一种近眼显示系统及头戴显示设备技术方案

本发明专利技术公开了一种近眼显示系统，包括光源系统、导光系统和图像显示系统；所述图像显示系统用于显示全息图；所述光源系统用于向导光系统输入照明光束；所述导光系统用于将所述照明光束进行传输扩展后，照射到图像显示系统所显示的全息图上，以透射方式激活全息图，相应的，本发明专利技术还公开了一种头戴显示设备，本发明专利技术充分融合波导导光技术和计算全息技术，使得该近眼显示系统轻巧，并且可实现大视场显示以及通过计算全息实现景深调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及近眼显示领域，尤其涉及一种近眼显示系统及头戴显示设备。
技术介绍
随着科技的进步，增强现实智能眼镜逐渐出现在大众视野，例如谷歌的GoogleGlass和微软的Hololens。GoogleGlass通过一个投影光学系统将LCOS微显示器上的图像投影，经过一个棱镜和反射镜，通过内置在棱镜中的分光镜将投影的图像反射到用户眼睛。Hololens是将LCOS或者DLP微显示器上的图像通过全息光栅耦合进入波导，并通过波导传输，最后在人眼正前方通过相应的全息光栅耦合输出，投影进入人眼。这两者的近眼显示技术均存在视场较小的问题，前者的视场在14°左右，后者的视场在30°左右，无法满足目前消费类产品的需求。增强现实智能眼镜要想满足消费类产品的需求，大视场成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可实现大视场、景深可调的近眼显示系统及头戴显示设备。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种近眼显示系统，包括光源系统、导光系统和图像显示系统；所述图像显示系统用于显示全息图；所述光源系统用于向导光系统输入照明光束；所述导光系统用于将所述照明光束进行传输扩展后，照射到图像显示系统所显示的全息图上，以透射方式激活全息图。优选的，所述光源系统中的光源为RGB三色激光光源或RGB三色LED光源，三色光以高频方式轮流照射图像显示系统上对应颜色的全息图。优选的，所述导光系统包括水平导光系统。优选的，所述导光系统还包括垂直导光系统，光源系统输出的照明光束先经过垂直导光系统，再耦入水平导光系统。优选的，所述导光系统中的垂直波导系统采用阵列光波导或平板光波导，水平波导系统采用阵列平板光波导、全息光波导和平板波导中的一种。优选的，在所述水平导光系统的入光区域覆有抗反膜。优选的，所述图像显示系统的显示元件为数字全息显示元件。优选的，所述图像显示系统的显示元件为透明数字全息显示元件。优选的，所述光源系统包括：RGB三色激光光源、耦合结构、光纤和光纤准直镜，RGB三色激光先通过耦合结构耦合进入光纤，再经光纤出射端所耦合的光纤准直镜耦合进入导光系统。优选的，所述光源系统包括：RGB三色激光光源和合光系统，合光系统用于将RGB三色激光光束进行合光。优选的，所述合光系统为合色X立方体棱镜或二向色镜。优选的，所述光源系统为多个光源组合成的阵列光源。相应的，本专利技术还提出一种头戴显示设备，包括微处理器和近眼显示系统，所述近眼显示系统为上述的近眼显示系统，所述微处理器与近眼显示系统中的光源系统和图像显示系统相连。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术近眼显示系统是基于计算全息显示技术设计，利用衍射的成像原理，可以将近眼显示的视场做得很大(衍射角可以做得很大)，可突破传统的近眼显示光学系统对视场的限制；2.本专利技术采用导光系统进行照明光束传输扩展，为本专利技术近眼显示系统实现大视场提供保障；3.