方法或計算機(jī)生成方法生成的三維模型通過全息成像方法計算出全息圖像，再將全息圖像分別承載在兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器上，來自讀出光源的光線以平行光束式的入射光線分別入射到兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器上，通過光學(xué)衍射方法，分別將光調(diào)制器上的全息圖像讀出為對應(yīng)的三維圖像，讀出的三維圖像再分別經(jīng)過光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組對在光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組中傳播的三維圖像光波進(jìn)行消除圖像背景雜光的處理，濾掉高階圖像，并保留低階圖像，然后經(jīng)過對應(yīng)的目鏡后，使全息圖像呈現(xiàn)在用于人的左右眼觀察的不同的對應(yīng)視窗的范圍內(nèi)，通過視窗分別進(jìn)入人的左右眼睛，使人的雙眼分別得到對應(yīng)的圖像。

作為本發(fā)明的第一種優(yōu)選的技術(shù)方案，每套光路系統(tǒng)皆采用透射式的光調(diào)制器形成成像光路。

作為本發(fā)明的第二種優(yōu)選的技術(shù)方案，每套光路系統(tǒng)皆采用反射式的光調(diào)制器形成成像光路，在兩套光路系統(tǒng)之間設(shè)有分光結(jié)構(gòu)，來自讀出光源的光線經(jīng)過分光結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為兩束入射光線，分別作為兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器配合使用的入射光源。

作為本發(fā)明的第二種優(yōu)選的技術(shù)方案的改進(jìn)技術(shù)方案，兩套光路系統(tǒng)具有相同結(jié)構(gòu)，且共用一個讀出光源，分光結(jié)構(gòu)由兩個分光棱鏡和一個半波片組成分光系統(tǒng)，利用分光棱鏡的半反半透的特性，使讀出光源先通過分光棱鏡反射，再經(jīng)過光調(diào)制器發(fā)生衍射，衍射出的全息像再通過分光棱鏡的透射作用穿過分光棱鏡的本體進(jìn)行成像，分光結(jié)構(gòu)為，來自讀出光源的光線經(jīng)過第一個分光棱鏡轉(zhuǎn)為兩束入射光線，其中通過第一個分光棱鏡后的第一束入射光線直接入射到第一套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器上，其中通過第一個分光棱鏡后的第二束入射光線繼續(xù)入射到第二個分光棱鏡上作為第二光源，第二光源作為第二套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器的讀出光源，在兩個分光棱鏡之間放置半波片，利用半波片調(diào)節(jié)分光比。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的一種改進(jìn)，在使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)中，光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組由一個帶有小孔的光闌和一對凸透鏡組成，將光闌設(shè)置在第一個的凸透鏡的焦點(diǎn)處，并將第二個的凸透鏡設(shè)置于第一個的凸透鏡的2倍焦距處，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，從光調(diào)制器發(fā)射的衍射圖像光線入射到第一個的凸透鏡，再通過光闌入射到第二個的凸透鏡，然后通過目鏡進(jìn)入觀察者的眼睛，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左眼和右眼生成的兩幅三維圖像，使觀察者看清全息圖像。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，在使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)中，光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組由一個帶有小孔的光闌和一對凸透鏡組成，將光闌設(shè)置在第一個的凸透鏡的焦點(diǎn)處，并將第二個的凸透鏡設(shè)置于第一個的凸透鏡的2倍焦距處，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，從光調(diào)制器發(fā)射的衍射圖像光線經(jīng)過分光結(jié)構(gòu)的透射作用，入射到第一個的凸透鏡，再通過光闌入射到第二個的凸透鏡，然后通過目鏡進(jìn)入觀察者的眼睛，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左眼和右眼生成的兩幅三維圖像，使觀察者看清全息圖像。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，讀出光源采用激光、led或oled作為光源，當(dāng)讀出光源采用激光作為光源時，來自讀出光源的光線通過光束調(diào)整裝置以平行光束式的入射光線分別入射到兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器上。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)讀出光源采用激光器發(fā)射激光作為光源時，光束調(diào)整裝置由擴(kuò)束鏡頭和一個獨(dú)立的調(diào)整光束的凸透鏡組成，在激光器的前端設(shè)置具有固定倍率的擴(kuò)束鏡頭，再經(jīng)過調(diào)整光束的凸透鏡作用得到平行光，使平行光入射光調(diào)制器的光束面積，達(dá)到光調(diào)制器向光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組發(fā)射的三維圖像的光束面積。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，通過在兩套光路系統(tǒng)分別設(shè)置一系列反射鏡，將光路折疊限制在眼鏡框架的內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的對應(yīng)尺寸范圍內(nèi)，眼鏡框架采用頭戴式組件結(jié)構(gòu)，利用兩套光路系統(tǒng)形成全息三維顯示器。

