CN109100874B - 一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统及其方法，包括激光器、第一全息光学元件、第二全息光学元件和空间光调制器，激光器用于发出细光束并倾斜照射到第一全息光学元件上；第一全息光学元件用于将激光器发出的细光束进行扩束处理产生一个横截面光斑为椭圆形的光束并倾斜照射到第二全息光学元件上；第二全息光学元件用于将经第一全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束再次进行扩束处理后产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；空间光调制器用于将经第二全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为圆形的准直粗光束作为光源入射并产生全息3D图像光，该全息3D图像光返回第二全息光学元件，被第二全息光学元件放大并偏转到人眼。
Description
技术领域
本发明涉及信息显示技术领域，特别涉及一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统及其方法。
背景技术
目前，市场上主要的AR(Augmented Reality，增强现实)产品都不具备真3D显示功能，所使用的都只是2D显示技术或者双目视差式3D技术。例如，Google Glass和Lumus的显示效果虽好，但不具备3D功能。Epson Moverio和Pinlight则是使用了双目视差式3D技术，它是利用一些具有双目视差的二维图像，在特定的位置观看到三维图像，此种三维显示由于不能解决眼球聚焦深度和眼球辐辏之间的矛盾，容易使观看者感到视觉眩晕。如需解决这一问题，必须在增强现实中采用真3D显示技术，例如全息显示、体显示、光场显示等等。
一些研究者将集成成像技术应用在了增强现实(″H.Hua et al.，Opt.Exp.，22(11)，pp.13484-13491，2014″，″J.Hong et al.，App.Opt.51(18)，pp.4201-4209，2012″，″K.Hong et al.，Opt.Let.39(1)，pp.127-130，2014″)，在实验室中搭建了模型，也可以实现三维效果，不过其固有的问题是三维深度比较小。
相比之下，全息技术可以完美再现3D光场，被视为最具前景的3D技术之一。Moon等人采用全息技术(E.Moon et al.，Optics Express，22(6)，pp.6526-6534，2014.)解决了眼球聚焦深度和眼球辐辏之间的矛盾，并采用立方体光学分束器作为耦合器，实现了虚实融合的增强现实效果，其主要的缺点是全息显示系统以及立方体分束器的体积较大，不适合头戴式显示。韩国首尔大学采用了一个全息光学元件，取代了立方体光学分束器和一个透镜，将全息光场导入人眼，实现了AR效果(Gang Li et al.，Opt.Lett.41(11)，pp.2486-2489.2016.)。不过，该系统体积仍然较大，不适合近眼显示和头戴式设备。日本的NICT公司也设计了结构类似的系统(Koki Wakunami et al.，NatureCommunication7，pp.12954，2016)，缺点也是类似的。
本发明的技术方案便是针对上述问题对现有增强现实设备进行的改进。
发明内容
为了克服现有增强现实设备的不足，即不具有真三维显示功能，本发明提供一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统及其方法，通过特别设计和巧妙安放的两个全息光学元件，能够实现小巧、轻薄的全息真三维图像，并且具有虚实融合的增强现实效果。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明公开了一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，包括激光器、第一全息光学元件、第二全息光学元件和空间光调制器，其中：
所述激光器，用于发出细光束并倾斜照射到所述第一全息光学元件上；
所述第一全息光学元件，用于将所述激光器发出的细光束进行扩束处理产生一个横截面光斑为椭圆形的光束并倾斜照射到所述第二全息光学元件上；
所述第二全息光学元件，用于将经所述第一全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束再次进行扩束处理后产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
所述空间光调制器，用于将经所述第二全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为圆形的准直粗光束作为光源入射并产生全息3D图像光，该全息3D图像光返回所述第二全息光学元件，并被所述第二全息光学元件放大并偏转到人眼。
进一步的，所述激光器发出的细光束倾斜照射到所述第一全息光学元件上的入射角的角度大于80°且小于90°，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在/>均函数关系。
进一步的，所述激光器发出的细光束与所述第一全息光学元件表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第一全息光学元件表面法线的夹角，所述细光束在所述第一全息光学元件上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件上的照射区域所覆盖。
