CN212808904U - 优化显示配置的反射式几何全息显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及3D显示领域，公开了一种优化显示配置的反射式几何全息显示系统，包括至少一个投影器；用于分光的辅助成像屏；一个位于辅助成像屏一侧或者两个分别位于辅助成像屏两侧的反射式几何全息屏；为投影器、辅助成像屏和反射式几何全息屏提供支撑的支持结构；与投影器电连接的控制器；显示系统有多个视点，单视点面积为SL㎡，辅助成像屏的有效投影面积为SP㎡，工作状态下任意投影器最外侧镜片中心与反射式几何全息屏的中心之间的光程距离为L米,每一个视点的有效观赏立体角均满足：

通过对整个系统各组成部件进行了全局优化约束，使得显示系统能够始终处于配置最优的区间，控制成本的同时还能使显示系统的综合性能最优化。

Description

优化显示配置的反射式几何全息显示系统

技术领域

本实用新型涉及3D显示领域，尤其是涉及一种优化显示配置的反射式几何全息显示系统。

背景技术

近年来3D显示技术非常热门，越来越多的研究机构开始投入3D显示技术的研发。但是目前为止，鲜有能够真正接近科幻电影中的全息显示方案。大多只是利用技术门槛非常低的立体图像对方案来实现伪3D的显示，其观看体验并不理想。

公开号为CN111338177A的反射式几何全息显示系统专利提出了一种新的全息显示方案。这种方案在显示原理上已经能够实现真正的3D图像的再现，可以使用户像观看真实物理世界的方式观看显示画面，是一种非常理想的3D显示方案。但是目前处于技术发展的初期阶段，技术积累相对来说还比较少。因此，虽然其在显示原理上非常理想，但是实际应用中往往由于设计人员知识的局限性，很难完全把其优点最大化的发挥出来。这种全新的显示形态，与以往的平面显示器如LCD，眼镜类显示设备等在显示原理和显示形态上差异极大，因此传统显示系统的设计技巧/规则在新的显示系统上完全无法借鉴。这种全新的显示系统，涉及到多个显示部件之间的相互配合，尤其是其投影器(如全息投影器)和几何全息屏以及视窗跟随运动机构之间的相互配合。实际应用中，投影器的孔径如何选择、对应的几何全息屏需要如何设置以及跟踪过程中应该如何预留跟踪运动空间等都是非常难以确定的。如果处理不好系统各个部件之间的配合关系，往往会造成某一分部件的过设计和另一部件的欠设计使得系统的成本很高但是显示效果却不太理想。由于投影器(尤其是全息投影器)的结构相对于普通投影仪复杂太多，所以其成本非常高，而且几何全息屏也需要用微米级的加工工艺来生产出分米甚至米级别尺寸的屏幕，其成本也居高不下，因此二者无论那一部件出现过设计情况，都会造成大量的成本浪费，而且类似于木桶原理，系统的性能潜力被“短板”部件所制约，因此还无法发挥出最优性能。此外，视窗跟随运动如果设计不合理的话，那么也非常容易造成跟丢的情况，这会极大的影响用户体验。

综上，对于这种系统一般的设计师在设计的时候很难把握，虽然原理上都能够实现系统的搭建，但是往往处理不好各个特征参数之间的关系。设计师在设计时有时候单方面追求大的视窗使得系统的像差极大，画质受限，有时候为了追求大的视场而使用较大的几何全息屏，但是投影器又无法匹配造成视场浪费或者与应用场景不匹配无法合理利用成像元件的高分辨率等。这样做出来的样机，经常不能够使显示系统发挥出最优显示性能，反而会把一些可避免的固有的缺点放大，造成用户体验极差。

实用新型内容

为了解决或者部分解决现有技术的不足，提供一种优化显示配置的，通过对整个系统各组成部件进行了全局优化约束，使得显示系统能够始终处于配置最优的区间，控制成本的同时还能使显示系统的综合性能最优化。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种优化显示配置的反射式几何全息显示系统，包括：

至少一个用于在空间投影出画面的信息投影器；

一个用于分光的辅助成像屏；

位于辅助成像屏一侧或者是两个分别位于辅助成像屏两侧的反射式几何全息屏；

为投影器、辅助成像屏和反射式几何全息屏三者提供物理结构支撑的支持结构；以及

与投影器电连接的控制器；

所述优化显示配置的反射式几何全息显示系统包括若干视点，单视点面积为SL㎡，所述辅助成像屏的有效投影面积为SP㎡，单个所述投影器最外侧镜片中心与辅助成像屏的中心之间的光程距离为L米,每一个视点的有效观赏立体角均满足：

