[发明专利]一种近眼显示装置

说明书

本发明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。采用本发明的近眼显示装置，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。

技术领域

本发明涉及光学设计领域，特别是涉及一种近眼显示装置。

背景技术

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-mounted displays，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。

发明内容

本发明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，本发明提供了如下方案：

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。