进一步的，所述第一全息光学元件呈条状，其面法线方向和所述第二全息光学元件的面法线方向的夹角大于80°且小于90°，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在/>的函数关系。
进一步的，所述第一全息光学元件和第二全息光学元件互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构三维尺寸中，厚度不超过1cm。
进一步的，所述第一全息光学元件产生的横截面光斑为椭圆形的光束入射到所述第二全息光学元件上的入射角的角度大于80°且小于90°。
进一步的，所述激光器发出的细光束进行扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束与所述第二全息光学元件表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第二全息光学元件表面法线的夹角，所述椭圆形的光束在所述第二全息光学元件上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件上的照射区域所覆盖。
进一步的，还包括一束聚焦光束和一束准直光束，所述聚焦光束和所述准直光束在所述第二全息光学元件上进行干涉，所述聚焦光束垂直入射，所述准直光束倾斜入射且其入射角度与用于准直的粗光束的入射角相同。
本发明还公开了一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，包括以下步骤：
步骤1：激光器发出细光束，倾斜照射到第一全息光学元件上，被扩束，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束；
步骤2：该椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件上，再次被扩束，产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
步骤3：该圆形的准直粗光束作为空间光调制器的光源入射，产生全息3D图像光；
步骤4：该全息3D图像光返回第二全息光学元件，被第二全息光学元件放大并偏转到人眼，从而使得人眼观察到全息3D图像。
进一步的，步骤1中，在第一全息光学元件中事先记录一个体全息图，激光器发出的细光束倾斜照射到第一全息光学元件上，在第一全息光学元件上产生一个同样为椭圆形的照射区域，该区域覆盖了第一全息光学元件上的全息图，激光器发出的细光束作为照明光对全息图进行再现，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束。
进一步的，步骤1中，激光器发出的细光束与一束准直的粗光束同时照射到第一全息光元件上进行干涉，两束光的夹角大于80°且小于90°，细光束倾斜照射到第一全息光学元件上，其入射角的角度大于80°且小于90°，两束光的重合区域为椭圆形，再现时产生横截面光斑为椭圆形的光束。
进一步的，步骤2中，将第一全息光学元件和第二全息光学元件互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构的厚度不超过1cm。
进一步的，步骤2中，由第一全息光学元件产生的横截面光斑为椭圆形的光束与一束准直的粗光束同时照射到第二全息光学元件上进行干涉，横截面光斑为椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件上，其入射角的角度大于80°且小于90°，以符号φ表示该夹角，用于准直的粗光束以一定的倾斜角度入射，再现时产生准直的粗光束，其横截面为圆形，以符号ξ表示其入射角，椭圆形光斑短轴长度b，粗光束圆形光斑直径D2，和夹角φ、ξ之间存在φ＝arccos(b/(D2/cosξ))的函数关系。
进一步的，步骤4中，一束聚焦光束和一束准直光束在第二全息光学元件上进行干涉，其中，聚焦光束垂直入射，准直光束倾斜入射且其入射角度与用于准直的粗光束的入射角相同，再现时再现出聚焦的并垂直出射的光束。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明提出的一种基于全息光学元件的近眼全息真三维显示系统，它采用了全息光学元件替代了传统的光学元件，结构非常轻薄，可以实现准直扩束和虚实融合的增强显示功能。结构上主要由一只激光器，两块全息光学元件和一个空间光调制器组成。激光器出射一束细光束；两块全息光学元件对细光束进行扩束，产生准直的粗光束，作为空间光调制器的光源；空间光调制器对粗光束进行调制，产生全息三维图像光线；三维图像光经过第二块全息光学元件，被放大并偏转到人眼，产生全息三维图像。因为全息光学元件是透明的，环境光线同样可以透过全息光学元件进入人眼，与三维图像融合，实现增强现实的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统的整体结构图；
图2为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统中全息光学元件的扩束原理图；
图3为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统中第一全息光学元件的加工过程示意图；
