一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，通過(guò)引入衍射光學(xué)元件克服技術(shù)背景中所述的體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一體化的單目立體三維顯示；同時(shí)引入波導(dǎo)(3)這一光學(xué)元件，實(shí)現(xiàn)離軸、高透過(guò)率、大系統(tǒng)光瞳的視透型單目立體三維顯示。更進(jìn)一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)引入紅外眼動(dòng)追蹤技術(shù)，檢測(cè)使用者的眼睛動(dòng)作，再設(shè)置相應(yīng)動(dòng)作反饋系統(tǒng)，便可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)隨著人眼動(dòng)作切換不同三維顯示信息的功能，可以廣泛應(yīng)用于三維顯示領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成成像三維顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，智能化產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入人們的視野，傳統(tǒng)功能單一的產(chǎn)品已經(jīng)不能滿足人們高質(zhì)量生活的需求，高度自動(dòng)化以及智能控制的產(chǎn)品相繼進(jìn)入市場(chǎng)。集成成像三維顯示領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的集成成像系統(tǒng)是利用微透鏡陣列來(lái)記錄和再現(xiàn)物空間三維信息的一種真三維顯示系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單目立體成像顯示，但其存在體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)一體化的單目立體三維顯示；并且現(xiàn)有集成成像三維顯示系統(tǒng)不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高透過(guò)率、大系統(tǒng)光瞳的視透型三維顯示。更進(jìn)一步的，目前的三維顯示系統(tǒng)功能單一，缺乏人性化設(shè)計(jì)，無(wú)法實(shí)時(shí)顯示人眼動(dòng)態(tài)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是如何提供一種性能優(yōu)化的有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，包括波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)和紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)；
[0007]所述波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)包括微顯示器，輸入端衍射光學(xué)元件、波導(dǎo)、輸出端衍射光學(xué)元件；
[0008]所述微顯示器用于加載二維基元圖像，所述二維基元圖像通過(guò)輸入端衍射光學(xué)元件進(jìn)入波導(dǎo)中，在波導(dǎo)中經(jīng)過(guò)全反射傳播后，進(jìn)入輸出端衍射光學(xué)元件耦合輸出后進(jìn)入人目艮，觀察者可用單眼觀察到三維立體圖像；
[0009]其中，所述輸入端衍射光學(xué)元件包括全息微透鏡陣列與全息透鏡；所述全息微透鏡陣列起到產(chǎn)生視差圖像的作用，所述全息透鏡產(chǎn)生光焦度并校正除色差外的其他像差，起到耦合圖像的作用以及提供目視成像功能；
[0010]所述輸出端衍射光學(xué)元件包括全息透鏡；
[0011]所述微顯示器放置于波導(dǎo)輸入端表面的全息微透鏡陣列的焦距處；
[0012]所述輸入端衍射光學(xué)兀件位于波導(dǎo)的輸入端表面；
[0013]所述輸出端衍射光學(xué)兀件位于波導(dǎo)的輸出端的表面；
[0014]所述紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括紅外發(fā)光二級(jí)管以及微型紅外相機(jī)；
[0015]所述紅外發(fā)光二級(jí)管發(fā)出的光照射在人眼表面，散射后被微型紅外相機(jī)接收；
[0016]所述微型紅外相機(jī)接收散射后的光獲得使用者的眼動(dòng)圖像。
[0017]優(yōu)選地，所述輸入端衍射光學(xué)元件中的全息微透鏡陣列為反射型全息微透鏡陣列或透射型全息微透鏡陣列，全息透鏡為反射型全息透鏡或透射型全息透鏡；
[0018]所述輸出端衍射光學(xué)元件為反射型全息透鏡或透射型全息透鏡。
[0019]優(yōu)選地，所述輸入端衍射光學(xué)元件中，全息微透鏡陣列和全息透鏡分別設(shè)于波導(dǎo)的對(duì)立的兩側(cè)，或者所述全息微透鏡陣列和所述全息透鏡組合在一起，位于波導(dǎo)的同一側(cè)；
[0020]二維基元圖像經(jīng)過(guò)微透鏡陣列生成包含深度與視差信息的圖像后，被全息透鏡耦合后進(jìn)入波導(dǎo)；在波導(dǎo)中經(jīng)過(guò)全反射傳播后，進(jìn)入全息透鏡耦合輸出后進(jìn)入人眼。