作為本發(fā)明上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，光調(diào)制器采用液晶空間光調(diào)制器、聲-光調(diào)制器或數(shù)字微鏡空間光調(diào)制器，采用1-20μm像素尺寸的光調(diào)制器衍射出視場角在1°-20°范圍的三維圖像。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)光路簡單，對光源的功率要求低，且因?yàn)橛^察距離短，對空間光調(diào)制器的顯示尺寸要求低；

2.本發(fā)明從原理上解決頭戴式顯示器所產(chǎn)生的暈眩效果，而且由于全息圖像的視場角的存在，可使頭戴式顯示器適配所有瞳距的使用者，終達(dá)到良好的三維觀察效果；

3.本發(fā)明運(yùn)用光調(diào)制器衍射出的計算全息圖經(jīng)過一系列的光學(xué)系統(tǒng)，將真實(shí)的三維光場信息在視窗中呈現(xiàn)到觀察者的雙眼，為未來全息虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡和全息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的制作提供光路設(shè)計的基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為具有本發(fā)明實(shí)施例一全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)的光路示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的單眼視窗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)的全息光路示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，一種全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)，主要包括安裝在眼鏡框架11中的讀出光源2和兩套光路系統(tǒng)，電源為讀出光源2和兩套光路系統(tǒng)供電，其中第一套光路系統(tǒng)主要由和第二套光路系統(tǒng)主要分別由一套使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)組成，使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)主要由光調(diào)制器1和光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組組成，根據(jù)計算兩套光路系統(tǒng)生成的全息圖像的成像距離不同，在對應(yīng)的光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組的前方的不同距離呈現(xiàn)三維立體的全息圖像，從兩套光路系統(tǒng)的不同的光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組s發(fā)出的全息圖像出射光線分別通過對應(yīng)的目鏡7，向人的雙眼發(fā)射對應(yīng)的圖像光束，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左右眼獨(dú)立形成相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)，在使用全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)時，基于實(shí)物三維采集方法或計算機(jī)生成方法生成的三維模型通過全息成像方法計算出全息圖像，再將全息圖像分別承載在兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1上，來自讀出光源2的光線以平行光束式的入射光線分別入射到兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1上，通過光學(xué)衍射方法，分別將光調(diào)制器1上的全息圖像讀出為對應(yīng)的三維圖像，讀出的三維圖像再分別經(jīng)過光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組對在光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組中傳播的三維圖像光波進(jìn)行消除圖像背景雜光的處理，濾掉高階圖像，并保留低階圖像，然后經(jīng)過對應(yīng)的目鏡7后，使全息圖像呈現(xiàn)在用于人的左右眼觀察的不同的對應(yīng)視窗12的范圍內(nèi)，通過視窗12分別進(jìn)入人的左右眼睛8，使人的雙眼分別得到對應(yīng)的圖像。