本专利技术头戴显示设备采用基于计算全息的近眼显示技术，可以通过算法实现投射图像的景深调节，实现物体显示的三维效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1为本专利技术实施例近眼显示系统结构示意图一；图2为本专利技术实施例中光源系统结构示意图一；图3为本专利技术实施例中导光系统结构示意图一；图4为本专利技术实施例中导光系统结构示意图二；图5为本专利技术实施例中导光系统结构示意图三；图6为本专利技术实施例中导光系统结构示意图四；图7为本专利技术实施例中导光系统结构示意图五；图8为本专利技术实施例中导光系统结构示意图六；图9为本专利技术实施例中导光系统结构示意图七；图10为本专利技术实施例中光源系统结构示意图二；图11为本专利技术实施例中光源系统结构示意图三；图12为本专利技术实施例近眼显示系统结构示意图二；图13为图12中合光系统结构示意图一；图14为图12中合光系统结构示意图二；图15为本专利技术实施例近眼显示系统结构示意图三；图中标记：1-光源系统，2-导光系统，3-图像显示系统，4-人眼，5-涂层，，11-耦合结构，12-光纤，13-光纤准直镜，14-激光光源，15-激光光源，16-激光光源，17-合光系统，18-准直扩束系统，21-垂直导光系统，22-水平导光系统，221-水平耦出光栅，171-R入射面，172-G入射面、173-B入射面，174-出射面，175-反射面，176-反射面，177-二向色镜，178-二向色镜。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。全息技术，是虚拟成像技术中的一种，其利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像。计算全息是建立在数学计算与现代光学的基础上，利用计算机编码制作全息图，它可以全面记录光波的振幅和相位，噪声低，重复性高，可记录任何物体的全息图，甚至可以实现自然界尚不存在的三维物体的立体显示。本专利技术近眼显示系统的光学结构方案是基于计算全息技术而设计，下面结合附图对本专利技术实施例进行介绍。本专利技术中的全息显示元件一般采用光调制器，而数字全息显示元件一般采用高分辨空间光调制器，例如LCD、OLED等显示元件。参见图1，为本专利技术实施例近眼显示系统结构示意图，本实施例近眼显示系统包括光源系统1、导光系统2和图像显示系统3；所述图像显示系统3用于显示全息图；所述光源系统1用于向导光系统2输入照明光束；所述导光系统2用于将所述照明光束进行传输扩展后，照射到图像显示系统3所显示的全息图上，以透射方式激活全息图，图1中标号4表示人眼。所述图像显示系统3的显示元件为数字全息显示元件，例如：LCD显示屏、OLCD显示屏，或其他可实现数字全息图像显示的元件。为了实现增强现实效果，显示元件优选为透明数字全息显示元件(透明数字全息显示原件也可以称为透明计算全息显示芯片)。图像显示系统中的全息图像显示原件在处理器的控制下，根据显示信息实时改变全息结构，使得通过相干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近眼显示系统，其特征在于，包括光源系统、导光系统和图像显示系统；所述图像显示系统用于显示全息图；所述光源系统用于向导光系统输入照明光束；所述导光系统用于将所述照明光束进行传输扩展后，照射到图像显示系统所显示的全息图上，以透射方式激活全息图。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括光源系统、导光系统和图像显示
系统；所述图像显示系统用于显示全息图；所述光源系统用于向导光系统输入
照明光束；所述导光系统用于将所述照明光束进行传输扩展后，照射到图像显
示系统所显示的全息图上，以透射方式激活全息图。
2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述光源系统中的光
源为RGB三色激光光源或RGB三色LED光源，三色光以高频方式轮流照射图像
显示系统上对应颜色的全息图。
3.如权利要求2所述的近眼显示系统，其特征在于，所述导光系统包括水
平导光系统。
4.如权利要求3所述的近眼显示系统，其特征在于，所述导光系统还包括
垂直导光系统，光源系统输出的照明光束先经过垂直导光系统，再耦入水平导
光系统。
5.如权利要求4所述的近眼显示系统，其特征在于，所述导光系统中的垂
直波导系统采用阵列光波导或平板光波导；水平波导系统采用阵列平板光波
导、全息光波导和平板光波导中的一种。
6.如权利要求4所述的近眼显示系统，其特征在于，在所述水平导光系统
的入光区域覆有抗反膜。
7.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旭东，黄琴华，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51