进一步地，单个所述投影器最外侧镜片中心与辅助成像屏的中心之间的光程距离L的最大值L_MAX与最小值L_MIN的比值满足：

进一步地，所述辅助成像屏的有效投影面积SP范围0.005～1.5㎡。

进一步地，所述单视点面积SL的范围0.000004～0.5㎡。

进一步地，单个所述投影器最外侧镜片中心与反辅助成像屏的中心之间的光程距离L范围0.1～10米。

进一步地，还包含至少一个设置于辅助成像屏的一侧或者两侧的、用于调整光路的光路折叠镜组。

进一步地，所述光路折叠镜组与支持结构连接。

进一步地，所述支持结构为可以变形和/或运动的结构，并且与控制器电连接。

进一步地，还包括与控制器电连接的交互动作捕捉单元，所述交互动作捕捉单元用于识别用户的交互动作并将用户交互动作信息发送给控制器，所述控制器根据接收到的交互动作捕捉单元获取的用户交互动作信息调整显示画面内容。

进一步地，还包括与控制器电连接的人眼跟踪单元，所述人眼跟踪单元用于跟踪人眼的位置并将人眼的定位信息发送给控制器，所述控制器根据接收到的人眼跟踪单元获取的人眼定位信息，来控制支持结构做出相应的动作响应，来调整所述显示系统各部件的空间位置，使用户眼睛始终处于系统的可视空间内。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、对投影器、辅助成像屏以及支持结构进行了全局优化设置，使得显示系统能够始终处于配置最优的区间，控制成本的同时还能使显示系统的综合性能最优化；

2、合理的有效观赏立体角能够避免有效观赏立体角过小而3D表现力差，以及为了追求过大的立体角而出现的像差过大而无法最大化体现系统显示能力的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，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为投影器1与一个反射式几何全息屏3位于辅助成像屏2同一侧的本实用新型系统示意图及光路图,

图2为投影器1与一个反射式几何全息屏3位于辅助成像屏2两侧的本实用新型系统示意图及光路图,

图3是两个反射式几何全息屏3分别位于辅助成像屏2两侧的本实用新型系统示意图及光路图,

图4是在图1的基础上增加了交互动作捕捉单元7和人眼跟踪单元8的系统示意图,

图5是在图1的基础上，于投影器1的同一侧增加了光路折叠镜组6的本实用新型系统示意图,

图6是在图5的基础上，于辅助成像屏2的另一侧又增加了一个光路折叠镜组6的本实用新型系统示意图,

图7为包含多个投影器1的本实用新型的系统示意图,

图8为只有一个视点的显示系统中与有效观赏立体角相关辅助成像屏2的有效投影面积SP、单视点面积SL即投影器1最外侧镜片透光部分的面积以及投影器1最外侧镜片中心与反射式几何全息屏3的中心之间的光程距离L的示意图，

图9为含有光路折叠镜组6的显示系统的光程距离L示意图，附图标记如下：

投影器1，辅助成像屏2，反射式几何全息屏3，支持结构4，控制器5，光路折叠镜组6，交互动作捕捉单元7，人眼跟踪单元8。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图9，本实用新型提供一种优化显示配置的反射式几何全息显示系统，包括至少一个投影器1、辅助成像屏2、反射式几何全息屏3、支持结构4和控制器5；

投影器1是用于在空间投影出画面信息，本实用新型可以直接采用全息投影仪作为投影器1，实现3D显示；

也可以采用能够投影二维画面的普通投影设备，实现在空间内的某个焦平面上投影出二维画面，然后通过控制器5来调节二维画面的景深和画面内容；

投影器1是用于在空间投影出画面信息(具有深度的画面信息)，本实用新型可以直接采用全息投影仪作为投影器1，实现3D显示；

也可以采用能够投影二维画面的普通投影设备，实现在空间内的某个焦平面上投影出二维画面，然后通过控制器4来调节二维画面的景深和画面内容(呈现出画面内容的同时还可以表现出画面与用户之间的真实的距离感，这与普通投影显示系统明显的区别是普通投影显示系统只能在一个固定的平面显示画面，因此画面无深度信息表达效果)，实际工作过程中焦深调节的过程可以是实时的也可以是根据画面显示内容每隔一段时间做一次焦深调整(通常影视或者其他视频一段时间内画面整体景深维持在一个水平，只有在场景出现切换时才会出现画面景深较大的跳动)；