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，每套光路系統(tǒng)皆采用反射式的光調(diào)制器1形成成像光路，在兩套光路系統(tǒng)之間設(shè)有分光結(jié)構(gòu)，來自讀出光源2的光線經(jīng)過分光結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為兩束入射光線，分別作為兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1配合使用的入射光源。兩套光路系統(tǒng)具有相同結(jié)構(gòu)，且共用一個讀出光源2，分光結(jié)構(gòu)由兩個分光棱鏡5和一個半波片10組成分光系統(tǒng)，利用分光棱鏡5的半反半透的特性，使讀出光源2先通過分光棱鏡5反射，再經(jīng)過光調(diào)制器1發(fā)生衍射，衍射出的全息像再通過分光棱鏡5的透射作用穿過分光棱鏡5的本體進(jìn)行成像，分光結(jié)構(gòu)為，來自讀出光源2的光線經(jīng)過第一個分光棱鏡5轉(zhuǎn)為兩束入射光線，其中通過第一個分光棱鏡5后的第一束入射光線直接入射到第一套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1上，其中通過第一個分光棱鏡5后的第二束入射光線繼續(xù)入射到第二個分光棱鏡5上作為第二光源，第二光源作為第二套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1的讀出光源，在兩個分光棱鏡5之間放置半波片10，利用半波片10調(diào)節(jié)分光比。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，在使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)中，光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組由一個帶有小孔的光闌9和一對凸透鏡4組成，將光闌9設(shè)置在第一個的凸透鏡4的焦點(diǎn)處，并將第二個的凸透鏡4設(shè)置于第一個的凸透鏡4的2倍焦距處，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，從光調(diào)制器1發(fā)射的衍射圖像光線經(jīng)過分光結(jié)構(gòu)的透射作用，入射到第一個的凸透鏡4，再通過光闌9入射到第二個的凸透鏡4，然后通過目鏡7進(jìn)入觀察者的眼睛8，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左眼和右眼生成的兩幅三維圖像，使觀察者看清全息圖像。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，讀出光源2采用激光器發(fā)射激光作為光源，來自讀出光源2的光線通過光束調(diào)整裝置以平行光束式的入射光線分別入射到兩套光路系統(tǒng)的光調(diào)制器1上。光束調(diào)整裝置由擴(kuò)束鏡頭3和一個獨(dú)立的調(diào)整光束的凸透鏡4組成，在激光器的前端設(shè)置具有固定倍率的擴(kuò)束鏡頭3，再經(jīng)過調(diào)整光束的凸透鏡4作用得到平行光，使平行光入射光調(diào)制器1的光束面積，達(dá)到光調(diào)制器1向光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組發(fā)射的三維圖像的光束面積。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，通過在兩套光路系統(tǒng)分別設(shè)置一系列反射鏡6，將光路折疊限制在眼鏡框架11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)空間的對應(yīng)尺寸范圍內(nèi)，眼鏡框架11采用頭戴式組件結(jié)構(gòu)，利用兩套光路系統(tǒng)形成全息三維顯示器。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，光調(diào)制器1采用反射式的液晶空間光調(diào)制器，采用1-20μm像素尺寸的光調(diào)制器1衍射出視場角在1°-20°范圍的三維圖像，允許不同個體瞳距的差異，進(jìn)而不需要傳統(tǒng)的瞳距調(diào)節(jié)裝置。本實(shí)施例區(qū)別于傳統(tǒng)的分光立體顯示和體三維顯示，利用全息原理的三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的優(yōu)點(diǎn)在于三維效果更真實(shí)，解決了交互距離與成像距離不協(xié)調(diào)的問題，而且因?yàn)槿D視場角的存在，允許不同個體瞳距的差異，進(jìn)而不需要傳統(tǒng)的瞳距調(diào)節(jié)裝置。本實(shí)施例通過計算全息圖過程中調(diào)節(jié)三維再現(xiàn)圖像與人眼的距離，可以達(dá)到虛擬圖像與互動端很好的融合。

