近眼显示装置和增强现实设备制造方法及图纸

本公开实施例提供一种近眼显示装置，包括：光波导件；耦入光栅，其设置在所述光波导件的表面，用于将接收到的平行光耦入所述光波导件内进行全反射传播；光耦出结构，其设置在所述光波导件的表面，用于将所述光波导件内全反射传播的光线取出，形成所述光波导件的出射光；光学透镜，用于接收所述出射光，所述光学透镜不改变第一偏振方向的出射光的出射方向，并对第二偏振方向的出射光进行会聚或发散。本公开实施例还提供一种增强现实设备。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示装置和增强现实设备
本公开涉及显示
，具体涉及一种近眼显示装置和增强现实设备。
技术介绍
近年来，近眼显示技术正飞速发展，其中，虚拟现实(VirtueReality，VR)和增强现实(AugmentdeReality，AR)技术最具代表性，为人们带来了极佳的视听体验。近眼显示技术是可将图像直接投射到观看者眼中的技术，从而实现浸入式的显示体验。现有的近眼显示装置通常存在视觉辐辏冲突(AccommodationVergenceConflict)问题，容易导致用户在观看时产生视觉疲劳。
技术实现思路
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种近眼显示装置和增强现实设备，以减缓用户的视觉疲劳。为了实现上述目的，本公开提供一种近眼显示装置，包括：光波导件；耦入光栅，其设置在所述光波导件的表面，用于将接收到的平行光耦入所述光波导件内进行全反射传播；光耦出结构，其设置在所述光波导件的表面，用于将所述光波导件内全反射传播的光线取出，形成所述光波导件的出射光；光学透镜，用于接收所述出射光，所述光学透镜不改变第一偏振方向的出射光的出射方向，并对第二偏振方向的出射光进行会聚或发散。在一些实施例中，所述近眼显示装置包括多个所述耦入光栅，所述近眼显示装置还包括：与所述耦入光栅一一对应的显示屏；与所述显示屏一一对应的投影组件，所述投影组件用于将相应的显示屏各位置所发射的发散光调制为射向相应的耦入光栅的平行光，多个投影组件所调制成的平行光的偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。在一些实施例中，所述投影组件包括：凸透镜，其设置在相应的所述显示屏与所述光波导件之间，所述显示屏位于所述凸透镜的焦平面上；偏振器，其设置在所述显示屏与所述光波导件之间，用于将接收到的自然光转换为线偏振光；多个偏振器所转换成的线偏振光的偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。在一些实施例中，所述耦入光栅为反射式光栅，其位于所述光波导件背离所述投影组件的一侧。在一些实施例中，所述耦入光栅为透射式光栅，其位于所述光波导件与所述投影组件之间。在一些实施例中，所述耦入光栅的数量为两个，所述光耦出结构位于两个所述耦入光栅之间。在一些实施例中，所述光耦出结构包括：复合光栅，所述复合光栅用于将每个耦入光栅耦入所述光波导件的光线取出。在一些实施例中，所述复合光栅为反射式光栅，其设置在所述光波导件背离所述光学透镜的一侧。在一些实施例中，所述复合光栅为透射式光栅，其设置在所述光波导件与所述光学透镜之间。在一些实施例中，所述光耦出结构包括：第一耦出光栅和第二耦出光栅，所述第一耦出光栅位于所述光波导件背离所述所述光学透镜的一侧，用于对其中一个所述耦入光栅耦入所述光波导件的光线朝所述光学透镜衍射，所述第一耦出光栅的衍射光线射向所述光学透镜；所述第二耦出光栅位于所述光波导件与所述光学透镜之间，用于对另一个所述耦入光栅耦入所述光波导件的光线衍射，所述第二耦出光栅的衍射光线射向所述光学透镜，所述第一耦出光栅的衍射光线和所述第二耦出光栅的衍射光线共同形成所述光波导件的出射光。在一些实施例中，所述耦入光栅与所述光学透镜位于所述光波导件的同一侧。在一些实施例中，所述光学透镜为液晶透镜。在一些实施例中，还包括补偿透镜，所述补偿透镜位于所述光波导件背离所述光学透镜的一侧，所述补偿透镜不改变所述第一偏振方向的光线的方向，并对所述第二偏振方向的光线进行发散或会聚。在一些实施例中，所述补偿透镜为液晶透镜。在一些实施例中，所述第一偏振方向为S偏振光的偏振方向，所述第二偏振方向为P偏振光的偏振方向。为了实现上述目的，本公开实施例还提供一种增强现实设备，包括上文所述的近眼显示装置。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1为本公开的一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图。图2为本公开的另一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图。图3为本公开的一些实施例中提供的显示屏不同位置的光线经过凸透镜后的光路图。图4为本公开的一些实施例中提供的光学透镜对不同偏振方向的光线的调制示意图。图5为正常情况下人眼的成像原理图。图6为人眼前方设置光学透镜后的成像原理图。图7为人眼前方设置光学透镜和补偿透镜后的成像原理图。图8为本公开的另一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图。图9为本公开的另一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图。图10为本公开的另一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。这里用于描述本公开的实施例的术语并非旨在限制和/或限定本公开的范围。例如，除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。应该理解的是，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。传统的3D显示技术包括近眼双目视差显示技术、裸眼式双目视差显示技术和多视点显示技术，这些显示技术由于缺少足够的视差图像会出现视觉辐辏冲突问题，即，用户在感知3D图像时，是通过在人的左右眼形成不同的视差图像而产生，当人们观看3D图像时，由晶状体调节产生的聚焦(accomodation)深度一直固定在显示屏上，而由眼部运动产生的会聚(vergence)深度会随着3D物体所在的空间位置而变化，这就导致聚焦深度与会聚深度不一致，从而引起视觉辐辏冲突问题，进而引起视觉疲劳。本公开实施例提供一种近眼显示装置，图1为本公开的一些实施例中提供的近眼显示装置的示意图，如图1所示，该近眼显示装置包括：光波导件10、耦入光栅20、光耦出结构30和光学透镜40。可选地，光波导件10为平板波导，用于进行光的传导，同时起到对耦入光栅20和光耦出结构30的支撑作用。光波导件10为折射率大于空气的透明结构，例如，光波导件10为玻璃板或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)板，当光波导件10为PMMA板时，可以减轻近眼显示装置的整体重量，有利于佩戴。耦入光栅20设置在光波导件10的表面，用于将接收到的平行光耦入所述光波导件10内进行全反射传播。可选地，光波导件10具有朝向人眼80的第一表面和与第一表面相对的第二表面，耦入光栅20可以设置在光波导件10的第一表面，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：/n光波导件；/n耦入光栅，其设置在所述光波导件的表面，用于将接收到的平行光耦入所述光波导件内进行全反射传播；/n光耦出结构，其设置在所述光波导件的表面，用于将所述光波导件内全反射传播的光线取出，形成所述光波导件的出射光；/n光学透镜，用于接收所述出射光，所述光学透镜不改变第一偏振方向的出射光的出射方向，并对第二偏振方向的出射光进行会聚或发散。/n