图4为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统中第二全息光学元件的第一种加工过程示意图；
图5为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统中第二全息光学元件的第二种加工过程示意图；
图6为本发明一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法的流程示意图。
【主要符号说明】
1-激光器；
2-第一全息光学元件；
3-第二全息光学元件；
4-空间光调制器；
5-人眼。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例一
如图1所示，本发明公开了一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，包括激光器1、第一全息光学元件2、第二全息光学元件3和空间光调制器4，其中：
所述激光器1是本发明的系统光源，用于发出细光束并倾斜照射到所述第一全息光学元件2上；
所述第一全息光学元件2，用于将所述激光器1发出的细光束进行扩束处理产生一个横截面光斑为椭圆形的光束并倾斜照射到所述第二全息光学元件3上；
所述第二全息光学元件3，用于将经所述第一全息光学元件2扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束再次进行扩束处理后产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
所述空间光调制器4，用于将经所述第二全息光学元件3扩束处理后产生的一个横截面光斑为圆形的准直粗光束作为光源入射并产生全息3D图像光，该全息3D图像光返回所述第二全息光学元件3，并被所述第二全息光学元件3放大并偏转到人眼5。由于所述第二全息光学元件3对于环境光是透明的，人眼可以同时观察到全息3D图像(虚)和环境光(实)，于是即可产生虚实融合的增强现实效果。
需要指出的是，两块全息光学元件是特别设计，需要巧妙安放的。所述第一全息光学元件2可以将入射光实现一个维度的扩束，所述第二全息光学元件3可以将入射光实现在另一个维度的扩束；所述第一全息光学元件2和第二全息光学元件3一起可实现二维的扩束。其中，所述激光器1发出的细光束必须以很大的入射角(接近90度)倾斜照射到所述第一全息光学元件2上。本实施例中，所述激光器1发出的细光束倾斜照射到所述第一全息光学元件2上的入射角的角度大于80°且小于90°，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在/>的函数关系。
进一步的，所述第一全息光学元件2记录了全息光栅，参与记录的两束光中一束为细光束，一束为粗光束。记录时，所述激光器1发出的细光束与所述第一全息光学元件2表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第一全息光学元件2表面法线的夹角，所述细光束在所述第一全息光学元件2上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件2上的照射区域所覆盖。
本实施例中，所述第一全息光学元件2呈条状，其面法线方向和所述第二全息光学元件3的面法线方向的夹角大于80°且小于90°，以接近90°为佳，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在/>的函数关系。这样，可以既保证了扩束的顺利进行，也确保了所述第一全息光学元件2和第二全息光学元件3互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构三维尺寸中，厚度不超过1cm，使得真三维显示系统体积大为减小。
图2为本发明实施例中全息光学元件的扩束原理图。在所述第一全息光学元件2中，我们事先记录了一个体全息图，可以再现一个横截面光斑为椭圆形的光束。所述激光器1发出的细光束倾斜照射到所述第一全息光学元件2上，在所述第一全息光学元件2上产生一个同样为椭圆形的照射区域，该区域覆盖了所述第一全息光学元件2上的全息图，于是，细光束作为照明光，对全息图进行再现，可以产生出一个横截面光斑为椭圆形的光束。
图3为本发明实施例中第一全息光学元件2的加工过程示意图。所述激光器1发出的细光束与一束准直的粗光束同时照射到所述第一全息光元件2，进行干涉，两束光夹角接近90度。所述激光器1发出的细光束倾斜照射到所述全息光学元件2上，其入射角度接近90度。两束光的重合区域为椭圆形。再现时，即可产生横截面光斑为椭圆形的光束，如图3下所示。
图4为本发明实施例中第二全息光学元件3的第一加工过程示意图。因为所述第二全息光学元件3需要实现两个功能：(1)将横截面光斑为椭圆形的光束扩束为横截面光斑为圆形的粗光束，(2)将全息3D图像光放大并偏转到人眼，所以需要使用角度复用技术，在所述第二全息光学元件3上记录两个全息图，以分别实现以上两个功能。
