[发明专利]近眼显示装置和AR眼镜

说明书

本公开是关于一种近眼显示装置和AR眼镜，近眼显示装置，包括：光机和体全息光栅；所述光机，用于出射光线；所述体全息光栅，用于接收所述光机出射的光线，并对所述光线进行衍射后出射至人眼。通过该技术方案，采用衍射光学技术，利用反射式体全息光栅实现视网膜近眼显示，可以大大减小AR眼镜的体积和重量。

技术领域

本公开涉及近眼显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示装置和AR眼镜。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术的发展，近眼式显示设备得到快速发展，增强现实的近眼式显示是一种将光场成像在现实空间的技术，并且可以同时兼顾虚拟和现实的操作。

现有可实现近眼显示技术小型化的几大主流技术方案包含：光波导技术、棱镜技术、自由曲面等技术。

光波导又分为几何光波导和衍射光波导，主要原理是通过光波导将光机中发出的平行光从耦入区域全反射传播到耦出区域，并传播到人眼视网膜成像。

光机的光线在全反射传播过程中需要考虑光机光线的出瞳大小，由于扩瞳的原因容易出现暗条纹的情况。同时衍射光波导光线在全反射过程中又会造成色散，颜色失真的问题。但是做成眼镜可以实现轻量化和小型化。典型厂商有：Hololens，Lumus等等。

棱镜技术是通过偏振分光棱镜将自然光线和光机中的平行光整合到人眼视网膜成像。

棱镜技术成本较低，但是该技术的视场角受限，只有10几度的FOV；同时因为棱镜的原因无法缩小镜片厚度。典型厂商如：Google Glass、ODG等。

自由曲面是光机中的光在棱镜后表面发生一次全反射，然后被自由曲面反射到人眼视网膜成像，同时使用补偿棱镜使外界光可以无偏差的进入人眼。

该设计可以实现大视场角的FOV，达到30～40°，但是典型的厚度接近10mm甚至更大。典型厂商如：奈得佳、Epson。

但是，这几项轻量化近眼显示技术均存在各自的缺点，用户体验不高。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种近眼显示装置和AR眼镜。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种近眼显示装置，包括：光机和体全息光栅；

所述光机，用于出射光线；

所述体全息光栅，用于接收所述光机出射的光线，并对所述光线进行衍射后出射至人眼。

在一个实施例中，优选地，所述体全息光栅包括基底和设置在所述基底第一表面的光敏材料；

采用全息曝光方式对所述光敏材料进行曝光，以得到所述体全息光栅。

在一个实施例中，优选地，所述全息曝光方式包括使用两束相干激光相互干涉曝光。

在一个实施例中，优选地，所述体全息光栅的衍射公式为：

其中，∧表示光栅周期，λ表示激光波长，n表示所述光敏材料的折射率，θ表示光栅方向。

在一个实施例中，优选地，所述光栅方向垂直于光栅矢量。

在一个实施例中，优选地，所述体全息光栅包括多角度复用体全息光栅。

在一个实施例中，优选地，所述多角度复用体全息光栅为分别使用多组不同角度的相干激光对所述光敏材料进行曝光得到。

在一个实施例中，优选地，所述光敏材料为多层光敏材料，所述多角度复用体全息光栅通过单角度或多角度的相干激光对每层光敏材料进行曝光得到。

在一个实施例中，优选地，根据所需视场角计算出射角的范围，并根据所述出射角的范围确定每组相干激光的角度。