一种近眼显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种近眼显示装置。所述近眼显示装置包括依次固定的微显示屏、目镜组、第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片、第二衍射光栅和第二波导层；微显示屏用于显示图像，微显示屏出射的光线经过目镜组准直为平行光束；第一衍射光栅用于将平行光束中的第一色光束分离；第一色光束在多个第一薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第一反射光束；第二衍射光栅用于将平行光束中的第二色光束分离；第二色光束在多个第二薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第二反射光束；多束第一反射光束和多束第二反射光束的入射位置均为人眼眼瞳位置。采用本实用新型专利技术的近眼显示装置，可以实现小像差成像，提高成像质量，且能使光学设计简单化。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示装置
本技术涉及光学设计领域，特别是涉及一种近眼显示装置。
技术介绍
增强现实(AugmentedReality，简称AR)，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。头戴显示器(Head-mounteddisplays，简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。用于增强现实的头戴显示器可以让人们在查看周围环境的同时，将虚拟的图像投射到人眼，在军事，工业，娱乐，医疗，交通运输等领域有着重要的意义。投影的虚拟图像可以叠加在用户感知的真实世界上。用于增强现实的透射型头戴显示器，现有技术中通常使用一片波导片进行光传输，但由于波导片基材对三色光的折射率略有不同且三原色光传输间容易发生串扰，造成严重的色散和鬼像等问题难以消除，因此增加了光学设计的困难性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种近眼显示装置，以解决透射型头戴显示器的色散和鬼像的问题，提高头戴显示器的成像质量。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种近眼显示装置，所述近眼显示装置包括依次固定的微显示屏、目镜组、第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片、第二衍射光栅和第二波导层；所述微显示屏用于显示图像，所述微显示屏的显示图像出射的光线经过所述目镜组后，被准直为平行光束；所述平行光束依次通过第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片和第二衍射光栅，到达第二波导层；所述第一衍射光栅用于将所述平行光束中的第一色光束分离至所述第一波导层的耦合入口；所述第一波导层包括多个第一薄膜分光斜面；所述第一色光束通过所述第一波导层的耦合入口进入所述第一波导层，并遵从折反射定律在所述第一波导层中传输，所述第一色光束在多个所述第一薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第一反射光束；所述第二衍射光栅用于将所述平行光束中的第二色光束分离至所述第二波导层的耦合入口；所述第二波导层包括多个第二薄膜分光斜面；所述第二色光束通过所述第二波导层的耦合入口进入所述第二波导层，并遵从折反射定律在所述第二波导层中传输，所述第二色光束在多个所述第二薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第二反射光束；多束所述第一反射光束的中心光束与多束所述第二反射光束的中心光束重合；且多束所述第一反射光束和多束所述第二反射光束的入射位置均为人眼眼瞳位置。可选的，所述微显示屏为有机发光二极管或硅基液晶或具有发光功能的微显示芯片。可选的，所述目镜组由单片或多片透镜组成；所述透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。可选的，所述第一波导层具体包括第一梯形棱镜、多个第一平行四角棱镜和第二梯形棱镜；多个所述第一平行四角棱镜通过斜面依次胶合，形成第二平行四角棱镜；所述第一梯形棱镜的斜面与所述第二平行四角棱镜的第一斜面胶合，所述第二梯形棱镜的斜面与所述第二平行四角棱镜的第二斜面胶合，形成所述第一波导层；所述第一梯形棱镜的顶面与所述第二平行四角棱镜的顶面和所述第二梯形的顶面形成所述第一波导层的顶面；所述第一梯形棱镜的底面与所述第二平行四角棱镜的底面和所述第二梯形的底面形成所述第一波导层的基面；所述第一波导层的所有胶合面上镀有介质基层形成多个第一薄膜分光斜面，所述胶合面包括第一梯形棱镜与所述第二平行四角棱镜的胶合面、多个所述第一平行四角棱镜之间的胶合面和所述第二梯形棱镜与所述第二平行四角棱镜的胶合面。可选的，多个所述第一薄膜分光斜面的反射率按照所述第一光导层内光束传输方向依次递增，且多个所述第一薄膜分光斜面的反射率的范围为10％～30％。可选的，所述第二波导层具体包括第三梯形棱镜、多个第三平行四角棱镜和第四梯形棱镜；多个所述第三平行四角棱镜通过斜面依次胶合，形成第四平行四角棱镜；所述第三梯形棱镜的斜面与所述第四平行四角棱镜的第一斜面胶合，所述第四梯形棱镜的斜面与所述第四平行四角棱镜的第二斜面胶合，形成所述第二波导层；所述第三梯形棱镜的顶面与所述第四平行四角棱镜的顶面和所述第四梯形的顶面形成所述第二波导层的顶面；所述第三梯形棱镜的底面与所述第四平行四角棱镜的底面和所述第四梯形的底面形成所述第二波导层的基面；所述第二波导层的所有胶合面上镀有介质基层形成多个第二薄膜分光斜面，所述第二波导层的胶合面包括第三梯形棱镜与所述第四平行四角棱镜的胶合面、多个所述第三平行四角棱镜之间的胶合面、所述第四梯形棱镜与所述第四平行四角棱镜的胶合面。可选的，多个所述第二薄膜分光斜面的反射率按照所述第二波导层内光束传输方向依次递增，且多个所述第二薄膜分光斜面的反射率的范围为10％～30％。可选的，所述第二平行四角棱镜的中心与所述第四平行四角棱镜的中心重合。可选的，多个所述第一薄膜分光斜面之间的距离均为3～5mm；多个所述第二薄膜分光斜面之间的距离也均为3～5mm。