[0021]優(yōu)選地，所述紅外發(fā)光二極管置于波導(dǎo)一側(cè)，所述微型紅外相機(jī)置于波導(dǎo)上紅外發(fā)光二極管的對(duì)側(cè)，都朝向人眼方向放置。
[0022]優(yōu)選地，所述紅外發(fā)光二極管與所述微型紅外相機(jī)波長(zhǎng)相匹配，波長(zhǎng)范圍為近紅外 780nm-1000nm，優(yōu)選波長(zhǎng)為 850nm、980nm。
[0023]優(yōu)選地，所述波導(dǎo)為平板波導(dǎo)，所述波導(dǎo)厚度為材料為透明的光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
[0024]優(yōu)選地,所述輸入端衍射光學(xué)兀件、輸出端衍射光學(xué)兀件的厚度為3 μ m-30 μ m,材料為齒化銀、重鉻酸鹽明膠、光致聚合物、光致抗蝕劑、光導(dǎo)熱塑或光折變晶體，光透過(guò)率大于 50%。
[0025]優(yōu)選地,所述微顯不器的光源為中心波長(zhǎng)532nm±20nm的綠光波段。
[0026]優(yōu)選地，所述一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)還包括動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，和動(dòng)作反饋系統(tǒng)；
[0027]所述微型紅外相機(jī)捕捉到人眼紅外實(shí)時(shí)圖像，并傳輸給動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)；
[0028]所述動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)判斷是否滿足動(dòng)作判斷條件，若是動(dòng)作則將其傳輸給所述動(dòng)作反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)判斷出實(shí)時(shí)指令后進(jìn)行處理，反饋給所述微顯示器，控制微顯示器上所加載的基元圖像。
[0029]優(yōu)選地，所述具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)光瞳直徑大于8mm小于15mm。
[0030](三)有益效果
[0031]本發(fā)明的一種性能優(yōu)化的有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，通過(guò)引入衍射光學(xué)元件克服技術(shù)背景中所述的體積大、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一體化的單目立體三維顯示；同時(shí)引入波導(dǎo)這一光學(xué)元件，實(shí)現(xiàn)離軸、高透過(guò)率、大系統(tǒng)光瞳的視透型單目立體三維顯示。更進(jìn)一步的，本發(fā)明的系統(tǒng)引入紅外眼動(dòng)追蹤技術(shù)，檢測(cè)使用者的眼睛動(dòng)作，再設(shè)置相應(yīng)動(dòng)作反饋系統(tǒng)，便可以相應(yīng)實(shí)現(xiàn)隨著人眼動(dòng)作切換不同三維顯示信息的功能。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0032]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1:本發(fā)明提供的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視不意圖；
[0034]圖2:本發(fā)明提供的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的正視不意圖；
[0035]圖3:對(duì)應(yīng)實(shí)施例1的一種紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4:對(duì)應(yīng)實(shí)施例1的一種紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)的工作原理示意圖；
[0037]圖5:對(duì)應(yīng)實(shí)施例2的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0038]圖6:對(duì)應(yīng)實(shí)施例3的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0039]圖7:對(duì)應(yīng)實(shí)施例4的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0040]圖8:對(duì)應(yīng)實(shí)施例5的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0041]圖9:對(duì)應(yīng)實(shí)施例6的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖；
[0042]圖10:對(duì)應(yīng)實(shí)施例7的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的俯視示意圖。
