近眼显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种近眼显示装置，包括平面波导阵列显示装置、红外发射装置、红外摄像模组和能将平面波转换为球面波的红外反射衍射元件。平面波导阵列显示装置包括显示输出光组、导光衬底和至少一个倾斜耦合面。倾斜耦合面覆有对可见光波段可透可反的分光膜。红外反射衍射元件设置于导光衬底靠近人眼或远离人眼的一侧。红外反射衍射元件的反射出射光轴与红外摄像模组的光轴实质上平行或共轴。红外发射装置发射的红外光覆盖人眼范围，人眼反射的红外光被红外反射衍射元件反射衍射后形成的人眼虚像被红外摄像模组获取。该近眼显示装置实现了不用正对人眼就可以获得清晰的正眼图像，不干扰用户观看虚拟画面的视觉效果，可用于眼球跟踪、虹膜识别等。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示装置
本技术涉及增强现实
，具体而言，涉及一种近眼显示装置。
技术介绍
增强现实(AR，AugmentedReality)是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术，广泛应用于科研、军事、工业、游戏、视频、教育等各领域。随着新兴技术的发展和广泛应用，使用的个人隐私的保护及支付使用等安全性问题也将凸显。虹膜识别进行身份认证被认为是仅次于DNA识别的生物技术，将虹膜识别技术应用于近眼显示装置解决了用户在使用显示设备的使用权限、交易支付等身份验证问题，是技术发展趋势。虹膜识别模块要求拍摄人眼图像的摄像头正对于人眼，以获得最有效、最可靠的人眼图像。而当近眼显示装置为增强现实眼镜时，摄像头正对于人眼会遮挡用户视线，不便于用户观察外界环境。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种能够满足虹膜识别要求且不遮挡用户视线的近眼显示装置，以解决上述问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：本技术较佳实施例提供一种近眼显示装置，包括平面波导阵列显示装置、红外发射装置、红外摄像模组和能将平面波转换为球面波的红外反射衍射元件，所述平面波导阵列显示装置包括显示输出光组、导光衬底和至少一个倾斜耦合面，所述倾斜耦合面覆有对可见光波段可透可反的分光膜；所述红外反射衍射元件设置于所述导光衬底靠近人眼或远离人眼的一侧，所述红外反射衍射元件的反射出射光轴与所述红外摄像模组的光轴实质上平行或共轴；所述显示输出光组输出的图像光线在所述导光衬底传输过程中，部分图像光线被所述至少一个倾斜耦合面分别反射后穿过所述导光衬底进入人眼形成虚拟图像，用于对真实世界环境的人为附加信息的虚拟显示；真实世界环境光线经过所述红外反射衍射元件、导光衬底和至少一个倾斜耦合面直接透射进入人眼；所述红外发射装置发射的红外光覆盖人眼范围，人眼反射的红外光被所述红外反射衍射元件反射衍射后形成的人眼虚像被所述红外摄像模组获取。可选地，所述红外反射衍射元件为一层具有红外反射衍射图案特征的透明软膜，所述红外反射衍射元件贴附于所述导光衬底。可选地，所述红外反射衍射元件为在透明基板上刻蚀有红外反射衍射图案的元件，所述红外反射衍射元件与所述导光衬底具有空气间隙或所述红外反射衍射元件与所述导光衬底胶合在一起。可选地，所述红外发射装置包括至少一个第一红外光源。可选地，所述红外发射装置为光纤式红外发射装置。可选地，所述光纤式红外发射装置包括第二红外光源、光纤耦合模块和光纤；所述第二红外光源发射的红外光经所述光纤耦合模块耦入所述光纤后，从所述光纤的出射端进入人眼。可选地，所述光纤包括多个出射端，使耦入所述光纤的光束被分成多束光分别从所述多个出射端出射。可选地，所述出射端为球面、锥面、双曲面或斜切面。可选地，所述光纤式红外发射装置还包括光匀化器件，所述光匀化器件罩设于所述光纤的出射端，以将所述光纤出射的近高斯分布的光束转换为近平顶分布光。可选地，所述倾斜耦合面有四个，四个所述倾斜耦合面的透射率和反射率的比值分别为0.25、0.35、0.45和0.95。本技术提供的近眼显示装置通过设置红外反射衍射元件及红外反射衍射元件的反射出射光轴与所述红外摄像模组的光轴实质上平行或共轴，以形成人眼虚像，并使该人眼虚像距红外摄像模组的距离大于红外摄像模组的最近工作距离，以被红外摄像模组获取。从而实现了红外摄像模组不用正对人眼就可以获得清晰的正眼图像，且不干扰用户对真实世界环境光线的接收，可用于眼球跟踪、虹膜识别身份验证等。其中，正眼图像是指等效于以正对人眼的拍摄角度拍摄的人眼图像。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本技术较佳实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图。图2为图1中近眼显示装置的虚拟图像显示的光路示意图。图3为图1中近眼显示装置进行人眼虚像成像的光路示意图。图4为另一实施方式中近眼显示装置的结构图。图5为图4中近眼显示装置进行人眼虚像成像的光路示意图。图6为另一实施方式中近眼显示装置的结构图。