还可以使用在空间不同景深处的二维画面组的全息投影设备来实现3D显示，例如，可以进一步对普通投影设备进行光学设计，使之能够在采用单个投影器的基础上实现3D显示，可以参考申请号为202010029144.5的一种全固态全息投影仪，通过在投影器内部通过增加一些光学元件进行光学设计实现三维画面显示的技术方案，这里不做具体限定；

辅助成像屏2用于分光，优选半透半反膜，投影器1的投射光线照射到辅助成像屏2之后，部分光线被反射到反射式几何全息屏3上，通过反射式几何全息屏3对光线的调制，使任意照射在反射式几何全息屏3上的光线逆反射后原方向返回，逆反射的光线部分透过辅助成像屏2后在空中形成离屏的投影画面；

反射式几何全息屏3用于对照射到其上的、与截面不平行的其他角度的入射光线进行逆反射，可以这些光线偏移距离d㎜之后逆反射回去，d为出射光线与反射式几何全息膜入射面的交点到入射光线的距离，d≤1㎜，优选柔性的全息屏，反射式几何全息屏3的数量为一个或者两个：

反射式几何全息屏3数量为一个时，将其设置于辅助成像屏2的任意一侧；

反射式几何全息屏3数量为两个时，则分别设置于辅助成像屏2的两侧，当显示系统包含2个反射式几何全息屏3时，系统的光能利用率和成像质量均较高；

优选的是，反射式几何全息屏3的内部设有一系列横截面为直角三角形或者矩形和直角三角形组合的五边形的柱状基元棱镜，具体结构以及逆反射原理参见公开号为CN111338177A的反射式几何全息显示系统，这里不作赘述；

支持结构4分别与投影器1、辅助成像屏2和反射式几何全息屏3相匹配，为三者提供物理结构支撑，具体可以是将支持结构4可以做成结构固定的支撑架，此时，本实用新型的显示系统整体是固定不动的，用户需要在一个固定的方位才可以观察到画面；

控制器5与投影器1电连接，投影器1可以根据控制器5的控制信号来调节投影画面的景深和画面内容；

为了增加显示系统的灵活性，将支持结构4设置为可以运动和/或变形的结构，将支持结构4和控制器5电连接，支持结构4根据控制器5的控制信息做出相应响应动作，从而实现投影器1、辅助成像屏2和反射式几何全息屏3三者之间相对运动和/或整体运动，使得系统的可视视窗始终覆盖用户的眼睛，使得用户在不同的方位都可以正常观看画面，需要说明的是支持结构4为一般现有技术，本领域的技术人员可以根据实际应用的空间条件自行设计，比如：使用一些铰链结构和类似于伞轴和/或伞骨的结构可以非常容易的设计出可以变形的结构，这里不做具体限定；

如图7，作为优选方案，本实用新型所述的全息显示系统还包括与控制器5电连接的交互动作捕捉单元7，交互动作捕捉单元7用于识别用户的交互动作并将用户交互动作信息发送给控制器5，控制器5根据接收到的交互动作捕捉单元7获取的用户交互动作信息调整显示画面内容，实现用户与画面的交互动作，具体可以是采用摄像头结合机器视觉技术来识别用户的手势动作来获取用户的交互信息，从而控制支持结构4变形和/或运动，从而调整系统各部件的空间位置和姿态，控制器5还可以根据接收的交互动作捕捉单元7获取的用户交互动作信息来实时调整显示画面内容，实现用户与画面的交互动作，比如根据平移手势信号，控制画面进行平移，或者根据对应的其他交互动作控制画面的放大、拉近、推远、触碰等操作；

交互动作捕捉单元7的设置对于类似于穿戴式应用这种用户相对显示系统的空间位置固定不变的应用情景具有积极的意义；

另外，对于用户相对显示系统的空间位置实时变动的应用情景，需要设置一个与控制器5电连接的人眼跟踪单元8，人眼跟踪单元8用于跟踪人眼的位置并将人眼的定位信息发送给控制器5，控制器5根据接收到的人眼跟踪单元8获取的人眼定位信息，来控制支持结构4做出相应的动作响应，来调整投影器1、辅助成像屏2和反射式几何全息屏3三者之间的相对位置和/或整体空间位置，使用户眼睛始终处于系统的可视空间内，这样用户即使在运动状态下眼睛也可以始终接收到投影信息，正常观看画面。