[0043]圖中:1、微顯不器；2、輸入端衍射光學(xué)兀件；3、波導(dǎo)；4、輸出端衍射光學(xué)兀件；5、系統(tǒng)光瞳；6、紅外發(fā)光二級(jí)管；7、微型紅外相機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不能用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明提供一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，包括波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)；
[0046]所述波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)包括微顯示器1，輸入端衍射光學(xué)元件2、波導(dǎo)
3、輸出端衍射光學(xué)兀件4 ；
[0047]所述微顯示器I用于加載二維基元圖像，所述二維基元圖像通過(guò)輸入端衍射光學(xué)元件2進(jìn)入波導(dǎo)3中；在波導(dǎo)3中經(jīng)過(guò)全反射傳播后，進(jìn)入輸出端衍射光學(xué)元件4耦合輸出后進(jìn)入人眼，觀察者可用單眼觀察到三維立體圖像；
[0048]其中，所述輸入端衍射光學(xué)元件2包括全息微透鏡陣列與全息透鏡；所述全息微透鏡陣列起到產(chǎn)生視差圖像的作用，所述全息透鏡產(chǎn)生光焦度并校正除色差外的其他像差，起到耦合圖像的作用以及提供目視成像功能；
[0049]所述輸出端衍射光學(xué)元件4包括全息透鏡；
[0050]所述微顯示器I放置于波導(dǎo)3輸入端表面的全息微透鏡陣列的焦距處；
[0051]所述輸入端衍射光學(xué)兀件2位于波導(dǎo)3的輸入端表面；
[0052]所述輸出端衍射光學(xué)兀件4位于波導(dǎo)3的輸出端的表面；
[0053]如圖2所示,還包括紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng),所述紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括紅外發(fā)光二級(jí)管6以及微型紅外相機(jī)7 ；
[0054]所述紅外發(fā)光二級(jí)管6發(fā)出的光照射在人眼表面，散射后被微型紅外相機(jī)7接收；
[0055]所述微型紅外相機(jī)7接收散射后的光獲得使用者的眼動(dòng)圖像。
[0056]本發(fā)明中，所述波導(dǎo)3為平板波導(dǎo)，所述波導(dǎo)3厚度為2mm-10mm，材料為透明的光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
[0057]本發(fā)明中，所述輸入端衍射光學(xué)兀件2、輸出端衍射光學(xué)兀件4的厚度為3 μ m-30 μ m,材料為鹵化銀、重鉻酸鹽明膠、光致聚合物、光致抗蝕劑、光導(dǎo)熱塑或光折變晶體，光透過(guò)率大于50%。
[0058]本發(fā)明中，所述微顯示器I的光源為中心波長(zhǎng)532nm±20nm的綠光波段。
[0059]本發(fā)明中，所述一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)還包括動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，和動(dòng)作反饋系統(tǒng)；
[0060]所述微型紅外相機(jī)7捕捉到人眼紅外實(shí)時(shí)圖像，并傳輸給動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)；
[0061]所述動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)判斷是否滿足動(dòng)作判斷條件，若是動(dòng)作則將其傳輸給所述動(dòng)作反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)判斷出實(shí)時(shí)指令后進(jìn)行處理，反饋給所述微顯示器1，控制微顯示器I上所加載的基元圖像。
[0062]本發(fā)明中，所述具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)光瞳5直徑大于8mm小于15mm。
[0063]以下分別就構(gòu)成具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)和紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)提供實(shí)施例:
[0064]實(shí)施例1，本實(shí)施例提供一種紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，如圖3所示，所述紅外發(fā)光二極管6置于波導(dǎo)3 —側(cè)，所述微型紅外相機(jī)7置于波導(dǎo)3上紅外發(fā)光二極管6的對(duì)側(cè)，都朝向人眼方向放置，其中所述紅外發(fā)光二極管6與所述微型紅外相機(jī)7波長(zhǎng)相匹配，波長(zhǎng)范圍為近紅外780nm-1000nm，其中波長(zhǎng)為850nm或980nm得到的技術(shù)效果更為理想。
