一種近眼顯示系統(tǒng)及頭戴顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及近眼顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種近眼顯示系統(tǒng)及頭戴顯示設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡逐漸出現(xiàn)在大眾視野，例如谷歌的GoogleGlass和微軟的HoloIensc3Google Glass通過一個投影光學(xué)系統(tǒng)將LCOS微顯不器上的圖像投影，經(jīng)過一個棱鏡和反射鏡，通過內(nèi)置在棱鏡中的分光鏡將投影的圖像反射到用戶眼睛。Hololens是將LCOS或者DLP微顯示器上的圖像通過全息光柵耦合進(jìn)入波導(dǎo)，并通過波導(dǎo)傳輸，最后在人眼正前方通過相應(yīng)的全息光柵耦合輸出，投影進(jìn)入人眼。這兩者的近眼顯示技術(shù)均存在視場較小的問題，前者的視場在14°左右，后者的視場在30°左右，無法滿足目前消費(fèi)類產(chǎn)品的需求。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)智能眼鏡要想滿足消費(fèi)類產(chǎn)品的需求，大視場成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)大視場、景深可調(diào)的近眼顯示系統(tǒng)及頭戴顯示設(shè)備。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種近眼顯示系統(tǒng)，包括光源系統(tǒng)、導(dǎo)光系統(tǒng)和圖像顯示系統(tǒng);所述圖像顯示系統(tǒng)用于顯示全息圖；所述光源系統(tǒng)用于向?qū)Ч庀到y(tǒng)輸入照明光束;所述導(dǎo)光系統(tǒng)用于將所述照明光束進(jìn)行傳輸擴(kuò)展后，照射到圖像顯示系統(tǒng)所顯示的全息圖上，以透射方式激活全息圖。
[0005]優(yōu)選的，所述光源系統(tǒng)中的光源為RGB三色激光光源或RGB三色LED光源，三色光以高頻方式輪流照射圖像顯示系統(tǒng)上對應(yīng)顏色的全息圖。
[0006]優(yōu)選的，所述導(dǎo)光系統(tǒng)包括水平導(dǎo)光系統(tǒng)。
[0007]優(yōu)選的，所述導(dǎo)光系統(tǒng)還包括垂直導(dǎo)光系統(tǒng)，光源系統(tǒng)輸出的照明光束先經(jīng)過垂直導(dǎo)光系統(tǒng)，再耦入水平導(dǎo)光系統(tǒng)。
[0008]優(yōu)選的，所述導(dǎo)光系統(tǒng)中的垂直波導(dǎo)系統(tǒng)采用陣列光波導(dǎo)或平板光波導(dǎo)，水平波導(dǎo)系統(tǒng)采用陣列平板光波導(dǎo)、全息光波導(dǎo)和平板波導(dǎo)中的一種。
[0009]優(yōu)選的，在所述水平導(dǎo)光系統(tǒng)的入光區(qū)域覆有抗反膜。
[0010]優(yōu)選的，所述圖像顯示系統(tǒng)的顯示元件為數(shù)字全息顯示元件。
[0011]優(yōu)選的，所述圖像顯示系統(tǒng)的顯示元件為透明數(shù)字全息顯示元件。
[0012]優(yōu)選的，所述光源系統(tǒng)包括:RGB三色激光光源、耦合結(jié)構(gòu)、光纖和光纖準(zhǔn)直鏡，RGB三色激光先通過耦合結(jié)構(gòu)耦合進(jìn)入光纖，再經(jīng)光纖出射端所耦合的光纖準(zhǔn)直鏡耦合進(jìn)入導(dǎo)光系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選的，所述光源系統(tǒng)包括:RGB三色激光光源和合光系統(tǒng)，合光系統(tǒng)用于將RGB三色激光光束進(jìn)行合光。
[0014]優(yōu)選的，所述合光系統(tǒng)為合色X立方體棱鏡或二向色鏡。
[0015]優(yōu)選的，所述光源系統(tǒng)為多個光源組合成的陣列光源。
[0016]相應(yīng)的，本發(fā)明還提出一種頭戴顯示設(shè)備，包括微處理器和近眼顯示系統(tǒng)，所述近眼顯示系統(tǒng)為上述的近眼顯示系統(tǒng)，所述微處理器與近眼顯示系統(tǒng)中的光源系統(tǒng)和圖像顯示系統(tǒng)相連。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018]1.本發(fā)明近眼顯示系統(tǒng)是基于計算全息顯示技術(shù)設(shè)計，利用衍射的成像原理，可以將近眼顯示的視場做得很大(衍射角可以做得很大)，可突破傳統(tǒng)的近眼顯示光學(xué)系統(tǒng)對視場的限制；
[0019]2.本發(fā)明采用導(dǎo)光系統(tǒng)進(jìn)行照明光束傳輸擴(kuò)展，為本發(fā)明近眼顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大視場提供保障；
