CN106291937A - 一种低能耗高均匀度光场显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光场镜片显示领域，一种低能耗高均匀度光场显示系统，包括第一光场镜片、第二光场镜片和信号发生器，该第一光场镜片内部具有分光镜和第一光栅，所述信号发生器可将光场信号射入第一光场镜片，光场信号经过分光镜分离后震荡到第一光栅处，并通过第一光栅处理射出第一光场镜片；所述第二光场镜片与所述第一光场镜片的光线射出面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，第二光栅的厚度由信号发生器位置到原理信号发生器的位置逐渐减小，使得所述光场信号在射出第二光场镜片后的均匀度一致。

Description

一种低能耗高均匀度光场显示系统
技术领域
本发明涉及光场镜片显示领域，特别涉及头盔显示系统中的光场镜片显示技术。
背景技术
传统的投影显示系统无法达到新型光场镜片显示系统的小体积，大视场的要求，而在新型光场镜片显示中需要解决一个问题就是最终放大图像的亮度均匀显示问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明主要是提供一种新型低能耗高均匀度光场显示技术，目的在于扩大能够传输的全视场进而做到更大的图像传输显示，在达到更大显示效果的同时保证显示的均匀度和低能耗的要求。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种低能耗高均匀度光场显示系统，包括第一光场镜片、第二光场镜片和信号发生器，该第一光场镜片内部具有分光镜和第一光栅，所述信号发生器可将光场信号射入第一光场镜片，光场信号经过分光镜分离后震荡到第一光栅处，并通过第一光栅处理射出第一光场镜片；
所述第二光场镜片与所述第一光场镜片的光线射出面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，第二光栅的厚度由信号发生器位置到原理信号发生器的位置逐渐减小，使得所述光场信号在射出第二光场镜片后的均匀度一致。
在本实施例中，所述第二光栅位于第二光场镜片中部，所述第二光栅为透射型器件。
在本实施例中，所述第二光栅位于第二光场镜片的边界，所述第二光栅为反射型器件。
在本实施例中，所述第二光栅表面具有涂层。
在本实施例中，所述涂层为二氧化硅、氧化铝或者二氧化钛材料制成。
在本实施例中，所述第二光场镜片包括上层镜片和下层镜片，所述第二光栅位于上层镜片和下层镜片之间，所述上层镜片和下层镜片通过光学胶水粘接。
使用本发明的有益效果是：本发明通过在第一光场镜片中加入分光板，使信号在第一光场镜片的强度分布第一次被均匀化，再通过第二光场镜片中的特殊光学表面处理光栅的作用，利用效率与入射信号强度对应分布的特点实现图像亮度的均匀的输出显示。同时也达到低能耗的效果。
附图说明
图1正视图视角分光板曾加第一光场镜片输出均匀度原理的示意图。
图2正视图视角第一光场镜片输出光强不均匀展示示意图
图3正视图视角特殊光学表面处理光栅示意图
图4正试图视角特殊光学表面处理光栅是非均匀入射信号均匀显示示意图。
图5正试图视角特殊光学表面处理光栅是非均匀入射信号均匀显示另一示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明是一种新型低能耗高均匀度光场显示技术。
如图1描述了第一光场镜片1利用分光板5增加输出均匀度的简单原理，信号光线7到达分光板5被分成分量光线8和分量光线9两部分，在光场镜片1的两平行边界3，4和基质2组成的光学腔内向前传播，当没有分光板5作用时，只有分量光线8，通过光栅6的作用，会形成一组输出信号10a--10c，现在加入分光板的作用，会出现第二组输出信号11a--11c。这样我们就能看到同一入射信号7，在有分光板5的作用后，会形成更多的输出信号，由于这里只做定性的分析，并未对输出强度作精确描述。
根据计算可得在有分光板作用时，第一光场镜片的输出总强度不变，均匀度提高，其输出强度分布如图2。
图2中矢量箭头10a--10d表示不同地方的输出强度，可以看出，离信号进入光场镜片的入射点越近输出信号的强度越强，这样会导致显示亮度不均匀，无法正常显示。
图3展示了特殊光学表面处理的光栅，我们发现对光栅进行特殊的光学表面处理后能够实现光栅效率可控，即光栅的反射效率或者透射效率可以按既定的要求控制其分布。如果光栅被设置在光场镜片边界，则为反射型器件，这里表示其反射效率，如果光栅被设置在光场镜片内部，则为透射型器件，这里表示透射效率。
如图3和图4，光场镜片11包含有第三光栅14，光栅经过特殊光学表面处理后在其表面会有一层特殊的材料20，特殊材料20可以通过表面刻蚀或者紫外线固化技术实现，其厚度可以控制在纳米级别，不同的厚度会有不同的性能，不同的材料也会有不同的效果，可以多层使用也可以单层使用。其材料根据用途的不同可以采用二氧化硅、氧化铝或者二氧化钛。
在我们对光栅14进行特殊光学表面处理后它的效率会按我们计划的方式分布，这样可以提高到达光栅14的信号光的透射效率，在入射信号强的地方使用低透射率，在入射信号弱的地方使用高透射率，达到最终透射输出的信号强度一致的目的。
光场镜片11可以由上下两部分11a，11b构成，其边界沿着光栅形状制作，在上下两部分中间可以采用具有符合折射率要求的光学胶水来连接。
对于未被透射的部分信号光会被束缚在光场镜片中，与光栅发生多次作用，增强最后的显示亮度而不影响某一区域的均匀度。
如图5，当强度不均匀的信号输入到第二光场镜片时，光栅14的透射率根据入射信号的强度分布的不同，对应的从点A到点B的方向上从小到大变化，最后透过第二光场镜片14观察到亮度均匀的输出图像。
由于第二光场镜片14能够将信号束缚在内部并根据均匀度控制输出，那么我们可以认为与普通的显示方法相比，要达到同样的亮度，使用本发明的包含特殊光学表面处理光栅的光场镜片来显示可以适用于更小输出功率的光源，这样就更加节能，减小了整个系统的能耗。
总而言之，本发明通过在第一光场镜片中加入分光板，使信号在第一光场镜片的强度分布第一次被均匀化，再通过第二光场镜片中的特殊光学表面处理光栅的作用，利用效率与入射信号强度对应分布的特点实现图像亮度的均匀的输出显示。同时也达到低能耗的效果。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：包括第一光场镜片、第二光场镜片和信号发生器，该第一光场镜片内部具有分光镜和第一光栅，所述信号发生器可将光场信号射入第一光场镜片，光场信号经过分光镜分离后震荡到第一光栅处，并通过第一光栅处理射出第一光场镜片；
所述第二光场镜片与所述第一光场镜片的光线射出面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，第二光栅的厚度由信号发生器位置到原理信号发生器的位置逐渐减小，使得所述光场信号在射出第二光场镜片后的均匀度一致。
2.根据权利要求1所述的低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：所述第二光栅位于第二光场镜片中部，所述第二光栅为透射型器件。
3.根据权利要求1所述的低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：所述第二光栅位于第二光场镜片的边界，所述第二光栅为反射型器件。
4.根据权利要求1所述的低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：所述第二光栅表面具有涂层。
5.根据权利要求4所述的低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：所述涂层为二氧化硅、氧化铝或者二氧化钛材料制成。
6.根据权利要求1所述的低能耗高均匀度光场显示系统，其特征在于：所述第二光场镜片包括上层镜片和下层镜片，所述第二光栅位于上层镜片和下层镜片之间，所述上层镜片和下层镜片通过光学胶水粘接。
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