实际应用中，人眼跟踪单元8和交互动作捕捉单元7可以集成在同一个设备内完成，比如使用一个机器视觉摄像设备等。

如图5和图6，为了进一步提升系统的灵活性，还可以在辅助成像屏2的一侧或者两侧设置光路折叠镜组6，光路折叠镜组6也与支持结构4连接，其至少包含一面反射镜，这样就可以对成像光路进行调整，使其能够适应各种应用空间场景。对于包含光路折叠镜组6的显示系统，通过支持结构4同时控制投影器1、辅助成像屏2、反射式几何全息屏3和光路折叠镜组6四者之间的相对运动或者整体运动从而实时调整，保证用户可以正常观看。

本实用新型的显示系统包括有若干视点，单视点面积为SL㎡，辅助成像屏2的有效投影面积为SP㎡，单个投影器1最外侧镜片中心与辅助成像屏2的中心之间的光程距离为L米,每一个视点的有效观赏立体角均满足：

其中，视点的相关概念解释参见公开号为CN111338177A的反射式几何全息显示系统；

上述辅助成像屏2的有效投影面积SP的优选范围0.005～1.5㎡，具体为辅助成像屏2在平行光照射下能够形成的最大阴影的面积，也可以直接放置在平面上，按照被覆盖的平面的面积来计算。实际设计时对于规则的形状，可以直接利用几何关系进行计算，比如矩形屏幕可以直接通过长和宽进行计算等，对于异形屏幕和曲面屏幕等，难以直接进行面积计算，可以放置在平面上按照覆盖面积进行计算；

单视点面积SL优选范围0.000004～0.5㎡，单视点面积应与投影器1最外侧镜片透光部分的面积对应，以一个投影器1提供一个视点或者多个视点为例进行说明：

如图8，当投影器1提供一个视点，单视点面积SL等于投影器1最外侧镜片透光部分的面积；

当投影器1提供两个视点，单视点面积SL等于投影器1的镜头最外侧镜片透光部分面积的一半；

同理，提供N个视点时，单视点面积SL等于投影器1的镜头最外侧镜片透光部分面积的1/N，N优选1～6；

单个投影器1最外侧镜片中心与辅助成像屏2的中心之间的光程距离为L米,优选范围0.1～10米，且工作状态下单个投影器1最外侧镜片中心与辅助成像屏2的中心之间的光程距离L的最大值L_MAX与最小值L_MIN的比值应满足：

此时才能够使得跟踪范围与用户运动范围更加匹配；进一步地，为了配合办公等室内场景下用户的活动范围，进一步优选

L为光线从投影器1最外侧镜片中心到辅助成像屏2的中心之间的光路行程距离，设计时可以通过软尺测量投影器1最外侧镜片中心和辅助成像屏2的中心之间的距离，对于含有光路折叠镜组6的显示系统，可以在光路折叠镜组6表面覆盖一层光吸收膜(如黑色的纸张)，膜上设置一个小孔，这样只有小孔的位置可以对光线进行反射，其他位置无法反射光线。通过移动光吸收膜来改变小孔的位置可以找到投影器1最外侧镜片中心发出的、最终照射在辅助成像屏2中心的光线在光路折叠镜组6每一个镜片上的作用点，这样就可以测量出过程中的光程距离L，当然，也可以根据几何关系直接计算光程距离，基于以上的测试方法，对于含有光路折叠镜组6的显示系统，L为如图9所示的L1与L2之和；

需要说明的是，由于本显示系统工作时(向用户投射显示3D画面时)需要根据用户眼睛位置不断调整视窗位置，所以L并不是一个定值，而是一个范围，所以设计时需要保证这个范围内任意L值都满足以上公式；需要说明的是L为过工作过程中的几何关系尺寸，即系统正常为用户提供显示内容的状态下的特征，当处于非工作状态，或者收纳状态时L的值并不需要满足公式的限制。