可选的，所述第一衍射光栅为倾斜光栅或镀膜衍射光栅；所述第二衍射光栅为倾斜光栅或镀膜衍射光栅。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术的基于衍射光栅的近眼显示光学装置是应用于增强现实领域中的一个重要器件，虚拟图像从微显示器发出，经过目镜系统后经由偏振片分光再经由二个或三个衍射光栅分色后耦合进入不同的波导层，虚拟图像经分光分色后的光线在个别波导器件的多个含分光薄膜的平行四角棱镜斜面反射后输出耦合，虚拟图像光线最终进入人眼，可以解决目前技术方案中单片波导片无法解决的色散鬼像等问题，最终实现小像差成像且能使光学设计简单化的光栅波导近眼显示光学装置。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本技术近眼显示装置的结构示意图；图2为本技术第一衍射光栅实施例1的结构示意图；图3为本技术第一衍射光栅实施例2的结构示意图。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做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。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。图1为本技术近眼显示装置的结构示意图。如图1所示，所述近眼显示装置包括依次固定的微显示屏001、目镜组002、第一偏振片003、第一衍射光栅004、第一波导层010、第二偏振片005、第二衍射光栅006和第二波导层020。微显示屏001作为图像源用于显示图像，即属于成像光学系统里的物面，由物面任意一视场点出射的光线经过所述目镜组002后，被准直为平行光束；所述平行光束继续向前传播，进入第一偏振片003分光后，再进入第一衍射光栅(红光)004，经第一衍射光栅分出红光至所述第一波导层010的耦合入口后耦合进入第一波导层010，剩下入射光继续经由第二偏振片005和第二衍射光栅(蓝绿光)006分出蓝绿光至第二波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置包括依次固定的微显示屏、目镜组、第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片、第二衍射光栅和第二波导层；所述微显示屏用于显示图像，所述微显示屏的显示图像出射的光线经过所述目镜组后，被准直为平行光束；所述平行光束依次通过第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片和第二衍射光栅，到达第二波导层；所述第一衍射光栅用于将所述平行光束中的第一色光束分离至所述第一波导层的耦合入口；所述第一波导层包括多个第一薄膜分光斜面；所述第一色光束通过所述第一波导层的耦合入口进入所述第一波导层，并遵从折反射定律在所述第一波导层中传输，所述第一色光束在多个所述第一薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第一反射光束；所述第二衍射光栅用于将所述平行光束中的第二色光束分离至所述第二波导层的耦合入口；所述第二波导层包括多个第二薄膜分光斜面；所述第二色光束通过所述第二波导层的耦合入口进入所述第二波导层，并遵从折反射定律在所述第二波导层中传输，所述第二色光束在多个所述第二薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第二反射光束；多束所述第一反射光束和多束所述第二反射光束的入射位置均为人眼眼瞳位置。...

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置包括依次固定的微显示屏、目镜组、第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片、第二衍射光栅和第二波导层；所述微显示屏用于显示图像，所述微显示屏的显示图像出射的光线经过所述目镜组后，被准直为平行光束；所述平行光束依次通过第一偏振片、第一衍射光栅、第一波导层、第二偏振片和第二衍射光栅，到达第二波导层；所述第一衍射光栅用于将所述平行光束中的第一色光束分离至所述第一波导层的耦合入口；所述第一波导层包括多个第一薄膜分光斜面；所述第一色光束通过所述第一波导层的耦合入口进入所述第一波导层，并遵从折反射定律在所述第一波导层中传输，所述第一色光束在多个所述第一薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第一反射光束；所述第二衍射光栅用于将所述平行光束中的第二色光束分离至所述第二波导层的耦合入口；所述第二波导层包括多个第二薄膜分光斜面；所述第二色光束通过所述第二波导层的耦合入口进入所述第二波导层，并遵从折反射定律在所述第二波导层中传输，所述第二色光束在多个所述第二薄膜分光斜面处反射，形成多束平行的第二反射光束；多束所述第一反射光束和多束所述第二反射光束的入射位置均为人眼眼瞳位置。2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述微显示屏为有机发光二极管或硅基液晶或具有发光功能的微显示芯片。3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述目镜组由单片或多片透镜组成；所述透镜的材质为光学玻璃或光学塑料。4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一波导层具体包括第一梯形棱镜、多个第一平行四角棱镜和第二梯形棱镜；多个所述第一平行四角棱镜通过斜面依次胶合，形成第二平行四角棱镜；所述第一梯形棱镜的斜面与所述第二平行四角棱镜的第一斜面胶合，所述第二梯形棱镜的斜面与所述第二平行四角棱镜的第二斜面胶合，形成所述第一波导层；所述第一梯形棱镜的顶面与所述第二平行四角棱镜的顶面和所述第二梯形的顶面形成所述第一波导层的顶面；所述第一梯形棱镜的底面与所述第二平行四角棱镜的底面和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，彭雅珮，苏鹏华，马国斌，许恒深，
申请(专利权)人：深圳珑璟光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44