CN114740633A - 一种大出瞳显示装置、体三维显示设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大出瞳显示装置、体三维显示设备及方法，所述大出瞳显示装置包括衍射波导、投影仪、偏折型定向散射屏；所述衍射波导设置有入瞳区域和出瞳区域，且所述衍射波导通过一伺服电机带动旋转，所述衍射波导的旋转轨道中轴线与所述入瞳区域的中轴线以及所述投影仪的出瞳面中轴线三线共轴；所述投影仪的出瞳面与所述入瞳区域的背面正对设置；所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导胶合设置在远离所述投影仪的一侧，且所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导之间留有间隙。本发明通过旋转式衍射波导与投影仪的配合，利用偏折型定向散射屏的显示角度限制，实现了全视差体三维显示，并有效实现显示装置的小型化。

Description

一种大出瞳显示装置、体三维显示设备及方法

技术领域

本发明涉及虚拟显示技术领域，特别涉及一种大出瞳显示装置、体三维显示设备及方法。

背景技术

光场显示是一种能够重现物体原本光场分布的技术。这种技术试图记录和重构三维物体上各个点元朝向各个方向发出的光线，与全息显示类似，因此它不仅可以真实再现三维场景的空间特性，而且能够正确表现不同物体的相互遮挡关系，是一种更符合人们观看习惯的三维显示技术。

光场作为理想的3D显示技术与传统2D显示有着明显的区别：传统的2D显示器只能提供仿射、遮挡、光照阴影、纹理、先验知识五方面心理视觉信息。光场显示除了能产生传统2D显示器的所有信息外，还能提供双目视差、移动视差、聚焦模糊三方面的生理视觉信息。在光场显示技术发展过程中，出现了多种光场显示技术方案，引起广泛关注和研究的主要有五种技术：(1)体三维显示(Volumetric 3D Display)；(2)多视投影阵列(Multi-viewProjector Array)；(3)集成成像(Integral Imaging)；(4)数字全息；(5)多层液晶张量显示。

其中，体三维显示技术通过投影仪1300配合屏幕的运动，时序投影出不同视差的平面图像，利用人眼的视觉暂留效应，在屏幕的快速运动中重现物体的三维分布，从而实现真3D显示。但是当前的体三维显示装置需要外部的投影仪1300将图像投影到定向散射屏中，这就导致了体三维显示装置存在体积偏大，且价格昂贵等缺陷。

发明内容

本发明实施例提供了一种大出瞳显示装置、大出瞳显示方法、图像显示方法、光束扩展方法及体三维显示设备、体三维显示设备的成像方法，旨在充分满足体三维显示要求的情况下，有效实现显示装置的小型化。

第一方面，本发明实施例提供了一种大出瞳显示装置，包括衍射波导、投影仪、偏折型定向散射屏；所述衍射波导设置有入瞳区域和出瞳区域，且所述衍射波导通过一伺服电机带动旋转，所述衍射波导的旋转轨道中轴线与所述入瞳区域的中轴线以及所述投影仪的出瞳面中轴线三线共轴；所述投影仪的出瞳面与所述入瞳区域的背面正对设置；所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导胶合设置在远离所述投影仪的一侧，且所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导之间留有间隙。