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：
光波导件；
耦入光栅，其设置在所述光波导件的表面，用于将接收到的平行光耦入所述光波导件内进行全反射传播；
光耦出结构，其设置在所述光波导件的表面，用于将所述光波导件内全反射传播的光线取出，形成所述光波导件的出射光；
光学透镜，用于接收所述出射光，所述光学透镜不改变第一偏振方向的出射光的出射方向，并对第二偏振方向的出射光进行会聚或发散。


2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置包括多个所述耦入光栅，所述近眼显示装置还包括：
与所述耦入光栅一一对应的显示屏；
与所述显示屏一一对应的投影组件，所述投影组件用于将相应的显示屏各位置所发射的发散光调制为射向相应的耦入光栅的平行光，多个投影组件所调制成的平行光的偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。


3.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述投影组件包括：
凸透镜，其设置在相应的所述显示屏与所述光波导件之间，所述显示屏位于所述凸透镜的焦平面上；
偏振器，其设置在所述显示屏与所述光波导件之间，用于将接收到的自然光转换为线偏振光；多个偏振器所转换成的线偏振光的偏振方向包括所述第一偏振方向和所述第二偏振方向。


4.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述耦入光栅为反射式光栅，其位于所述光波导件背离所述投影组件的一侧。


5.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述耦入光栅为透射式光栅，其位于所述光波导件与所述投影组件之间。


6.根据权利要求2至5中任意一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述耦入光栅的数量为两个，所述光耦出结构位于两个所述耦入光栅之间。


7.根据权利要求6所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光耦出结构包括：复合光栅，所述复合光栅用于将每个耦入光栅耦入所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军星，周振兴，马森，田依杉，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11