图7为图6中近眼显示装置的另一视角的结构图。图8为另一实施方式中近眼显示装置的结构图。图9为图8中近眼显示装置的另一视角的结构图。图10为另一实施方式中近眼显示装置的结构图。图11为另一实施方式中近眼显示装置的结构图。图标:1-近眼显示装置；30-红外发射装置；50-红外摄像模组；70-红外反射衍射元件；11-显示输出光组；13-导光衬底；151-第一倾斜耦合面；153-第二倾斜耦合面；155-第三倾斜耦合面；157-第四倾斜耦合面；31-第一红外光源；S131-倾斜工作面；S133-第一工作平面；S135-第二工作平面；33-第二红外光源；35-光纤耦合模块；37-光纤；371-出射端；S137-第一非光学工作面；S139-第二非光学工作面；39-光匀化器件。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。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。在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。请参考图1，图1为本技术实施例提供的一种近眼显示装置1的示意图。如图1所示，所述近眼显示装置1包括：平面波导阵列显示装置、红外发射装置30、红外摄像模组50和红外反射衍射元件70。所述平面波导阵列显示装置包括显示输出光组11、导光衬底13和至少一个倾斜耦合面。显示输出光组11用于将图像显示器上待显示的每一个像素输出的光锥束准直后输出耦合进导光衬底13。显示输出光组11可以是常规图像显示器件，如LCOS显示器、OLED自发光显示器和光学成像系统等。所述倾斜耦合面覆有对可见光波段可透可反的分光膜。所述倾斜耦合面可以有一个、两个或多个，倾斜耦合面的个数及每个倾斜耦合面得分光膜的透射率和反射率的比值可以按实际需求进行设置。可选地，在本实施例中，所述倾斜耦合面有四个，分别记为第一倾斜耦合面151、第二倾斜耦合面153、第三倾斜耦合面155和第四倾斜耦合面157。第一倾斜耦合面151、第二倾斜耦合面153、第三倾斜耦合面155和第四倾斜耦合面157的透射率和反射率的比值分别为0.25、0.35、0.45和0.95。对应地，第一倾斜耦合面151、第二倾斜耦合面153、第三倾斜耦合面155和第四倾斜耦合面157输出的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近眼显示装置，其特征在于，包括平面波导阵列显示装置、红外发射装置、红外摄像模组和能将平面波转换为球面波的红外反射衍射元件，所述平面波导阵列显示装置包括显示输出光组、导光衬底和至少一个倾斜耦合面，所述倾斜耦合面覆有对可见光波段可透可反的分光膜；所述红外反射衍射元件设置于所述导光衬底靠近人眼或远离人眼的一侧，所述红外反射衍射元件的反射出射光轴与所述红外摄像模组的光轴实质上平行或共轴；所述显示输出光组输出的图像光线在所述导光衬底传输过程中，部分图像光线被所述至少一个倾斜耦合面分别反射后穿过所述导光衬底进入人眼形成虚拟图像，用于对真实世界环境的人为附加信息的虚拟显示；真实世界环境光线经过所述红外反射衍射元件、导光衬底和至少一个倾斜耦合面直接透射进入人眼；所述红外发射装置发射的红外光覆盖人眼范围，人眼反射的红外光被所述红外反射衍射元件反射衍射后形成的人眼虚像被所述红外摄像模组获取。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括平面波导阵列显示装置、红外发射装置、红外摄像模组和能将平面波转换为球面波的红外反射衍射元件，所述平面波导阵列显示装置包括显示输出光组、导光衬底和至少一个倾斜耦合面，所述倾斜耦合面覆有对可见光波段可透可反的分光膜；所述红外反射衍射元件设置于所述导光衬底靠近人眼或远离人眼的一侧，所述红外反射衍射元件的反射出射光轴与所述红外摄像模组的光轴实质上平行或共轴；所述显示输出光组输出的图像光线在所述导光衬底传输过程中，部分图像光线被所述至少一个倾斜耦合面分别反射后穿过所述导光衬底进入人眼形成虚拟图像，用于对真实世界环境的人为附加信息的虚拟显示；真实世界环境光线经过所述红外反射衍射元件、导光衬底和至少一个倾斜耦合面直接透射进入人眼；所述红外发射装置发射的红外光覆盖人眼范围，人眼反射的红外光被所述红外反射衍射元件反射衍射后形成的人眼虚像被所述红外摄像模组获取。2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述红外反射衍射元件为一层具有红外反射衍射图案特征的透明软膜，所述红外反射衍射元件贴附于所述导光衬底。3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述红外反射衍射元件为在透明基板上刻蚀有红外反射衍射图案的元件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳创维新世界科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44