第二方面，本发明实施例提供了一种大出瞳显示方法，采用如第一方面所述的大出瞳显示装置实现。

第三方面，本发明实施例提供了一种图像显示方法，采用如第一方面所述的大出瞳显示装置实现。

第四方面，本发明实施例提供了一种光束扩展方法，采用如第一方面所述的大出瞳显示装置实现。

第五方面，本发明实施例提供了一种体三维显示设备，包括如第一方面所述的大出瞳显示装置。

第六方面，本发明实施例提供了一种体三维显示设备的成像方法，采用如第五方面所述的体三维显示设备实现。

本发明实施例提供了一种大出瞳显示装置、大出瞳显示方法、图像显示方法、光束扩展方法及体三维显示设备、体三维显示设备的成像方法，所述大出瞳显示装置包括衍射波导、投影仪、偏折型定向散射屏；所述衍射波导设置有入瞳区域和出瞳区域，且所述衍射波导通过一伺服电机带动旋转，所述衍射波导的旋转轨道中轴线与所述入瞳区域的中轴线以及所述投影仪的出瞳面中轴线三线共轴；所述投影仪的出瞳面与所述入瞳区域的背面正对设置；所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导胶合设置在远离所述投影仪的一侧，且所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导之间留有间隙。本发明实施例通过旋转式衍射波导与投影仪的配合，利用偏折型定向散射屏的显示角度限制，实现了全视差体三维显示，从而达到在充分满足体三维显示要求的情况下，有效实现显示装置的小型化的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的分层立体图；

图2为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的侧视图及波导路径示意图；

图3为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的衍射波导旋转时的等效光栅图；

图4为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的单翼单出瞳衍射波导的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的双翼双出瞳衍射波导的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的偏折型定向散射屏的微结构图；

图7为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的投影仪配合偏折型定向散射屏的旋转时序地投影不同视差的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的体三维显示效果图；

图9为本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置的悬浮体三维显示效果图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

下面请参见图1，本发明实施例提供的一种大出瞳显示装置，包括衍射波导1100、投影仪1300、偏折型定向散射屏1600；所述衍射波导1100设置有入瞳区域1101和出瞳区域1201，且所述衍射波导1100通过一伺服电机带动旋转，所述衍射波导1100的旋转轨道中轴线与所述入瞳区域1101的中轴线以及所述投影仪1300的出瞳面中轴线三线共轴；所述投影仪1300的出瞳面与所述入瞳区域1101的背面正对设置；所述偏折型定向散射屏1600与所述衍射波导1100胶合设置在远离所述投影仪1300的一侧，且所述偏折型定向散射屏1600与所述衍射波导1100之间留有间隙。

本实施例中，所述大出瞳显示装置包括衍射波导1100、投影仪1300和偏折型定向散射屏1600。所述衍射波导1100包括入瞳区域1101和出瞳区域1201。所述投影仪1300的出瞳面正对衍射波导1100入瞳区域1101的背面。其中，入瞳区域1101的中轴线，衍射波导1100旋转轨道的中轴线以及投影仪1300出瞳面的中轴线，三线共轴。本实施例利用旋转式衍射波导1100来实现体三维显示，即通过高速旋转形成一等效的大面积圆形出瞳区域1201。由于投影仪1300固定在入瞳区域1101背面，不跟随衍射波导1100进行旋转，因此其成像面积为整个旋转区域。投影仪1300根据衍射波导1100每个旋转周期的旋转角度，时序地投影同一物体中不同角度的图像，在保持高刷新的同时不断地改变投影物体的角度信息，从而在人眼视觉暂留的条件下还原整个物体的光场分布。

另外，结合图2，所述偏折型定向散射屏1600能够使光束仅在水平视场上的特定方向传播，而在垂直视场上散射，该特征使观察者仅能在水平方向上较小的角度范围内能观看到图像，在垂直方向上则不受限制。通过对水平观看角度进行限制，配合不同视差的图像，实现全视差的立体投影。在这里，所述偏折型定向散射屏1600与所述衍射波导1100胶合设置，且留有一定间隙(或者空气隙)，如此可以防止衍射波导1100内的光在全反射时溢出到偏折型定向散射屏1600中，保护全反射条件。

目前AR-HUD的设计大多采用大面积的出瞳区域1201来实现大视场显示，该方法的制作成本昂贵，难以推广。通过旋转衍射波导1100产生的等效视场面，可由小面积的出瞳区域1201来实现大视场显示，这种技术将是未来大视场AR-HUD的主要实现手段。本实施例采用旋转式衍射波导1100来实现大出瞳的AR-HUD，配合投影仪1300实现体三维显示。该衍射波导1100为一维扩瞳波导，入瞳区域1101设置在衍射波导1100中心，出瞳区域1201设置在入瞳区域1101的左和/或右侧，波导绕入瞳中心高速旋转，投影仪1300固定在入瞳区域1101背面，以透射的方式从出瞳区域1201正面出光，并随着衍射波导1100的旋转以等角度间距时序投影不同视差的图像。通过在衍射波导1100表面覆盖一层微透镜阵列或微棱镜阵列作为定向散射屏，配合投影仪1300，可以实现体三维显示，同时还能够达到在充分满足体三维显示要求的情况下，有效实现显示装置的小型化的技术效果。

