一种近眼显示系统及近眼显示器技术方案

本发明专利技术公开了一种近眼显示系统及近眼显示器，属于增强现实成像技术领域；近眼显示系统包括曲面组件，曲面组件中包括至少一个曲面，曲面的内表面朝向用户的眼睛设置，曲面的外表面沿主光轴移开内表面一厚度距离设置，内表面涂覆有光部分透射部分反射材料；成像装置，设置于靠近用户的眼睛的位置；成像装置进一步包括光源和微型显示器，光源用于照射微型显示器，微型显示器发出的光束经由曲面组件中的曲面反射后进入用户的眼睛中；曲面还用于将外部的光线透射至用户的眼睛中。上述技术方案的有益效果是：能够在提升近眼显示设备的视场角的同时保持紧凑轻便的结构，提升用户的观看体验和美观度，降低显示设备的工艺复杂度和制造成本。

A Near-Eye Display System and Near-Eye Display

The invention discloses a near-eye display system and a near-eye display, belonging to the field of augmented reality imaging technology; the near-eye display system includes a surface component, which includes at least one surface, the inner surface of the surface facing the user's eyes, the outer surface of the surface moving away from the inner surface along the principal optical axis by a thickness distance setting, and the inner surface is coated with a reflective material of light transmission part. The imaging device further includes a light source and a micro-display, which illuminates the micro-display. The light beam emitted by the micro-display enters the user's eyes after reflecting through the surface in the surface module. The surface is also used to transmit external light to the user's eyes. The beneficial effect of the above technical scheme is that the compact and portable structure can be maintained while the field of view angle of the nearsighted display device is increased, the viewing experience and aesthetics of the user can be improved, and the process complexity and manufacturing cost of the display device can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示系统及近眼显示器
本专利技术涉及增强现实成像
，尤其涉及一种近眼显示系统及近眼显示器。
技术介绍
随着增强现实(AugmentedReality，AR)技术的发展，应用于AR技术的便携式设备和可穿戴设备的市场也在迅速增长。在诸多应用AR技术的硬件实现方式中，头戴式显示器(Helmet-MountedDisplay，HMD)和近眼显示器(Near-to-EyeDisplay，NED)是最有效且在现有技术中能够给使用者带来最佳体验的实现方式。所谓头戴式显示器(HMD)，因其外形类似眼镜，又可被称为眼镜式显示器或者视频眼镜，其可以通过各种头戴式显示设备向眼睛发送光学信号，从而实现AR技术中的不同显示效果。所谓近眼显示器(NED)，是一种可以将图像直接投射到观看者眼中的头戴式显示器(HMD)。NED的显示屏距离人的眼球在10厘米以内，这么近的图像通常来说对于人眼是无法看清的，但是通过NED光学系统中设计特定的透镜阵列能够将图像聚焦到人眼的视网膜上，再经过视觉神经系统进行加工，从而能够在用户眼前呈现出虚拟大幅面的图像，由此可以实现AR技术的各种不同显示效果。现有技术中的近眼显示器，其视场角(FieldofView，FOV)的的大小决定了近眼显示器的视野范围大小，通常来讲，视场角越大，视野范围越大。而在近眼显示器中，视场角的提升往往伴随着硬件设备复杂度的增加，使得整个近眼显示器更笨重，从而削弱用户体验舒适感。
技术实现思路
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种近眼显示系统及近眼显示器的技术方案，旨在提升近眼显示设备的视场的同时保持设备的轻便舒适度，同时降低整个显示设备的工艺复杂度。上述技术方案具体包括：一种近眼显示系统，其中，包括：曲面组件，所述曲面组件中包括至少一个曲面，所述曲面的内表面朝向用户的眼睛设置，所述曲面的外表面沿主光轴方向偏移内表面一预设距离设置，所述内表面涂覆有光部分透射部分反射材料；成像装置，设置于靠近所述用户的眼睛的位置；所述成像装置进一步包括光源和微型显示器，所述光源用于照射所述微型显示器，所述光源发出的光束经由所述曲面组件中的所述曲面反射后进入所述用户的眼睛中；所述曲面用于将外部的光线透射至所述用户的眼睛中。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件的所述曲面形成一自由曲面形式，所述自由曲面形式在XYZ坐标系中的坐标(x,y,z)之间的关系依照下述多项式处理得到：其中，z用于表示所述自由曲面形式的数值；c用于表示所述曲率；k为圆锥系数；N用于表示所述多项式中的系数数量。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为有源式微型显示器，所述光源被包括在所述微型显示器中；所述微型显示器通过隔离材料抵触在所述用户的前额，并与所述用户的前额之间呈一第一预设角度，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述微型显示器和所述曲面之间设置一机械安装座，用于固定所述微型显示器和所述曲面的相对位置。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面的厚度在xy坐标空间不均匀分布。