一种近眼显示镜片、视力矫正装置及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镜片、视力矫正装置及近眼显示装置，至少包含一层光栅结构，所述光栅结构的光栅结构参数中的一个、两个或多个以改变光场相位为目的随位置变化，所述具有光学屈光度的近眼显示镜片还包括至少一个用于矫正视力的曲面衬底。利用光栅结构实现虚拟三维景物的显示，利用曲面衬底进行视力矫正，直接将视力矫正衬底整合到一个镜片组件中，使之在构建三维近眼显示装置时，能获得和普通三维近眼显示装置一样简洁的结构，视力缺陷认识佩戴该近眼三维显示装置和普通视力正常的人佩戴普通近眼三维显示装置的体验相似，舒适自然。

Near eye display lens, vision correction device and near eye display device

The utility model provides a near-eye display lens, a vision correction device and a near-eye display device, which comprises at least one layer of grating structure. One, two or more of the grating structural parameters of the grating structure change with position for the purpose of changing the phase of the light field. The near-eye display lens with optical refraction also comprises a single layer of grating structure. At least one curved substrate for correcting vision. The raster structure is used to display the virtual three-dimensional scene, and the curved surface substrate is used to correct the vision. The visual correction substrate is directly integrated into a lens module. When constructing a three-dimensional nearsighted display device, it can obtain the same concise structure as the ordinary three-dimensional nearsighted display device. The vision defect recognition wears the nearsighted lens. Three-dimensional display device and normal vision people wear ordinary near-eye three-dimensional display device experience similar, comfortable and natural.