进一步的，所述衍射波导1100出光方式为透射式出光，即光束从衍射波导1100的入瞳区域1101背面耦合进波导，并从所述出瞳区域1201的正面出光并入射人眼。这种出光方式的主要目的是防止光机对视场的遮挡，以提高观看体验。优选的，所述投影仪1300为高速投影仪1300，例如每秒1000帧的高速投影仪1300等。

还需说明的是，本实施例所述的衍射波导1100只包括入瞳区域1101和出瞳区域1201，单独使用时只能进行一维扩瞳。当其作为旋转式波导片的载体时，其光波矢量则是辐射式的。在旋转时的等效视场面中，入瞳光会朝所有方向发生衍射，每个角度的光波都会同时进行扩瞳和出瞳，以此将一维扩瞳演变成辐射式扩瞳，从而实现图像和视场的放大。

所述衍射波导1100通过伺服电机带动旋转，绕入瞳区域1101中心旋转，根据等效视场面原则，当旋转速度超过人眼的分辨能力时，整个旋转面可看成等效视场面，以实现大出瞳大视场显示。所述等效视场面的有效面积为出瞳区1201旋转时的积分面积，旋转半径对出瞳区的截距越大，等效视场面的有效面积越大，同时整体出光亮度也会降低，变为原出光亮度的(πr²)^-1，其中r为旋转半径。

在一实施例中，所述入瞳区域1101和出瞳区域1201均设有衍射光栅，所述衍射光栅为表面浮雕光栅或者体全息光栅；所述入瞳区域1101和出瞳区域1201之间的夹角为20～30°；

所述出瞳区域1201旋转时的积分面为等效视场面，所述衍射波导1100表面的衍射光栅旋转时的积分面为等效光栅面；

所述衍射波导1100为圆形波导或者圆边矩形波导，且所述衍射波导1100的长度为10100cm。

本实施例中，所述入瞳区域1101和出瞳区域1201均设有衍射光栅，所述衍射光栅可为表面浮雕光栅，或体全息光栅。所述出瞳区域1201与入瞳区域1101的夹角为20～30°，即所述出瞳区域1201的上下边框与所述入瞳区域1101水平中心线之间的夹角为20～30°。

另外，衍射波导1100的长度可根据使用场景具体设置，例如对于大型物体展示，长度可设置为50～100cm，对于小型物体展示或者HUD可设置为10～30cm。可选的，衍射波导1100的玻璃可适当改变形状，例如玻璃可切割成圆形，入瞳区域1101设置在圆心位置。上述衍射波导1100变种可有效地提高其旋转时的稳定性。

同时，由于投影仪1300固定在入瞳区域1101的背面，且不会跟随衍射波导1100旋转，因此每当衍射波导1100旋转一定角度，衍射波导1100的波矢方向都会跟随衍射波导1100发生变化。当衍射波导1100的旋转速度到达人眼的分辨极限时(24Hz)，其旋转面便可等效为一个大面积的圆形出瞳区域1201，且其光栅排布为半径逐渐递增的同心圆环，每一个单位面积的光栅方向均朝向圆心。如图3所示，其中，A1-A2之间的区域为波导出瞳区域1201旋转时的积分面，同时也是系统的等效视场面和出瞳等效光栅；B与圆心之间的区域为入瞳区域1101旋转时的积分面，同时也是系统的入瞳等效光栅。

