[发明专利]一种集成视力矫正的双目近眼显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及可穿戴显示技术领域，尤其涉及一种集成视力矫正的双目近眼显示装置。

背景技术

增强现实(Augmented Reality/AR)，被定义为用于实现由计算机生成的虚拟世界与真实世界进行融合与交互的技术统称。透视型(See-Through)近眼显示(Near-Eye Display)---又称头戴式显示---是增强现实的关键技术之一，是虚拟世界与真实世界的共同可视化载体。透视型近眼显示要求位于眼部前方的屏幕不仅可以显示虚拟图像，而且必须具有较高的透明度以保障周围环境的可见度。光学透视型按导光方式可分为三类较为主流的方案，即(1)合束器(Beam Combiner)、(2)自由曲面/平面波导(Freeform/Planar Waveguide)、(3)视网膜投影。合束器通常为一个由两块三角形棱镜粘合而成的方块，可使部分光线透射，部分光线反射。自由曲面/平面波导则是先将微显示屏的光线耦合进入波导进行传播，然后再导出进入人眼。视网膜投影，以点源光束(Pinlight)技术为例，是利用类似小孔成像的原理将由点光源发出的光线经透明显示屏加载虚拟图像信息后投射至人眼视网膜。

随着各类消费类电子产品的普及和使用频率的上升，屈光不正等视力问题，例如近视、远视、散光等，也随之在世界范围内逐渐高发。然而目前面向增强现实的近眼显示装置---以智能眼镜为代表---对患有视力缺陷的用户人群没有进行针对性的设计与优化。这迫使他们在佩戴智能眼镜的同时，需要额外再佩戴一副具有视力矫正功能的眼镜或隐形眼镜。这种分立的佩戴方式会极大地影响用户体验，从而制约以智能眼镜为代表的可穿戴智能设备的推广。如何实现可集成近眼显示与视力矫正的一体化光学设计，已成为本领域亟需解决的难题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种集成视力矫正的双目近眼显示装置。该装置可集成近眼显示与视力矫正，特别适用于患有近视、远视、散光等屈光不正的用户人群。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为一种集成视力矫正的双目近眼显示装置，其包括：

微显示屏：用于发出携带图像信息的光线；

投影镜头：用于准直所述微显示屏所发出的光线，使得光线在传播一定距离后可形成放大的像；

光学镜片：用于矫正佩戴者的视力，具有双目一体化的结构，即可同时供左、右眼观看；

入耦合光元件：涂覆或贴合于所述光学镜片的外表面，使得入射至其的光线发生衍射后，可继续在所述光学镜片的内部传播，并可产生左、右两个方向上的出射光线；

左出耦合光元件：涂覆或贴合于所述光学镜片的外表面,使得入射至其的光线发生衍射后，可离开所述光学镜片，从而进入佩戴者的左眼；

右出耦合光元件：涂覆或贴合于所述光学镜片的外表面，使得入射至其的光线发生衍射后，可离开所述光学镜片，从而进入佩戴者的右眼；

上述微显示屏和投影镜头共同构成一个微投影仪。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述微显示屏为有机发光二极管显示、量子点发光二极管显示、数字微镜显示或者液晶显示。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述投影镜头是单个透镜，或者是由多个透镜、棱镜、光阑中的一种或多种光元件所组成的组合。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述投影镜头是定焦镜头，或者变焦镜头。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述光学镜片至少具有五个表面，其中至少有一个表面为凹面或凸面，其面形设计取决于佩戴者的视力。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述光学镜片的一个或多个表面镀有保护膜、抗反膜、抗眩膜、变色膜、滤光膜、抗紫外膜中的一种或多种功能膜。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述光学镜片的材料为玻璃或树脂。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述入耦合光元件为光栅、全息光元件、或者衍射光元件。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述左出耦合光元件为光栅、全息光元件、或者衍射光元件。

作为对本发明所述技术方案的一种改进，所述右出耦合光元件为光栅、全息光元件、或者衍射光元件。