图4说明的加工过程对应着功能(1)将横截面光斑为椭圆形的光束扩束为横截面光斑为圆形的粗光束。如图4所示，由第一全息光学元件2产生的横截面光斑为椭圆形的光束与一束准直的粗光束同时照射到所述第二全息光学元件3上进行干涉。横截面光斑为椭圆形的光束倾斜照射到所述第二全息光学元件3上，其入射角度接近90度。即，所述第一全息光学元件2产生的横截面光斑为椭圆形的光束入射到所述第二全息光学元件3上的入射角的角度大于80°且小于90°。准直的粗光束以一定的倾斜角度入射。再现时，即可产生准直的粗光束，其横截面为圆形。进一步的，所述激光器1发出的细光束进行扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束与所述第二全息光学元件3表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第二全息光学元件3表面法线的夹角，所述椭圆形的光束在所述第二全息光学元件3上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件2上的照射区域所覆盖。
图5为本发明实施例中第二全息光学元件3的第二加工过程示意图，对应着功能(2)将全息3D图像光放大并偏转到人眼。如图5所示，一束聚焦光束和一束准直光束在所述第二全息光学元件3上进行干涉，其中，所述聚焦光束垂直入射，所述准直光束倾斜入射且其入射角度与图4中的用于准直的粗光束的入射角相同。再现时即可再现出聚焦的并垂直出射的光束。
实施例二
如图6所示，本发明还公开了一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，包括以下步骤：
步骤1：激光器1发出细光束，倾斜照射到第一全息光学元件2上，被扩束，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束；
步骤2：该椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件3上，再次被扩束，产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
步骤3：该圆形的准直粗光束作为空间光调制器4的光源入射，产生全息3D图像光；
步骤4：该全息3D图像光返回第二全息光学元件3，被第二全息光学元件3放大并偏转到人眼5，从而使得人眼5观察到全息3D图像。
进一步的，步骤1中，在第一全息光学元件3中事先记录一个体全息图，激光器2发出的细光束倾斜照射到第一全息光学元件2上，在第一全息光学元件2上产生一个同样为椭圆形的照射区域，该区域覆盖了第一全息光学元件2上的全息图，激光器1发出的细光束作为照明光对全息图进行再现，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束。具体的，激光器1发出的细光束与一束准直的粗光束同时照射到第一全息光元件2上进行干涉，两束光的夹角大于80°且小于90°，细光束倾斜照射到第一全息光学元件2上，其入射角的角度大于80°且小于90°，两束光的重合区域为椭圆形，再现时产生横截面光斑为椭圆形的光束。
在步骤2中，将第一全息光学元件2和第二全息光学元件3互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构三维尺寸中，厚度不超过1cm。此外，由第一全息光学元件2产生的横截面光斑为椭圆形的光束与一束准直的粗光束同时照射到第二全息光学元件3上进行干涉，横截面光斑为椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件3上，其入射角的角度大于80°且小于90°，以符号φ表示该夹角，用于准直的粗光束以一定的倾斜角度入射，再现时产生准直的粗光束，其横截面为圆形，以符号ξ表示其入射角，椭圆形光斑短轴长度b，粗光束圆形光斑直径D2，和夹角φ、ξ之间存在φ＝arccos(b/(D2/cosξ))的函数关系。
如图5所示，在步骤4中，一束聚焦光束和一束准直光束在第二全息光学元件3上进行干涉，其中，聚焦光束垂直入射，准直光束倾斜入射且其入射角度与用于准直的粗光束的入射角相同，再现时再现出聚焦的并垂直出射的光束。
本发明提出的一种基于全息光学元件的近眼全息真三维显示系统，采用了两个全息光学元件，同时实现了扩束准直、立方体光学分束器、目镜等功能，不仅完全取代了所有传统光学元件，两个全息光学元件本身也一起构成了平板形状，实现了小巧、轻薄的结构，有利于头戴式设备的便携化。此外系统实现了增强现实效果，和真3D显示，没有传统双目视差式3D技术的视觉眩晕问题，同时，实际环境中的光线直接穿过两个全息光学元件，以实现增强现实的效果。该真三维显示系统结构简单轻薄，可以准直扩束和虚实融合的增强显示功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，其特征在于，包括激光器、第一全息光学元件、第二全息光学元件和空间光调制器，其中：
所述激光器，用于发出细光束并倾斜照射到所述第一全息光学元件上；
所述第一全息光学元件，用于将所述激光器发出的细光束进行扩束处理产生一个横截面光斑为椭圆形的光束并倾斜照射到所述第二全息光学元件上；
所述第二全息光学元件，用于将经所述第一全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束再次进行扩束处理后产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
所述空间光调制器，用于将经所述第二全息光学元件扩束处理后产生的一个横截面光斑为圆形的准直粗光束作为光源入射并产生全息3D图像光，该全息3D图像光返回所述第二全息光学元件，并被所述第二全息光学元件放大并偏转到人眼；