在另一实施例中，由于衍射波导1100为单边衍射模式，可选的，为了提高出光亮度，入瞳光栅可采用闪耀光栅，以提高衍射效率。

在一实施例中，所述衍射波导1100的旋转速度大于30rad/s。

本实施例中，所述衍射波导1100通过所述伺服电机带动旋转，所述衍射波导1100的旋转速度达30rad/s以上，可选的，为了更好的使用体验，所述旋转速度也可达60rad/s以上。所述衍射波导1100的旋转中心为入瞳区域1101中心，所述投影仪1300固定在底座上，不跟随衍射波导1100旋转。

图3为衍射波导1100高速旋转时的等效光栅分布，其中A1和A2为等效出瞳边界，A1-A2之间的区域内虚线的等效出瞳光栅；B为等效入瞳边界，B与圆心之间的区域为等效入瞳光栅。

这种同心圆式光栅，区别于普通的单方向衍射光栅，其衍射方式为辐射式衍射，衍射角可朝向各个方向，且各向同性。当投影光束耦合进波导时，入瞳光束会朝各个方向发生衍射，同时进行各方向的扩瞳和出瞳。

在一实施例中，如图4所示，所述衍射波导1100包括一个入瞳区域1101、1～2个出瞳区域(为方便阅读，将两个出瞳区域分别标号为1201和1202)，且所述衍射波导1100在静止状态下为一维扩瞳波导；

当所述衍射波导1100包括两个出瞳区域时，所述两个出瞳区域对称分布于所述入瞳区域1101的两侧。

本实施例中，可以将所述衍射波导1100设置为单翼单出瞳的一维扩瞳波导，所述一维扩瞳波导包括一个入瞳区域1101和一个出瞳区域1201，所述入瞳区域1101的中心轴为衍射波导1100的旋转轴。所述一维扩瞳波导的出瞳区域1201旋转时的积分面可视为等效视场面，所述一维扩瞳波导表面的衍射光栅旋转时的积分面可视为等效光栅面。所述等效光栅面为圆心在所述入瞳区域1101中心位置的圆环光栅，内侧为入瞳等效光栅，外侧为出瞳等效光栅，光栅方向为全角度。所述一维扩瞳波导旋转时，所述投影仪1300在入瞳区域1101背面发射图像源，在入瞳等效光栅内利用全角度的辐射式衍射耦合进波导，同时利用全反射进行传导，在出瞳等效光栅内进行全角度的辐射式扩瞳并逐步耦合出光栅进入人眼。由于投影仪1300位置固定，不跟随一维扩瞳波导旋转，图像的形状并不会发生改变，因此，只起到视场和出瞳放大的作用，不会对图像的显示产生影响。

如图5所示，还可以将所述衍射波导1100设置为包括一个入瞳区域1101和两个出瞳区域(为了方便表示，将两个出瞳区域分别标号为1201和1202)的一维扩瞳波导，所述入瞳区域1101的中心轴为衍射的旋转轴。所述一维扩瞳波导可以提高衍射波导1100旋转时的稳定性，同时将光能利用率提高1～3倍，并增加等效视场面的出光亮度。

在一实施例中，结合图1和图2，所述大出瞳显示装置还包括波导固定件1500、底座固定件1400和罩设在所述波导固定件1500上的保护盖，所述衍射波导1100的侧边与所述波导固定件1500黏结固定，所述伺服电机与所述波导固定件1500连接，以驱动所述波导固定件1500旋转，并带动所述衍射波导1100旋转；所述伺服电机为空心结构，所述投影仪1300安装于所述伺服电机内部，所述伺服电机安装于所述底座固定件1400上。

本实施例中，所述衍射波导1100安装在波导固定件1500内，由伺服电机带动旋转，所述波导固定件1500表面通过保护盖进行防护，进一步的，所述保护盖内部设有用于衍射波导1100旋转的旋转轨道。而所述投影仪1300则固定安装于所述底座固定件1400上，并与所述伺服电机位于底座固定件1400同一侧上。

在一实施例中，所述偏折型定向散射屏1600为透镜阵列或者棱镜阵列，或者混合设置的透镜阵列和棱镜阵列，所述偏折型定向散射屏1600设置在所述衍射波导1100和所述保护盖之间，使光束在水平视场的±10°角度内传播，以及在垂直视场上散射。