当然对于穿戴类/固定式应用L可以设置为一个定值。

以下对有效观赏立体角设计规则的原理进行简单阐述：全息显示系统是通过光场重建手段来实现画面显示的，能够再现具有深度信息的立体图像。但是仅仅表现出深度信息是不足以提供足够的视觉冲击的，很多应用场景下还需要有一定的有效观赏立体角才能够使用户得到较好的使用体验。为了追求极致的3D视觉体验，使虚拟显示内容能够达到真实世界一样的光学效果，需要提供大约5.2球面度的立体角。通常生活场景中应用一般需要大于0.7球面度就可以表现出舒适的3D图像，对于一些特殊场景，比如行车导航场景下或者XR场景下虚拟跟真实物体融合显示场景下等，用户注视区域比较集中时，有效观赏立体角大于0.0076即可满足使用需求。综上，单个视点的显示立体角需要设置在0.0076～5.2之间。

对于本实用新型显示系统，投影镜头中心与辅助成像屏2中心之间的连线(主光线)与辅助成像屏2的夹角理想配置角度为45°，但是由于全息显示系统工作时会随着用户的运动进行跟随运动，所以并不能始终保持在理想配置角度，某些工作条件下夹角会小一些，所以在设计时需要兼顾考虑这些情况下的沉浸感。当主光线与辅助成像屏2之间的夹角为35°时，如果能够保证一定的沉浸感，系统的整体使用体验感就非常不错，这个结论也通过实验和用户体验反馈得到证实。此配置下，辅助成像屏2的有效光场控制面积可以近似用SP·sin(35°)，考虑到视窗本身有一定大小，需要扣除视窗本身占用的面积SL进行修正，然后除以视窗(也是投影器1最外侧镜片中心)到辅助成像屏2中心之间的距离即可计算出实际显示系统的显示有效观赏立体角的一个非常准确的近似值。

以下结合实施例进行说明,具体见表1：

表1

以上实施例给出了一些比较理想的配置模式。虽然以上实施例中所有尺寸都是采用米(m)作为单位，但是并不是限定为只能使用这些尺寸值，实际应用中考虑几何相似性，所有尺寸进行整体缩放，或者其他任意尺寸组合形成和实施例相似立体角，其显示效果也会是一致的不会发生明显的变化。事实上，实际测试中对部分实施例中的数值整体缩放范围0.001倍～1000倍以及其他不同尺寸组合也进行过实际测试，只要有效观赏立体角相似，用户使用体验上没有感觉到不同尺寸之间的差异，进一步说明实施尺寸不是影响效果的关键因素，而有效观赏立体角才是。

实际应用可以根据应用场景进一步进行优选设计：

1)对于桌面类应用场景：

办公场景下，对于视点的有效观赏立体角度要求较低，优选0.2～0.6，此时能够表现出不错的立体效果，同时有一定的沉浸感，可以满足大多数条件下的办公需求；

游戏娱乐场景下，任意视点的有效观赏立体角优选0.6～0.8，此时能够表现出不错的立体效果，同时沉浸感进一步提升；

设计、研发、仿真等应用场景下，有效观赏立体角优选0.8～1.2，此时立体效果和沉浸感进一步提升，具备跟物理世界相衔接的效果2)对于穿戴类应用场景：

对于眼镜类型辅助显示场景，任意视点的有效显示有效观赏立体角进一步优选1.2～2.2，提供足够的沉浸感；

对于头戴/穿戴式影音类应用场景的任意有效观赏立体角进一步优选2.2～3.4，此时显示立体角较大，沉浸感较强；

对于头戴/穿戴式游戏类应用场景的任意有效观赏立体角进一步优选2.5～3.8，此时沉浸感较强可以进一步增强；

3)对于远程操作类应用场景：

远程操控机器人进行手术类场景，任意有效观赏立体角进一步优选3～4，此时现场光学环境表现较为真实；

远程操控机器人进行野外搜救作业场景，任意有效观赏立体角进一步优选4～5.2，可以极大程度上模拟真实环境，营造出身临其境的感觉；

对于一个投影器1只提供一个视点的情况下，SL优选0.000004㎡～0.0025㎡之间(4平方毫米～25平方厘米)，此范围内能够保证在提供完整的视窗的情况下使得投影器尽可能小巧；

