单眼大视场近眼显示模组、显示方法及头戴式显示设备技术

本发明专利技术公开了单眼大视场近眼显示模组，包括：图像源、目镜光学器件和平板光学波导，图像源用于交替发射具有不同视场角的图像光束，平板光学波导内设置有输入耦合器和输出耦合器，输出耦合器被配置为根据入射至输出耦合器的图像光束所具有的视场角切换至与该视场角相对应的出射状态，每个出射状态下的输出耦合器均与图像源和输入耦合器构成一个显示子系统，各显示子系统出射光瞳具有重合部分。本发明专利技术中输出耦合器同时具备将光束耦出平板光学波导和扫描双重作用，各出射状态下的输出耦合器向外射出的具有相应视场角的图像相互拼接，构成一个具有相应大视角的完整图像，从而增大了显示设备的视场角。

【技术实现步骤摘要】
单眼大视场近眼显示模组、显示方法及头戴式显示设备
本专利技术涉及近眼显示
，尤其涉及单眼大视场近眼显示模组、显示方法及头戴式显示设备。
技术介绍
增强现实(AR)显示设备使得用户能够透过设备的透明或半透明显示器来观看周围的环境，并且还看到显示器生成的图像覆盖在周围环境上。这类设备通常为头戴式显示器(HMD)眼镜或其他可佩带的显示设备。设备通常利用光学波导来传输图像，显示器的光需要通过输入耦合器耦合入光学波导，同时光学波导内又需要设置中间部件来扩展光瞳，现有输入耦合器和中间部件的结构使得输入的图像的对角线视场角不能超过35度，特别是中间部件结构的制约，因而现有增强现实显示设备通常只有14-34度的对角线视场角。也有现有技术通过将显示设备输入的图像通过一个输入耦合部拆分成两路在光学波导内进行传播，并通过输出耦合部来会聚射出，从而达到增大增强现实显示设备对角线视场角的效果。但这种技术受制于输入耦合部的结构，其仅能将视场角扩展至接近70度，仍不能达到人们对增强现实显示设备大视场的期望，不能满足消费市场的需求。并且输入耦合部的图像拆分和输出耦合部的会聚又带来了会聚图像亮度不均匀的技术问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，包括：图像源，用于交替发射具有不同视场角的图像光束，目镜光学器件，其被配置为将图像源发射的全部图像光束进行准直并射入平板光学波导，平板光学波导内设置有输入耦合器和输出耦合器，输入耦合器被配置为将目镜光学器件出射的全部光束耦合入平板光学波导，所述的输出耦合器用于将输入耦合器耦合入平板光学波导的光束耦出平板光波导，输出耦合器具有至少两个出射状态，其被配置为根据入射至输出耦合器的图像光束所具有的视场角切换至与该视场角相对应的出射状态，每个出射状态具有一个相应的光束出射角度，输出耦合器将入射的图像光束偏转至该出射状态下的光束出射角度进行出射；每个出射状态下的输出...

【技术特征摘要】
1.单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，包括：图像源，用于交替发射具有不同视场角的图像光束，目镜光学器件，其被配置为将图像源发射的全部图像光束进行准直并射入平板光学波导，平板光学波导内设置有输入耦合器和输出耦合器，输入耦合器被配置为将目镜光学器件出射的全部光束耦合入平板光学波导，所述的输出耦合器用于将输入耦合器耦合入平板光学波导的光束耦出平板光波导，输出耦合器具有至少两个出射状态，其被配置为根据入射至输出耦合器的图像光束所具有的视场角切换至与该视场角相对应的出射状态，每个出射状态具有一个相应的光束出射角度，输出耦合器将入射的图像光束偏转至该出射状态下的光束出射角度进行出射；每个出射状态下的输出耦合器均与图像源和输入耦合器构成一个显示子系统，各显示子系统的出射光瞳具有重合部分。2.如权利要求1所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，所述的图像源交替发射的具有不同视场角的图像是构成一个具有相应大视场角的完整图像的不同部分。3.如权利要求1所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，还包括设置于平板光学波导内的中继部件，所述的中继部件将输入耦合器耦合入平板光学波导的每一光束进行水平扩束或垂直扩束，并将扩束后的光束导入输出耦合器。4.如权利要求1-3中任意一项所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，所述的图像源的数量为至少两个，输入耦合器、输出耦合器和目镜光学器件的数量均与图像源的数量相同且均与图像源一一对应，目镜光学器件被配置为将相应的图像源发射的全部光束进行准直并射入平板光学波导，输入耦合器被配置为将相应的目镜光学器件出射的全部光束耦合入平板光学波导，所述的输出耦合器用于将相应输入耦合器耦合入平板光学波导的光束耦出平板光学波导，每个输出耦合器均与相应的图像源和输入耦合器构成一个显示子系统，各显示子系统的出射光瞳具有重合部分。5.如权利要求1所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，输出耦合器将入射至输出耦合器的光按其对应的光束出射角度进行出射。6.如权利要求5所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，所述的输出耦合器为电控液晶。7.如权利要求1或4所述的单眼大视场近眼显示模组，其特征在于，还包括图像处理器，其用于将待显示的、具有相应大视场角的完整图像分割成数量与图像源的数量相同的子图像，每个子图像具有相应的子视场角，图像处理器进一步的又将各子图像分割成多个具有相应子子视场角的子子图像，图像处理器将各子图像的子子图像传输给相应的图像源，每个图像源将其相对应的具有相应子子视场角的子子图像交替发射。8.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的单眼大视场近眼显示模组和用于佩戴于用户头部的头戴部件，单眼大视场近眼显示模组安装在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海涛，周旭东，
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