本实施例中，结合图6，所述偏折型定向散射屏1600由微透镜阵列或微棱镜阵列组成，主要作用为限制水平方向的显示区域，例如观看者只能在定向散射屏法线方向的水平±10°(或更低)视场内能看到图案，而对于垂直方向则不设限制。需要说明的是，图6中的(c)为倾斜微透镜阵列型，即是指所述微透镜阵列或微棱镜阵列混合组成的阵列。

基于该原理，投影仪1300配合定向散射屏的旋转时序地投影不同视差的图像。例如对旋转平面建立XY坐标系，并假定定向散射屏的法线在X轴方向时为初始位置(0°位置)，定向散射屏逆时针旋转，那么，在初始位置时，投影仪1300投影图7中(a)所示方向的图案，该图像仅能在水平方向0°±10°内能看到；例如定向散射屏旋转45°后，投影仪1300投影图7中(b)所示方向的图案，该图像仅能在水平方向45°±10°内能看到；例如定向散射屏旋转90°后，投影仪1300投影图7中(c)所示方向的图案，该图像仅能在水平方向90°±10°内能看到；例如定向散射屏旋转180°后，投影仪1300投影图7中(d)所示方向的图案，该图像仅能在水平方向180°±10°内能看到；例如定向散射屏旋转270°后，投影仪1300投影图7中(e)所示方向的图案，该图像仅能在水平方向270°±10°内能看到。当每个方向的图案都满足最低刷新频率后(24Hz)，就能在各个方向上都能显示稳定的图像，实现全视差光场显示，如图8中的2000所示。

在一实施例中，所述投影仪1300为单色投影仪1300或者彩色投影仪1300。

进一步的，当所述投影仪1300为彩色投影仪1300时，所述彩色投影仪1300在所述衍射波导1100旋转的第一个旋转周期内投影红光，第二个旋转周期内投影绿光，第三个旋转周期内投影蓝光，以此循环，实现彩色显示。

本实施例中，所述投影仪1300可以是彩色投影仪1300或单色投影仪1300，所述彩色投影仪1300在衍射波导1100旋转的第一个旋转周期内投影红光(R)，第二个旋转周期内投影绿光(G)，第三个旋转周期内投影蓝光(B)，以此循环，从而实现彩色显示。

在一实施例中，所述大出瞳显示装置还包括一用于将入瞳区域1101的透射光减弱至与所述出瞳区域1201光亮度相同水平的衰减片，所述衰减片设置于所述入瞳区域1101的四周。

进一步的，所述大出瞳显示装置还包括一用于增加图像悬浮感的反射镜或者反射薄片3000，所述反射镜或者反射薄片3000设置于所述保护盖外侧四周。

本实施例中，在所述衍射波导1100的入瞳区域1101及附近可添加衰减片，用于减弱直接透射光直至与出瞳光亮度相近，以补偿等效视场面中圆心部分的图像缺失。另外，还可以在所述大出瞳显示装置在四周添加反射镜或反射薄片3000，如图9所示，使出瞳光束经过一次反射后再成像，以引入高度参数，给立体图像添加悬浮感，其中高度参数可通过所述反射面的角度进行调整。

本发明实施例还提供了一种大出瞳显示方法，采用如上所述的大出瞳显示装置实现。

本发明实施例还提供了一种图像显示方法，采用如上所述的大出瞳显示装置实现。

本发明实施例还提供了一种光束扩展方法，采用如上所述的大出瞳显示装置实现。

本发明实施例还提供了一种体三维显示设备，包括如上所述的大出瞳显示装置。

本发明实施例还提供了一种体三维显示设备的成像方法，采用如上所述的体三维显示设备实现。

在一实施例中，所述的体三维显示设备的成像方法，包括：

控制体三维显示设备中的衍射波导旋转，并在每一旋转角度投影对应观察角度的二维视图；其中，每一所述二维视图的刷新率大于24hz；例如每10°产生一个二维视图时，那么光机最低要具备24*36＝864hz的刷新率；