[0020]3.本發(fā)明頭戴顯示設(shè)備采用基于計算全息的近眼顯示技術(shù)，可以通過算法實(shí)現(xiàn)投射圖像的景深調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)物體顯示的三維效果。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖:
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例近眼顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0027]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖四；
[0028]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖五；
[0029]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖六；
[0030]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖七；
[0031]圖10為本發(fā)明實(shí)施例中光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0032]圖11為本發(fā)明實(shí)施例中光源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0033]圖12為本發(fā)明實(shí)施例近眼顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0034]圖13為圖12中合光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖一；
[0035]圖14為圖12中合光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二；
[0036]圖15為本發(fā)明實(shí)施例近眼顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三；
[0037]圖中標(biāo)記:1_光源系統(tǒng)，2-導(dǎo)光系統(tǒng)，3-圖像顯示系統(tǒng)，4-人眼，5-涂層，，11-耦合結(jié)構(gòu)，12-光纖，13-光纖準(zhǔn)直鏡，14-激光光源，15-激光光源，16-激光光源，17-合光系統(tǒng)，18-準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，21-垂直導(dǎo)光系統(tǒng)，22-水平導(dǎo)光系統(tǒng)，221-水平耦出光柵，171-R入射面，172-G入射面、173-B入射面，174-出射面，175-反射面，176-反射面，177-二向色鏡，178-二
向色鏡?！揪唧w實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039]全息技術(shù)，是虛擬成像技術(shù)中的一種，其利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像。
[0040]計算全息是建立在數(shù)學(xué)計算與現(xiàn)代光學(xué)的基礎(chǔ)上，利用計算機(jī)編碼制作全息圖，它可以全面記錄光波的振幅和相位，噪聲低，重復(fù)性高，可記錄任何物體的全息圖，甚至可以實(shí)現(xiàn)自然界尚不存在的三維物體的立體顯示。
[0041]本發(fā)明近眼顯示系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)方案是基于計算全息技術(shù)而設(shè)計，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行介紹。
[0042]本發(fā)明中的全息顯示元件一般采用光調(diào)制器，而數(shù)字全息顯示元件一般采用高分辨空間光調(diào)制器，例如IXD、OLED等顯示元件。
[0043]參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例近眼顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例近眼顯示系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)1、導(dǎo)光系統(tǒng)2和圖像顯示系統(tǒng)3;所述圖像顯示系統(tǒng)3用于顯示全息圖；所述光源系統(tǒng)I用于向?qū)Ч庀到y(tǒng)2輸入照明光束;所述導(dǎo)光系統(tǒng)2用于將所述照明光束進(jìn)行傳輸擴(kuò)展后，照射到圖像顯示系統(tǒng)3所顯示的全息圖上，以透射方式激活全息圖，圖1中標(biāo)號4表示人眼。
[0044]所述圖像顯示系統(tǒng)3的顯示元件為數(shù)字全息顯示元件，例如:1XD顯示屏、OIXD顯示屏，或其他可實(shí)現(xiàn)數(shù)字全息圖像顯示的元件。為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)效果，顯示元件優(yōu)選為透明數(shù)字全息顯示元件(透明數(shù)字全息顯示原件也可以稱為透明計算全息顯示芯片)。圖像顯示系統(tǒng)中的全