[实用新型]适应不同瞳距的指向性显示片和显示系统

说明书

本实用新型公开了一种适应不同瞳距的指向性显示片，用于将投影设备投影的图像光线耦出至人眼，包括基底，以及具有实现光线引导、汇聚功能的结构层，结构层包括呈像素型分布的微纳结构，结构层直接蚀刻于基底或设置在基底表面，图像光线在结构层中传播，经微纳结构改变方向后在单个人眼处至少形成两个视点。本实用新型还公开了一种显示系统，包括上述的适应不同瞳距的指向性显示片。本实用新型还公开了一种适应不同瞳距的指向性显示片的制作方法，用于上述的适应不同瞳距的指向性显示片。通过上述结构，使图像光线无需在基底内全反射传导，从而降低基底的厚度，进而降低了适应不同瞳距的指向性显示片的厚度，提高了显示亮度。

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及一种适应不同瞳距的指向性显示片和显示系统。

背景技术

增强现实(AR)近眼显示产业是新一代信息技术的重要前沿方向，融合了数字技术、新移动通信技术、云技术、显示技术等技术创新，催生诸多新产品、新业态、新模式，给经济、科技、文化、生活等领域带来深刻变革和影响。随着5G时代的到来，AR应用场景将不断拓展，AR技术将迎来大规模的市场化和商业化，AR产业正处于爆发式成长的战略窗口期，发展潜力巨大。

随着互联网的急速发展，人们生活在了一个信息爆炸的社会，如何方便实时的获得信息就成了当今比较重要的课题。增强现实(AR)近眼显示技术的出现无疑可以解决这个问题，增强现实技术，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，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。它使得人们不必再依赖大面积的平板显示器获取信息，只需要一个超便携式的独立的或嵌入到其它产品的微型显示系统，解决了当前互联网个人通信终端硬件体积日益减小和显示信息输出量日益增多的矛盾。最终可以实现现实世界和虚拟世界方便实时的信息流通。

在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。目前主流的近眼式增强现实显示设备大多采用光波导原理。例如，Hololens是将LCOS上的图像经过三片全息光栅耦合至光波导，通过三片光波导分别传输，最后在人眼正前方通过相应的全息光栅耦合输出，投影至人眼，并且以多层光波导的方式，实现彩色投影。Lumus是采用阵列光栅波导设计，对耦入光进行数次半透半反流程，透射光进入人眼，实现增强现实显示。在上述例子中，光波导里的光线传输需符合全反射条件，必须具备一定的厚度，同时对光波导的折射率要求高，即材质也有要求，无法做到足够轻薄；同时现有的光波导受限于扩瞳原理，在波导中传输的光线从耦入区域向耦出区域传输的过程中经过多次光栅衍射，造成光能量损失，即其整体效率被多次分割，带来观看亮度较低的问题。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种降低厚度的适应不同瞳距的指向性显示片和显示系统。

本实用新型提供一种适应不同瞳距的指向性显示片，用于将投影设备投影的图像光线耦出至人眼以实现增强现实显示，包括基底，以及具有实现光线引导、汇聚功能的结构层，所述结构层包括呈像素型分布的微纳结构，所述结构层直接蚀刻于所述基底与所述基底成一体或所述结构层设置在基底表面，所述投影设备投影的图像光线在所述结构层中传播，经像素型的所述微纳结构改变方向后在单个人眼处至少形成两个视点。

在其中一实施例中，所述结构层的尺度对应于所述投影设备投射在所述适应不同瞳距的适应不同瞳距的指向性显示片的光场面尺寸，所述微纳结构的像素分布与所述光场面的像素一一对应。

在其中一实施例中，所述微纳结构的尺寸、取向的设置取决于所述投影设备的投射角度、投射距离、视点位置、视点数量。

在其中一实施例中，所述微纳结构为光栅或谐衍射透镜或菲涅尔透镜。

在其中一实施例中，所述基底在可见光波段的透过率大于80％，所述基底的厚度为不大于1mm。