所述激光器发出的细光束与所述第一全息光学元件表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第一全息光学元件表面法线的夹角，所述细光束在所述第一全息光学元件上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件上的照射区域所覆盖；
所述第一全息光学元件和第二全息光学元件互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构三维尺寸中，厚度不超过1cm；
所述第一全息光学元件产生的横截面光斑为椭圆形的光束入射到所述第二全息光学元件上的入射角的角度大于80°且小于90°。
2.根据权利要求1所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，其特征在于，所述激光器发出的细光束倾斜照射到所述第一全息光学元件上的入射角的角度大于80°且小于90°，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在/>的函数关系。
3.根据权利要求1所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，其特征在于，所述第一全息光学元件呈条状，其面法线方向和所述第二全息光学元件的面法线方向的夹角大于80°且小于90°，以符号表示该夹角，细光束经过第一全息光学元件后光斑会从圆形被拉伸为椭圆形，椭圆形光斑长轴长度a与细光束圆形光斑直径D1，和夹角/>之间存在的函数关系。
4.根据权利要求1所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，其特征在于，所述激光器发出的细光束进行扩束处理后产生的一个横截面光斑为椭圆形的光束与所述第二全息光学元件表面法线的夹角大于用于准直的粗光束与所述第二全息光学元件表面法线的夹角，所述椭圆形的光束在所述第二全息光学元件上的照射区域被所述粗光束在所述第一全息光学元件上的照射区域所覆盖。
5.根据权利要求4所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示系统，其特征在于，还包括一束聚焦光束和一束准直光束，所述聚焦光束和所述准直光束在所述第二全息光学元件上进行干涉，所述聚焦光束垂直入射，所述准直光束倾斜入射且其入射角度与用于准直的粗光束的入射角相同。
6.一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：激光器发出细光束，倾斜照射到第一全息光学元件上，被扩束，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束；
步骤2：该椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件上，再次被扩束，产生一个横截面光斑为圆形的准直粗光束；
步骤3：该圆形的准直粗光束作为空间光调制器的光源入射，产生全息3D图像光；
步骤4：该全息3D图像光返回第二全息光学元件，被第二全息光学元件放大并偏转到人眼，从而使得人眼观察到全息3D图像。
7.根据权利要求6所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，步骤1中，在第一全息光学元件中事先记录一个体全息图，激光器发出的细光束倾斜照射到第一全息光学元件上，在第一全息光学元件上产生一个同样为椭圆形的照射区域，该区域覆盖了第一全息光学元件上的全息图，激光器发出的细光束作为照明光对全息图进行再现，产生一个横截面光斑为椭圆形的光束。
8.根据权利要求7所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，步骤1中，激光器发出的细光束与一束准直的粗光束同时照射到第一全息光元件上进行干涉，两束光的夹角大于80°且小于90°，细光束倾斜照射到第一全息光学元件上，其入射角的角度大于80°且小于90°，两束光的重合区域为椭圆形，再现时产生横截面光斑为椭圆形的光束。
9.根据权利要求6所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，步骤2中，将第一全息光学元件和第二全息光学元件互相紧贴构成类平板结构，该类平板结构的厚度不超过1cm。
10.根据权利要求6所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，步骤2中，由第一全息光学元件产生的横截面光斑为椭圆形的光束与一束准直的粗光束同时照射到第二全息光学元件上进行干涉，横截面光斑为椭圆形的光束倾斜照射到第二全息光学元件上，其入射角的角度大于80°且小于90°，以符号φ表示该夹角，用于准直的粗光束以一定的倾斜角度入射，再现时产生准直的粗光束，其横截面为圆形，以符号ξ表示其入射角，椭圆形光斑短轴长度b，粗光束圆形光斑直径D2，和夹角φ、ξ之间存在φ＝arccos(b/(D2/cosξ))的函数关系。
11.根据权利要求10所述的一种基于全息光学元件的近眼真三维显示方法，其特征在于，步骤4中，一束聚焦光束和一束准直光束在第二全息光学元件上进行干涉，其中，聚焦光束垂直入射，准直光束倾斜入射且其入射角度与用于准直的粗光束的入射角相同，再现时再现出聚焦的并垂直出射的光束。
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