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示镜片、视力矫正装置及近眼显示装置
本技术涉及显示设备
，更具体地说，涉及一种具有光学屈光度的AR或VR镜片、用于AR或VR的视力矫正装置及近眼显示装置。
技术介绍
增强现实技术(AR)是一种将真实世界信息和虚拟世界信息融合的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。随着增强现实技术的不断发展，各种近眼显示设备竞相上市，例如谷歌的GoogleGlass和微软的HoloLens。现今各种各样的电子产品占据了人们的生活，频繁的使用这些电子产品带来的弊端之一就是视力问题日益严重。仅中国就有大约4.5亿人需要长期配戴眼镜，然而目前近眼显示装置并没有针对视力有问题的人群提出特殊的设计方案。这使得很多需要使用近眼显示装置的人不得不再佩戴一副可以矫正视力的眼镜，这增加了鼻梁承受重量，也很大程度的降低了近眼显示装置的舒适性和实用性，因此矫正视力的近眼显示方案是增强现实和虚拟现实被视力缺陷患者广泛接受的基础。中国专利CN106707515公开了一种具有视力矫正功能的三维显示装置。其工作原理类似小孔成像。点光源光源位于光学镜片的一侧，入射光被光学镜片表面阵列化的光学微结构转换为点光源状的光束。空间光调制器位于光学镜片和人眼之间，是用来调制入射光线的振幅与相位，使出射光先显示信息投射进人眼。空间光调制器作为必不可少的器件会增加镜片厚度、体积和重量，且其通透性可能影响现实世界光的入射，对信息融合起到负面作用。这一设计方案成本高、实施难度大。因此亟需一种可以与现有AR或VR设备有机结合的视力矫正镜片，便于近视人士方便舒适的使用AR或VR设备，或者一种直接具备视力矫正功能的AR或VR设备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可以与现有AR或VR设备有机结合的视力矫正镜片，便于近视人士方便舒适的使用AR或VR设备，或者一种直接具备视力矫正功能的AR或VR设备。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种近眼显示镜片，包含至少一层光栅结构和至少一个曲面衬底，所述近眼显示镜片具有光学屈光度。利用光栅结构实现虚拟三维景物的显示，利用曲面镜片进行视力矫正，直接将视力矫正镜片整合到一个镜片组件中，使之在构建三维近眼显示装置时，能获得和普通三维近眼显示装置一样简洁的结构，视力缺陷认识佩戴该近眼三维显示装置和普通视力正常的人佩戴普通近眼三维显示装置的体验相似，舒适自然。进一步的，所述光栅结构的参数中的一个、两个或多个以改变光场相位为目的随位置变化。进一步的，依据光栅方程设计所述光栅结构组成结构单元像素，所有所述结构单元像素组成纳米透镜。进一步的，所述曲面衬底的第一表面和第二表面中至少之一是曲面结构。进一步的，所述具有光学屈光度的近眼显示镜片的光栅结构制作在曲面衬底上，或将光栅结构制作于薄膜上，所述薄膜匹配结合于曲面衬底上。进一步的，所述曲面衬底的第一表面和第二表面中的其中一面是曲面，另一面是平面，所述光栅结构直接制作在曲面衬底的平面上，或将光栅结构制作于薄膜上，再将所述薄膜结合于曲面衬底的平面上。进一步的，所述曲面衬底的两面都是曲面，其中第一表面的曲率半径大于第二表面的曲率半径，或所述曲面镜片的第一表面的曲率半径小于第二表面的曲率半径。进一步的，所述曲面衬底及其对应的光栅结构均为3层或4层，分别对应三基色或四基色光信号。本技术还提供一种用于近眼显示设备的视力矫正装置，包括至少一个上述的具有光学屈光度的近眼显示镜片和用于与近眼显示设备接驳的连接组件，所述具有光学屈光度的近眼显示镜片安装在连接组件上。本技术还提供一种近眼显示装置，包括任一上述的具有光学屈光度的近眼显示镜片，或所述的视力矫正装置。这种虚拟景物成像和真实景物成像解耦的方法，有利于镜片设计与制作，方便像差控制与系统优化。虚拟景物通过波导传输或投影传输的方法进入虚实融合镜片。光栅薄膜和曲面镜片同时参与虚拟景物和真实景物成像。因此，镜片结构紧凑，舒适度高。一种具有光学屈光度的AR或VR镜片，至少包含一层纳米光栅功能结构，所述纳米光栅功能结构的光栅结构参数中的一个、两个或多个以改变光场相位为目的随位置变化，所述具有光学屈光度的虚实融合镜片还包括至少用于矫正视力的一个曲面镜片。进一步的，所述光栅结构参数包括但不限于光栅的周期、取向、深度、倾角、占空比。进一步的，所述曲面镜片的第一表面和第二表面中的一面或两面是曲面结构。进一步的，所述具有光学屈光度的AR或VR镜片还包括波导衬底，所述纳米光栅功能结构制作在波导衬底上，或将纳米光栅功能结构制作于纳米光栅功能薄膜上，所述纳米光栅功能薄膜复合于平面波导衬底上。进一步的，所述纳米光栅功能结构直接制作在曲面镜片上，或将纳米光栅功能结构制作于纳米光栅功能薄膜上，所述纳米光栅功能薄膜复合于曲面镜片上。进一步的，所述曲面镜片的第一表面和第二表面中的其中一面是曲面，另一面是平面，所述纳米光栅功能结构直接制作在曲面镜片的平面上，或将纳米光栅功能结构制作于纳米光栅功能薄膜上，所述纳米光栅功能薄膜复合于曲面镜片的平面上。进一步的，所述曲面镜片的两面都是曲面，其中第一表面的曲率半径大于第二表面的曲率半径，或所述曲面镜片的第一表面的曲率半径小于第二表面的曲率半径。进一步的，所述波导衬底及其对应的纳米光栅功能结构均为3层或4层，分别对应三基色或四基色光信号。本技术还提供一种用于AR或VR设备的视力矫正装置，包括至少用于矫正视力的一个曲面镜片和用于与AR或VR设备接驳的连接组件，所述曲面镜片安装在连接组件上。本技术还提供一种AR或VR装置，包括上述任一所述的具有光学屈光度的AR或VR镜片，或视力矫正装置。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例技术中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1现有近眼显示设备中无屈光度镜片的示意图。图2a-b近眼显示设备中无屈光度镜片用于视力缺陷用户的示意图。图3a-b是本技术一种实施方案下结构示意图。图4a-b是本技术一种实施方案下结构示意图。图5a-b是纳米透镜波导镜片单元的平面结构示意图。图6a和图6b是结构尺度在纳米级别的纳米衍射光栅在XZ平面和XY平面下的结构图。图7a-b是现在技术包括一组光栅分光薄膜层的透明镜片示意图。图8a-b是包括一区纳米光栅组的波导镜片示意图。图9a-b是含有纳米光栅像素结构的功能薄膜的具有屈光度的镜片的结构示意图。图10a-b是该种纳米透镜波导镜片实施方案平面结构分布示例示意图。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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。如图1所示，现有AR近眼显示设备所用的镜片为不具有屈光度的镜片12。人眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示镜片，其特征在于，包含至少一层光栅结构和至少一个曲面衬底，所述近眼显示镜片具有光学屈光度，所述光栅结构的参数中的一个、两个或多个以改变光场相位为目的随位置变化，所述光栅结构制作在曲面衬底上，或将光栅结构制作于薄膜上，所述薄膜匹配结合于曲面衬底上。

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示镜片，其特征在于，包含至少一层光栅结构和至少一个曲面衬底，所述近眼显示镜片具有光学屈光度，所述光栅结构的参数中的一个、两个或多个以改变光场相位为目的随位置变化，所述光栅结构制作在曲面衬底上，或将光栅结构制作于薄膜上，所述薄膜匹配结合于曲面衬底上。2.根据权利要求1所述的近眼显示镜片，其特征在于，依据光栅方程设计所述光栅结构组成结构单元像素，所有所述结构单元像素组成纳米透镜。3.根据权利要求1所述的近眼显示镜片，其特征在于，所述曲面衬底的第一表面和第二表面中至少之一是曲面结构。4.根据权利要求3所述的近眼显示镜片，其特征在于，所述曲面衬底的第一表面和第二表面中的其中一面是曲面，另一面是平面，所述光栅结构直接制作在曲面衬底的平面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔文，陈林森，李晶煜，杨帆，张展，
申请(专利权)人：苏州苏大维格光电科技股份有限公司，苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32