在本實(shí)施例中，參見圖1～4，本實(shí)施例全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)包括作為讀出光源2的小功率單波長激光器、由擴(kuò)束鏡頭3和一個凸透鏡4組成的光束調(diào)整裝置、傅立葉透鏡、反射鏡6、分光棱鏡5和液晶空間光調(diào)制器。本實(shí)施例中所使用的分光棱鏡、透鏡、反射鏡采用大恒光電生產(chǎn)的組件，所使用的液晶空間光調(diào)制器采用德國holoeyes公司提供的產(chǎn)品；所使用的激光器是由長春新產(chǎn)業(yè)光電提供的產(chǎn)品。成像光路為先基于實(shí)物三維采集或計算機(jī)生成的三維模型通過全息原理計算出全息圖，全息圖承載在液晶空間光調(diào)制器上，本實(shí)施例的成像光路為先由作為讀出光源2的激光器發(fā)出激光光源，讀出光源2經(jīng)過光束調(diào)整裝置把激光擴(kuò)束成光強(qiáng)均勻的光束，經(jīng)過一個凸透鏡4將發(fā)散的光束轉(zhuǎn)為平行光束，光束經(jīng)過分光棱鏡5轉(zhuǎn)為兩束光線，其中一束入射在另一個分光棱鏡5上作為光源，在兩個分光棱鏡5之間放置半波片10，用以調(diào)節(jié)分光比，另一束入射在液晶空間光調(diào)制器的lcos屏幕上，光線在lcos屏幕上發(fā)射衍射，衍射的圖像經(jīng)過分光棱鏡5的透射作用入射凸透鏡4，并在凸透鏡1的焦點(diǎn)處，放置一個帶有小孔的光闌9，濾掉高階圖像，只保留一個低階最佳圖像，在凸透鏡4的2倍焦距處再放置一個凸透鏡4，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)計算全息圖的成像距離不同可以在4f系統(tǒng)的前方不同距離呈現(xiàn)三維立體的全息圖像，經(jīng)過有一個作為目鏡7的透鏡后，進(jìn)入人的一只眼睛8，以上的光路共兩套，分別對應(yīng)人的左眼和右眼，生成的2幅三維圖像要按照人的觀察習(xí)慣分別進(jìn)入人的左眼和右眼。由于受眼鏡的尺寸制約，可通過多個反射鏡6將光路折疊在適合制成眼鏡外形的空間內(nèi)，如圖4。參見圖1～4，本實(shí)施例采用基于光調(diào)制器的全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的光路是用于頭戴式全息顯示器的光學(xué)結(jié)構(gòu)，全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡投射給人左、右眼的兩幅圖像都是利用全息技術(shù)而再現(xiàn)出的真三維圖像，光路中包括激光光源以及光束調(diào)整裝置，光路中的反射光路集成于設(shè)定的光路空間中，具有光路中用于人左右眼觀察的視窗結(jié)構(gòu)，通過設(shè)定光路中分光棱鏡5、光調(diào)制器1和讀出光源2的相對位置結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)4f光學(xué)系統(tǒng)的外部光路系統(tǒng)的組建，光路中使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例光線在lcos屏幕上發(fā)生衍射，衍射出的讀出圖像經(jīng)過分光棱鏡5的透射作用入射一個焦距為f1的凸透鏡4，并在凸透鏡4的焦點(diǎn)處，放置一個帶有小孔的光闌9，濾掉高階像，只保留一個低階最佳圖像，在凸透鏡4后再放置另一個焦距為f2的凸透鏡4，兩個凸透鏡4之間的光程為f1+f2，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)計算全息圖的成像距離不同可以在4f系統(tǒng)的前方不同距離呈現(xiàn)三維立體的全息圖像，經(jīng)過有一個作為目鏡7的透鏡后，進(jìn)入人的左眼和右眼，生成的2幅三維圖像要按照人的觀察習(xí)慣分別進(jìn)入人的左眼和右眼，另外，由于受眼鏡的尺寸制約，光路系統(tǒng)為了適合人佩戴在頭部，將光束進(jìn)行了必要的反射，集成為小體積易攜帶系統(tǒng)。本實(shí)施例全息虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)通過計算全息圖過程中調(diào)節(jié)三維再現(xiàn)圖像與人眼的距離，可以使虛擬圖像與互動端很好的融合，解決傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的虛擬圖像與互動端不匹配的問題。本實(shí)施例在左右眼各獨(dú)立一個光學(xué)系統(tǒng)，互不干擾，左眼與右眼的光學(xué)結(jié)構(gòu)相同，并且左右眼成像光路共用一個讀出光源2，并充分利用了分光棱鏡5的透射作用。分光棱鏡5和空間光調(diào)制器屏幕的光路利用分光棱鏡5的半反半透的特性，使讀出光源2先通過分光棱鏡5反射后，再經(jīng)過空間光調(diào)制器發(fā)生衍射，衍射出的全息像再通過分光棱鏡5的透射作用穿過棱鏡成像，為光調(diào)制器1發(fā)生衍射和4f光學(xué)系統(tǒng)對光波進(jìn)行消除背景雜光的處理創(chuàng)造條件。本實(shí)施例全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的反射光路是在適合眼鏡制造尺寸的成像光路基于空間反射而成的空間光路，其目的是在滿足成像距離的同時，眼鏡結(jié)構(gòu)更加緊湊。

