[发明专利]一种近眼显示设备及显示方法

权利要求书

1.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：

波导片，其包括耦入光栅和耦出分光膜阵列，用于接收畸变图像并输出虚拟显示图像；

微显示器，其出光方向朝向所述耦入光栅的入光面，用于导入源图像，并根据所述源图像经过所述耦入光栅和所述耦出分光膜阵列所造成的畸变状态，对所述源图像进行畸变处理，以得到并输出畸变图像，其中，所述波导片输出的虚拟显示图像为所述源图像按特定非线性比例放大后的无畸变图像。

2.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述耦出分光膜阵列为多片平行排列的分光膜，所述分光膜以预设倾角嵌于所述波导片中。

3.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述耦入光栅的数量为1个，用于接收单色光；

所述分光膜的数量为至少两个，用于横向扩瞳，各所述分光膜沿远离所述耦入光栅的方向透射率逐个减小，反射率逐个增大。

4.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述耦入光栅的数量为三个，其分别用于接收红、绿、蓝三种波长的入射光；

所述分光膜包括用于横向扩瞳的至少两个相互平行的分光膜，以及用于纵向扩瞳的至少两个互相平行的分光膜。

5.根据权利要求3或4任一项所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述耦入光栅为浮雕型直光栅、闪耀光栅、斜光栅、阶梯光栅、二维光栅、体全息光栅、超表面光栅中的一种。

6.根据权利要求3或4任一项所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述耦入光栅为在所述波导片的基底上刻蚀形成的梯形浮雕光栅，所述梯形浮雕光栅的周期为447nm、直侧边和斜侧边夹角为57.5°、光栅高度为277nm、镀膜厚度为107nm。

7.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，还包括：

准直透镜组，设于所述微显示器和所述耦入光栅之间，用于将所述畸变图像准直后输入至所述波导片中。

8.根据权利要求7所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述准直透镜组为具有横向视场压缩功能的准直透镜组，或者，所述近眼显示设备的微显示器为具有横向视场压缩功能的微显示屏，或者，所述近眼显示设备的微显示器为具有横向视场压缩功能的微机电系统(MEMS)激光投影器件。

9.根据权利要求8所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述微显示器为LCD、LED、Micro-LED、OLED、DLP、LCOS、MEMS激光投影中的一种。

10.根据权利要求9所述的近眼显示设备，其特征在于，

所述对所述源图像进行畸变处理为对所述源图像进行横向压缩处理，以及非线性变形处理。

11.一种显示方法，其特征在于，通过如上述权利要求1-10任一项所述的近眼显示设备输出虚拟显示图像，所述近眼显示设备包括微显示器和波导片，所述微显示器用于导入源图像，所述波导片输出的虚拟显示图像为所述源图像按特定非线性比例放大后的无畸变图像，所述方法包括：

确定所述源图像经过所述波导片的畸变状态；

根据所述畸变状态，对所述源图像进行畸变处理，得到畸变图像；

控制所述微显示器输出所述畸变图像，所述畸变图像经所述波导片后出射所述虚拟显示图像。

12.根据权利要求11所述的显示方法，其特征在于，

所述确定所述源图像经过所述波导片的畸变状态的步骤，进一步包括：

计算所述源图像中的至少一个像素点经所述波导片后显示的图像中对应像素点的坐标值；

根据所述至少一个像素点坐标值及其对应像素点的坐标值的对应关系，确定所述源图像经过所述波导片的畸变状态。

13.根据权利要求11所述的显示方法，其特征在于，

所述对所述源图像进行畸变处理的步骤，进一步包括：

将所述源图像进行横向压缩处理，以及非线性变形处理，其中，

通过具有横向视场压缩功能的微显示器或准直透镜组对所述源图像进行横向压缩处理，通过调整所述微显示屏的显示画面或激光投影扫描角度以实现非线性变形处理。