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为无源式微型显示器；所述光源设置于所述用户的眼睛的前方；所述微型显示器垂直于所述光源并设置于所述光源的上方，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述光源和所述微型显示器之间设置一偏振分光器。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件中包括多个由上至下依序排列的所述曲面，多个所述曲面之间首尾相触；所述成像装置中的所述微型显示器为有源式微型显示器，所述光源被包括在所述微型显示器中；所述微型显示器通过隔离材料抵触在所述用户的前额，并与所述用户的前额之间呈一第一预设角度，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述微型显示器和所述曲面之间设置一机械安装座，用于固定所述微型显示器和所述曲面的相对位置。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为有源式微型显示器，所述光源被包括在所述微型显示器中；所述微型显示器通过隔离材料抵触在所述用户的前额，并与所述用户的前额之间呈一第一预设角度，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述微型显示器和所述曲面之间设置一机械安装座，用于固定所述微型显示器和所述曲面的相对位置；于所述曲面的内表面涂覆偏振选择性聚合物膜；在所述微型显示器和所述曲面组件之间插入一偏振器，所述偏振器平行于所述微型显示器设置；所述偏振器用于将所述光源发出的非偏振光转换成偏振光。优选的，该近眼显示系统，其中，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为有源式微型显示器，所述光源被包括在所述微型显示器中；所述微型显示器的一端抵触在所述曲面上，另一端通过一机械安装座固定，以使所述微型显示器的显示面朝向所述用户的眼睛；于所述用户的前额上放置一反射镜，所述反射镜通过所述机械安装座固定，并与所述用户的前额之间呈一第二预设角度，所述反射镜用于将所述微型显示器中的所述光源发出的光反射到所述曲面的所述内表面上。一种近眼显示器，其中，对应所述用户的每只眼睛各设置一上述的近眼显示系统；每个所述近眼显示系统中的所述微型显示器分别设置在对应的眼睛的外侧或者上方。优选的，该近眼显示器，其中，两个所述近眼显示系统中的所述微型显示器被集成于一个显示装置中；所述显示装置位于所述用户的两只眼睛中心的上方。上述技术方案的有益效果是：提供一种近眼显示系统，能够在扩大近眼显示设备的视场角(达到50度以上)的同时保持整个显示结构的紧凑轻便，以此提高光的传播效率从而节省能耗，降低显示设备的工艺复杂度和制造成本，全面扩大了AR眼镜工业设计美观的空间，提升了用户佩戴的舒适度和使用体验。附图说明图1是本专利技术的较佳的实施例中，近眼显示系统的一般结构示意图；图2-7是本专利技术的不同的实施例中，近眼显示系统的结构示意图；图8-10是本专利技术的不同的实施例中，采用近眼显示系统构成用户双目视觉的近眼显示器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种近眼显示系统的技术方案，该技术方案具体适用于HMD设备或者NED设备中，并且用在AR技术中。则如图1中所示，本专利技术的较佳的实施例中，上述近眼显示系统的一般结构构成具体包括：曲面组件，曲面组件中包括至少一个曲面11，曲面11的内表面11a朝向用户的眼睛12设置，曲面的外表面11b沿主光轴移开内表面11a一距离设置(该距离为自由曲面形式的厚度)，凹面11a涂覆有特定反射/透射比的光透反射材料，凸面11b未涂任何材料；成像装置2，设置于靠近用户的眼睛12的位置；上述成像装置2进一步包括光源和微型显示器(光源和微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括：曲面组件，所述曲面组件中包括至少一个曲面，所述曲面的内表面朝向用户的眼睛设置，所述曲面的外表面沿主光轴方向偏移内表面一厚度距离设置，所述内表面涂覆有光部分透射部分反射材料；成像装置，设置于靠近所述用户的眼睛的位置；所述成像装置进一步包括光源和微型显示器，所述光源用于照射所述微型显示器，所述光源发出的光束经由所述曲面组件中的所述曲面反射后进入所述用户的眼睛中；所述曲面用于将外部的光线透射至所述用户的眼睛中。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括：曲面组件，所述曲面组件中包括至少一个曲面，所述曲面的内表面朝向用户的眼睛设置，所述曲面的外表面沿主光轴方向偏移内表面一厚度距离设置，所述内表面涂覆有光部分透射部分反射材料；成像装置，设置于靠近所述用户的眼睛的位置；所述成像装置进一步包括光源和微型显示器，所述光源用于照射所述微型显示器，所述光源发出的光束经由所述曲面组件中的所述曲面反射后进入所述用户的眼睛中；所述曲面用于将外部的光线透射至所述用户的眼睛中。2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述曲面由一自由曲面形式形成，所述自由曲面形式在XYZ坐标系中的坐标(x,y,z)之间的关系依照下述多项式处理得到：其中，z用于表示所述自由曲面形式的数值；c用于表示所述曲率；k为圆锥系数；N用于表示所述多项式中的系数数量。3.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为有源式微型显示器，所述光源被包括在所述微型显示器中；所述微型显示器通过隔离材料抵触在所述用户的前额，并与所述用户的前额之间呈一第一预设角度，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述微型显示器和所述曲面之间设置一机械安装座，用于固定所述微型显示器和所述曲面的相对位置。4.如权利要求3所述的近眼显示系统，其特征在于，所述曲面的所述内表面的自由曲面形式与所述曲面的所述外表面的所述自由曲面形式不一致，使得所述曲面的厚度在xy坐标空间不均匀分布。5.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述曲面组件中包括一个曲面；所述成像装置中的所述微型显示器为无源式微型显示器；所述光源设置于所述用户的眼睛的前方；所述微型显示器垂直于所述光源并设置于所述光源的上方，所述微型显示器的显示面朝向所述曲面组件设置；于所述光源和所述微型显示器之间设置一偏振分光器。6.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述曲面组件中包括多个由上至下依序排列的所述曲面，多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：管亮，李琨，
申请(专利权)人：芋头科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33