[0065]基于本實(shí)施例提供的一種紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，本實(shí)施例初步公開(kāi)一種兼具反饋功能和控制功能的紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)，其工作原理如圖4中所示，通過(guò)動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)判斷是否滿足動(dòng)作判斷條件，若是動(dòng)作則將其傳輸給所述動(dòng)作反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)判斷出實(shí)時(shí)指令后進(jìn)行處理，反饋給所述微顯示器，控制微顯示器上所加載的基元圖像。例如，可通過(guò)眼睛動(dòng)作下達(dá)指令，控制所顯示的虛擬三維圖像，如連眨兩次眼為放大圖像，眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)為相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)三維圖像等。
[0066]實(shí)施例2，如圖5所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述微顯示器I用于加載二維基元圖像，所述二維基元圖像經(jīng)過(guò)設(shè)于平板波導(dǎo)輸入端前側(cè)面的透射型全息微透鏡陣列后成像，得到的包含深度與視差信息的圖像，被設(shè)于平板波導(dǎo)輸入端后側(cè)面的反射型全息透鏡耦合進(jìn)入透明的平板波導(dǎo)中；經(jīng)過(guò)全反射傳播后，又被設(shè)于平板波導(dǎo)輸出端后側(cè)面的反射型全息透鏡耦合輸出，為人眼所觀察。
[0067]實(shí)施3中，如圖6所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述微顯示器I用于加載二維基元圖像，所述二維基元圖像經(jīng)過(guò)設(shè)于平板波導(dǎo)輸入端前側(cè)面的透射型全息微透鏡陣列后成像，得到的包含深度與視差信息的圖像，被設(shè)于平板波導(dǎo)輸入端后側(cè)面的反射型全息透鏡耦合進(jìn)入透明的平板波導(dǎo)中；經(jīng)過(guò)全反射傳播后，又被設(shè)于平板波導(dǎo)輸出端前側(cè)面的透射型全息透鏡耦合輸出，為人眼所觀察。
[0068]實(shí)施例4中，如圖7所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述輸入端衍射光學(xué)元件2為透射型全息微透鏡陣列與透射型全息透鏡組合，位于平板波導(dǎo)輸入端的前側(cè)面，所述輸出端衍射光學(xué)元件4為反射型全息透鏡，位于平板波導(dǎo)輸出端的后側(cè)面。所述透射型全息微透鏡陣列與透射型全息透鏡組合兼具上述全息微透鏡陣列和全息透鏡的功能。
[0069]實(shí)施例5中，如圖8所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述輸入端衍射光學(xué)元件2為透射型全息微透鏡陣列與透射型全息透鏡組合，位于平板波導(dǎo)輸入端的前側(cè)面，所述輸出端衍射光學(xué)元件4為透射型全息透鏡，位于平板波導(dǎo)輸出端的前側(cè)面。所述透射型全息微透鏡陣列與透射型全息透鏡組合兼具上述全息微透鏡陣列和全息透鏡的功能。
[0070]實(shí)施例6中，如圖9所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述輸入端衍射光學(xué)元件2為反射型全息微透鏡陣列與反射型全息透鏡組合，位于平板波導(dǎo)輸入端的后側(cè)面，所述輸出端衍射光學(xué)元件4為反射型全息透鏡，位于平板波導(dǎo)輸出端的后側(cè)面。所述反射型全息微透鏡陣列與反射型全息透鏡組合兼具上述全息微透鏡陣列和全息透鏡的功能。
[0071 ] 實(shí)施例7中，如圖10所示，本實(shí)施例提供一種波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，所述輸入端衍射光學(xué)元件2為反射型全息微透鏡陣列與反射型全息透鏡組合，位于平板波導(dǎo)輸入端的后側(cè)面，所述輸出端衍射光學(xué)元件4為透射型全息透鏡，位于平板波導(dǎo)輸出端的前側(cè)面。所述反射型全息微透鏡陣列與反射型全息透鏡組合兼具上述全息微透鏡陣列和全息透鏡的功能。
[0072]實(shí)施例3至實(shí)施例7中的工作原理同實(shí)施例2中是一樣的，因此不再一一贅述。
