本發(fā)明涉及光場鏡片顯示領(lǐng)域，特別涉及頭盔顯示系統(tǒng)中的光場鏡片顯示技術(shù)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的投影顯示系統(tǒng)對于圖像的放大顯示依靠的是拉伸成像面與信號源之間的距離來拉伸最終的顯示圖像，這就存在無法滿足在頭盔這種對空間有特殊要求的系統(tǒng)環(huán)境中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是提供一種新型可調(diào)節(jié)光場鏡片圖像顯示尺寸的光學(xué)系統(tǒng)，目的在于擴(kuò)大能夠傳輸?shù)娜晥鲞M(jìn)而做到更大的圖像傳輸顯示，而達(dá)到頭盔顯示的要求。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

可調(diào)節(jié)光場鏡片圖像顯示尺寸的光學(xué)系統(tǒng)，包括將可將原始光線信號放大成信號光場的表面光學(xué)元件、與表面光學(xué)元件輸出光線面相對的基質(zhì)、與基質(zhì)輸出光線面相對的第二光場鏡片，所述表面光學(xué)元件具有為多層結(jié)構(gòu)，所述基質(zhì)內(nèi)具有基質(zhì)光柵，該基質(zhì)光柵將所述信號光場形成相互垂直的垂向光場，所述第二光場鏡片內(nèi)具有第二光柵，該第二光柵約束所述垂向光場以按固定角度離開第二光場鏡片。

在一些實施例中，所述第二光柵為衍射光柵。

在一些實施例中，所述基質(zhì)光柵為低效率光柵。

在一些實施例中，所述第二光場鏡片由導(dǎo)光材料制成，用來傳輸信號光場，同時對信號光場實現(xiàn)橫向拉伸。

使用本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明主要是提供一種新型可調(diào)節(jié)光場鏡片圖像顯示尺寸的光學(xué)系統(tǒng)，目的在于擴(kuò)大能夠傳輸?shù)娜晥鲞M(jìn)而做到更大的圖像傳輸顯示，而達(dá)到頭盔顯示的要求。通過光學(xué)系統(tǒng)將可調(diào)節(jié)圖像的尺寸。

附圖說明

圖1正視圖視角發(fā)明所提及的投影顯示對圖像放大的簡單介紹示意圖。

圖2正視圖視角發(fā)明所提及的投影顯示對圖像放大的另一簡單介紹示意圖。

圖3正視圖視角本發(fā)明中表面光學(xué)元件的工作原理介紹示意圖。

圖4正視圖視角第一光場鏡片中信號的震蕩橫向放大示意圖。

圖5正試圖視角第二光場鏡片中信號的震蕩縱向放大示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明，本發(fā)明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運(yùn)動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

另外，在本發(fā)明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。

另外，各個實施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明是一套新型可調(diào)節(jié)光場鏡片圖像顯示尺寸的光學(xué)系統(tǒng)。

如圖1所示為發(fā)明所提及的投影顯示對圖像放大的簡單介紹。

在圖1中，信號發(fā)生裝置1發(fā)射出圖片光場信號，如圖，信號光場中的某一單一的信號2在經(jīng)過表面光學(xué)元件5的作用后被放大為信號光場6，信號光場6在第一光場鏡片3中傳播，第一光場鏡片3包含基質(zhì)4和相互平行的邊界8、9，光學(xué)邊界8、9滿足信號光場6在基質(zhì)4中能夠發(fā)生震蕩并向前傳播的要求。

這樣信號光場6就能夠在基質(zhì)4中多次傳播，并與光柵7發(fā)生多次作用，光柵7為一個低效率光柵，每次只對到達(dá)其表面的信號光場進(jìn)行部分衍射作用，因此會有如圖所示的多次作用發(fā)生，而光柵7的另一個作用就是將信號光場對邊界9的入射角度改變從而能夠使信號光場離開第一光場鏡片，如圖中10a-10f所示。

這樣，單一的信號光場2在經(jīng)過表面光學(xué)元件5和光柵7與第一光場鏡片作用后就變成了一個被放大的的信號光場10(a-f)，如圖中所示，信號光場從2到10只在橫向被放大。