利用旋转衍射波导对出瞳区域的光束进行放大，并将放大后的光束与所有旋转角度对应的二维视图合并为全视差三维图像。

由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (15)

1.一种大出瞳显示装置，其特征在于，包括衍射波导、投影仪、偏折型定向散射屏；所述衍射波导设置有入瞳区域和出瞳区域，且所述衍射波导通过一伺服电机带动旋转，所述衍射波导的旋转轨道中轴线与所述入瞳区域的中轴线以及所述投影仪的出瞳面中轴线三线共轴；所述投影仪的出瞳面与所述入瞳区域的背面正对设置；所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导胶合设置在远离所述投影仪的一侧，且所述偏折型定向散射屏与所述衍射波导之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的大出瞳显示装置，其特征在于，所述入瞳区域和出瞳区域均设有衍射光栅，所述衍射光栅为表面浮雕光栅或者体全息光栅；所述入瞳区域和出瞳区域之间的夹角为20～30°；

所述出瞳区域旋转时的积分面为等效视场面，所述衍射波导表面的衍射光栅旋转时的积分面为等效光栅面；

所述衍射波导为圆形波导或者圆边矩形波导，且所述衍射波导的长度为10～100cm。

3.根据权利要求1所述的大出瞳显示装置，其特征在于，所述衍射波导的旋转速度大于30rad/s。

4.根据权利要求1所述的大出瞳显示装置，其特征在于，所述衍射波导包括一个入瞳区域、1～2个出瞳区域，且所述衍射波导在静止状态下为一维扩瞳波导；

当所述衍射波导包括两个出瞳区域时，所述两个出瞳区域对称分布于所述入瞳区域的两侧。

5.根据权利要求1所述的大出瞳显示装置，其特征在于，还包括波导固定件、底座固定件和罩设在所述波导固定件上的保护盖，所述衍射波导的侧边与所述波导固定件黏结固定，所述伺服电机与所述波导固定件连接，以驱动所述波导固定件旋转，并带动所述衍射波导旋转；所述伺服电机为空心结构，所述投影仪安装于所述伺服电机内部，所述伺服电机安装于所述底座固定件上。

6.根据权利要求5所述的大出瞳显示装置，其特征在于，所述偏折型定向散射屏为透镜阵列或者棱镜阵列，或者混合设置的透镜阵列和棱镜阵列，所述偏折型定向散射屏设置在所述衍射波导和所述保护盖之间，使光束在水平视场的±10°角度内传播，以及在垂直视场上散射。

7.根据权利要求1所述的大出瞳显示装置，其特征在于，所述投影仪为单色投影仪或者彩色投影仪；

所述彩色投影仪在所述衍射波导旋转的第一个旋转周期内投影红光，第二个旋转周期内投影绿光，第三个旋转周期内投影蓝光，以此循环，实现彩色显示。

8.根据权利要求5所述的大出瞳显示装置，其特征在于，还包括一用于将入瞳区域的透射光减弱至与所述出瞳区域光亮度相同水平的衰减片，所述衰减片设置于所述入瞳区域的四周。

9.根据权利要求5所述的大出瞳显示装置，其特征在于，还包括一用于增加图像悬浮感的反射镜或者反射薄片，所述反射镜或者反射薄片设置于所述保护盖外侧四周。

10.一种大出瞳显示方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的大出瞳显示装置实现。

11.一种图像显示方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的大出瞳显示装置实现。

12.一种光束扩展方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的大出瞳显示装置实现。

13.一种体三维显示设备，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的大出瞳显示装置。

14.一种体三维显示设备的成像方法，其特征在于，采用如权利要求13所述的体三维显示设备实现。

15.根据权利要求14所述的体三维显示设备的成像方法，其特征在于，包括：

控制体三维显示设备中的衍射波导旋转，并在每一旋转角度投影对应观察角度的二维视图；其中，每一所述二维视图的刷新率大于24hz；

利用旋转衍射波导对出瞳区域的光束进行放大，并将放大后的光束与所有旋转角度对应的二维视图合并为全视差三维图像。

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