在本實(shí)施例中，圖2為4f系統(tǒng)光路，衍射光從光調(diào)制器1讀出之后，經(jīng)過凸透鏡4，在焦點(diǎn)處放置一帶有小孔的光闌9，其作用是濾掉高階像，只保留一個低階最佳圖像，達(dá)到濾波的效果，經(jīng)過另一個凸透鏡4之后全息圖像根據(jù)計算全息的成像尺寸呈現(xiàn)在透鏡的前方一定距離內(nèi)，在將目鏡7放置在全息圖像的一倍焦距f之內(nèi)，達(dá)到放大全息像的效果，最終全息圖像呈現(xiàn)在視窗12的范圍內(nèi)。

在本實(shí)施例中，圖3為觀察結(jié)構(gòu)，左右眼睛8能通過目鏡7和眼睛內(nèi)晶狀體的匯集作用將全息像聚焦在眼睛內(nèi)的視網(wǎng)膜上，達(dá)到看清全息像的目的。

在本實(shí)施例中，圖1為虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡框架結(jié)構(gòu)，在眼鏡框架11內(nèi)部，放置左右眼各如圖3的光學(xué)系統(tǒng)，將全息圖像分別聚焦在佩戴者者左右眼8的視網(wǎng)膜上。其中4f系統(tǒng)如圖2所示，且為了保證既使光路滿足成像距離的同時，又使結(jié)構(gòu)尺寸減小，在4f系統(tǒng)中加反射鏡6進(jìn)行反光以使光路在空間上發(fā)生曲折，使裝置的空間利用率增加。

綜上，本實(shí)施例是基于光調(diào)制器的雙目頭戴式全息虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)，具有三維效果真實(shí)，避免視覺疲勞，統(tǒng)一交互距離以及適應(yīng)所有瞳距的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)施例運(yùn)用空間光調(diào)制器衍射出的計算全息圖的經(jīng)過一系列的光學(xué)系統(tǒng)，將真實(shí)的三維光場信息在視窗中呈現(xiàn)到觀察者的雙眼，為未來全息虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，全息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的制作提供光路設(shè)計的基礎(chǔ)。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，每套光路系統(tǒng)皆采用透射式的光調(diào)制器1形成成像光路，則無需分光結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加簡單和緊湊。在使用傅立葉變換的4f系統(tǒng)濾波結(jié)構(gòu)中，光學(xué)4f系統(tǒng)傅立葉透鏡組由一個帶有小孔的光闌9和一對凸透鏡4組成，將光闌9設(shè)置在第一個的凸透鏡4的焦點(diǎn)處，并將第二個的凸透鏡4設(shè)置于第一個的凸透鏡4的2倍焦距處，構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)，從光調(diào)制器1發(fā)射的衍射圖像光線入射到第一個的凸透鏡4，再通過光闌9入射到第二個的凸透鏡4，然后通過目鏡7進(jìn)入觀察者的眼睛8，兩套光路系統(tǒng)分別對應(yīng)人的左眼和右眼生成的兩幅三維圖像，使觀察者看清全息圖像。本實(shí)施例將全息光路結(jié)構(gòu)應(yīng)用于利用全息原理的頭戴式顯示器，結(jié)構(gòu)簡單，全息虛擬現(xiàn)實(shí)，小尺寸動態(tài)全息顯示。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，讀出光源2采用led燈作為光源。采用相對小功率的led燈作光源，無需擴(kuò)束裝置，節(jié)約能源的前提下提高光學(xué)系統(tǒng)的安全性。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明全息三維虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。