當(dāng)信號光場從圖中10傳播進(jìn)入第二光場鏡片11，我們會看到光場會再次與第二光柵12發(fā)生作用，第二光場鏡片同樣能使信號光場在其內(nèi)部發(fā)生震蕩并向前傳播，第二光柵12也是低效率光柵，這樣就能再次形成信號光場10與光柵12之間的多次作用，而形成13a-13d的多重出射信號光場，這樣就可以在縱向?qū)崿F(xiàn)對信號光場的拉伸。

通過以上的簡單描述，我們就能通過系統(tǒng)對單一信號光場2進(jìn)行放大處理，最終由第二光場鏡片中的第三光柵14作用離開第二光場鏡片形成向觀察者傳輸?shù)男盘枅D像被觀察者獲取。

在圖2中，展示了參考圖1中單一光場2與表面光學(xué)元件5的相互作用的過程，單一光場2由光場鏡片傳播到達(dá)表面光學(xué)元件5，表面光學(xué)元件5由多層折射率不同的材料制作而成，如圖中a1--a5和b1--b4，由于不同的材料相互間隔排列，使得單一光場進(jìn)入后在具有不同的折射率的材料層中會被多次反射回到光場鏡片3內(nèi)，并且每次被反射回到光場鏡片3內(nèi)都會沿著一個不同的角度傳播，如圖中6a----6i所示，包含多重角度的光場信號6a---6i繼續(xù)傳播，使得單一光場2被放大。

圖3展示了光場鏡片3的工作原理，光場鏡片3具有相互平行的邊界8，9.邊界8，9和光場鏡片3的基質(zhì)4形成一個封閉的光學(xué)腔，它能將信號束縛在其內(nèi)部發(fā)生震蕩形成光場。離開表面光學(xué)元件5的光場信號6a--6i，在圖3中以光場信號6來表示其中某一信號，光柵7為一片設(shè)置在光場鏡片3內(nèi)部的低效率光柵，信號在光場鏡片3中震蕩形成信號光場，在光場信號6與光柵7相互作用后會部分被衍射而離開光場鏡片3，未被衍射的部分繼續(xù)在光場鏡片3中震蕩，這樣就形成了一組在光柵7作用下離開光場鏡片3的輸出信號10a--10f，他們對應(yīng)的是6a--6i中的某一單一的信號，所以由初始信號2經(jīng)過表面光學(xué)元件放大一次的信號6再次被放大，由于被放大只在圖示光場鏡片所顯示的方向進(jìn)行，我們可以理解成在橫軸方向我們對信號進(jìn)行了放大處理。

總結(jié)來說，光場鏡片3包含有相互平行的光學(xué)邊界8，9和導(dǎo)光基質(zhì)4以及表面光學(xué)元件5和部分衍射光柵7，在它們的相互作用下形成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)對初始的圖像信號2在橫軸方向的放大處理，得到了一個橫向的放大信號10(10a--10f)。

如圖4，展示了第二光場鏡片11中的信號傳輸

第二光場鏡片11與第一光場鏡片3相互平行放置，延伸方向與第一光場鏡片3相互垂直(如圖1所示)，由第一光場鏡片3中傳輸來的信號10(10a--10f中的某一信號)，進(jìn)入第二光場鏡片11中，如同在圖3中所描述的，邊界16，17和基質(zhì)15形成封閉的光腔，使得信號10能在其中發(fā)生震蕩形成信號光場，光柵12控制進(jìn)入信號的傳輸角度，使震蕩能夠發(fā)生形成光場信號18。這樣得到光場信號18再傳輸?shù)降谌鈻?4，光柵14為一片部分衍射光柵，它能夠使光場在基質(zhì)15中震蕩傳播的同時有部分能夠按固定角度離開光場鏡片11，形成輸出信號13a，13b。

這樣，我們結(jié)合先前的內(nèi)容，就能知道輸出信號13a，13b是信號10被在縱軸方向再次被放大后得到信號光場形成的輸出信號。

初始信號2被表面光學(xué)元件5作用后形成一個多角度的連續(xù)光信號6，在第一光場鏡片3中震蕩形成信號光場，被橫向放大得到信號10，在光場鏡片11中震蕩，在縱向被放大形成最終的輸出信號13.輸出信號13是一個在橫向和縱向都被放大的信號。

最終信號被放大的大小受到光場鏡片的大小的控制，可以根據(jù)實用的需求對光場鏡片的形狀和大小進(jìn)行選取和變更。