对于一个投影器1提供两个视点的情况下，最外侧镜片透光面积优选49平方厘米～100平方厘米之间，此范围内能够保证投影器不是特别的笨重；

此外，对于桌面应用场景：

SP优选0.04平方米～1.2平方米之间，L优选0.2～1米之间，此时可以达到最优的桌面空间占用和有效观赏立体角之间的平衡；

对于移动终端式应用场景：

SP优选0.02平方米～0.16平方米，L优选0.1～0.6米之间，此时可以较好的兼顾便携性平衡，进一步，辅助成像屏2可以做成折叠式或者卷轴式的；

对于穿戴式应用场景：

SP优选4平方厘米～50平方厘米，L优选5～12毫米之间，此时可以较好的满足穿戴需求。进一步地，可以设置成两个眼镜共用同一个辅助成像屏2或者分别为每个眼镜单独设置一个辅助成像屏2，对于每个眼镜单独设置一个辅助成像屏2的情况，SP优选设置为4cm²～12.8cm²之间比较合适，对于两只眼镜共用同一个辅助成像屏2的SP优选设置为28cm²～50cm²之间比较合适。

本实用新型的显示系统还有一个非常特殊的地方是同时含有两种功能的屏幕，即辅助成像屏2和反射式几何全息屏3，两者需要相互配合才能够实现显示功能。通常反射式几何全息屏3需要包含非常精细的微结构，制造成本远高于辅助成像屏2，所以为了节约成本需要尽可能减少反射式几何全息屏3的面积，但是为了使系统获得综合最优的有效显示立体角，反射式几何全息屏3的面积又不能太小，所以需要对其进行权衡设计以达到最优效果。当反射式几何全息屏3的面积SG与辅助成像屏2的面积SP满足

时，可以实现成本和显示效果之间的最优权衡。

此外，还可以增加偏振膜和1/4玻片、增透膜、吸光膜等光学元件进一步提高光的利用率和显示效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.优化显示配置的反射式几何全息显示系统，包括：

至少一个用于在空间投影出画面的信息投影器(1)；

一个用于分光的辅助成像屏(2)；

位于辅助成像屏(2)一侧或者是两个分别位于辅助成像屏(2)两侧的反射式几何全息屏(3)；

为投影器(1)、辅助成像屏(2)和反射式几何全息屏(3)三者提供物理结构支撑的支持结构(4)；以及

与投影器(1)电连接的控制器(5)，其特征在于：

所述优化显示配置的反射式几何全息显示系统包括若干视点，单视点面积为SL m²，所述辅助成像屏(2)的有效投影面积为SPm²，单个所述投影器(1)最外侧镜片中心与辅助成像屏(2)的中心之间的光程距离为L米，每一个视点的有效观赏立体角均满足：

2.根据权利要求1所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：单个所述投影器(1)最外侧镜片中心与辅助成像屏(2)的中心之间的光程距离L的最大值L_MAX与最小值L_MIN的比值满足：

3.根据权利要求1所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：所述辅助成像屏(2)的有效投影面积SP范围0.005～1.5m²。

4.根据权利要求1所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：所述单视点面积SL的范围0.000004～0.5m²。

5.根据权利要求1所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：单个所述投影器(1)最外侧镜片中心与辅助成像屏(2)的中心之间的光程距离L范围0.1～10米。

6.根据权利要求1所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：还包含至少一个设置于辅助成像屏(2)的一侧或者两侧的、用于调整光路的光路折叠镜组(6)。

7.根据权利要求6所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：所述光路折叠镜组(6)与支持结构(4)连接。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：所述支持结构(4)为可以变形和/或运动的结构，并且与控制器(5)电连接。

9.根据权利要求8所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：还包括与控制器(5)电连接的交互动作捕捉单元(7)，所述交互动作捕捉单元(7)用于识别用户的交互动作并将用户交互动作信息发送给控制器(5)，所述控制器(5)根据接收到的交互动作捕捉单元(7)获取的用户交互动作信息调整显示画面内容。

10.根据权利要求9所述的优化显示配置的反射式几何全息显示系统，其特征在于：还包括与控制器(5)电连接的人眼跟踪单元(8)，所述人眼跟踪单元(8)用于跟踪人眼的位置并将人眼的定位信息发送给控制器(5)，所述控制器(5)根据接收到的人眼跟踪单元(8)获取的人眼定位信息，来控制支持结构(4)做出相应的动作响应，来调整所述显示系统各部件的空间位置，使用户眼睛始终处于系统的可视空间内。

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