[0073]以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行各種組合、修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)和紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)； 所述波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)包括微顯示器(I)，輸入端衍射光學(xué)元件(2)、波導(dǎo)(3)、輸出端衍射光學(xué)兀件(4)； 所述微顯示器(I)用于加載二維基元圖像，所述二維基元圖像通過(guò)輸入端衍射光學(xué)元件(2)進(jìn)入波導(dǎo)(3)中，在波導(dǎo)(3)中經(jīng)過(guò)全反射傳播后，進(jìn)入輸出端衍射光學(xué)元件(4)耦合輸出后進(jìn)入人眼，觀察者可用單眼觀察到三維立體圖像； 其中，所述輸入端衍射光學(xué)元件(2)包括全息微透鏡陣列與全息透鏡； 所述輸出端衍射光學(xué)元件(4)包括全息透鏡； 所述微顯示器(I)放置于波導(dǎo)(3)輸入端表面的全息微透鏡陣列的焦距處； 所述輸入端衍射光學(xué)兀件(2)位于波導(dǎo)(3)的輸入端表面； 所述輸出端衍射光學(xué)兀件⑷位于波導(dǎo)⑶的輸出端的表面； 所述紅外眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)包括紅外發(fā)光二級(jí)管￠)以及微型紅外相機(jī)(7)； 所述紅外發(fā)光二級(jí)管(6)發(fā)出的光照射在人眼表面，散射后被微型紅外相機(jī)(7)接收； 所述微型紅外相機(jī)(7)接收散射后的光獲得使用者的眼動(dòng)圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入端衍射光學(xué)元件(2)中的全息微透鏡陣列為反射型全息微透鏡陣列或透射型全息微透鏡陣列，全息透鏡為反射型全息透鏡或透射型全息透鏡； 所述輸出端衍射光學(xué)元件(4)為反射型全息透鏡或透射型全息透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入端衍射光學(xué)元件(2)中，全息微透鏡陣列和全息透鏡分別設(shè)于波導(dǎo)(3)的對(duì)立的兩側(cè)，或者所述全息微透鏡陣列和所述全息透鏡組合在一起，位于波導(dǎo)(3)的同一側(cè)； 二維基元圖像經(jīng)過(guò)微透鏡陣列生成包含深度與視差信息的圖像后，被全息透鏡耦合后進(jìn)入波導(dǎo)(3)，在波導(dǎo)(3)中經(jīng)過(guò)全反射傳播后，進(jìn)入全息透鏡耦合輸出后進(jìn)入人眼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外發(fā)光二極管(6)置于波導(dǎo)(3) —側(cè)，所述微型紅外相機(jī)(7)置于波導(dǎo)(3)上紅外發(fā)光二極管￠)的對(duì)側(cè)，都朝向人眼方向放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外發(fā)光二極管(6)與所述微型紅外相機(jī)(7)波長(zhǎng)相匹配，波長(zhǎng)范圍為近紅外 780nm-1000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述波導(dǎo)(3)為平板波導(dǎo)，所述波導(dǎo)(3)厚度為2mm-10mm，材料為透明的光學(xué)玻璃或光學(xué)塑料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入端衍射光學(xué)元件(2)、輸出端衍射光學(xué)元件(4)的厚度為3 μ m-30 μ m,材料為鹵化銀、重鉻酸鹽明膠、光致聚合物、光致抗蝕劑、光導(dǎo)熱塑或光折變晶體，光透過(guò)率大于50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微顯示器(I)的光源為中心波長(zhǎng)532nm±20nm的綠光波段。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)(3)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)還包括動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)，和動(dòng)作反饋系統(tǒng)； 所述微型紅外相機(jī)(7)捕捉到人眼紅外實(shí)時(shí)圖像，并傳輸給動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)； 所述動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)判斷是否滿足動(dòng)作判斷條件，若是動(dòng)作則將其傳輸給所述動(dòng)作反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)判斷出實(shí)時(shí)指令后進(jìn)行處理，再反饋給所述微顯示器(1)，控制微顯示器(I)上所加載的基元圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的一種具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述具有眼動(dòng)追蹤功能的波導(dǎo)式集成成像三維顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)光瞳(5)直徑大于8mm小于15mm。
【文檔編號(hào)】G02B27/42GK104199196SQ201410449108
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】劉娟, 韓劍, 王涌天 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)