[發明專利]一種基于全息光柵的近眼顯示光學裝置

在審

• 申請號: 201810994287.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108828780A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 宋強;彭雅珮;蘇鵬華;馬國斌;許恒深
• 申請（專利權）人: 深圳瓏璟光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開一種基于全息光柵的近眼顯示光學裝置，包括：微顯示器、偏振片、自由曲面棱鏡、玻璃基底和全息光柵，微顯示器用于輸出與虛擬圖像對應的光束；偏振片用于將與虛擬圖像對應的光束進行偏振，獲得偏振光束；自由曲面棱鏡用于準直偏振光束，獲得平行光束；玻璃基底用于對平行光束進行全反射后輸出；全息光柵用于對全反射后的平行光束進行光柵斜面反射后，進入人眼眼瞳。本發明采用一個自由曲面棱鏡取代傳統由多片光學棱鏡構成的共軸目鏡系統，同時還采用全息光柵進行光傳輸，既能降低整體體積和重量，以實現小型輕量化，使用戶長時間無感佩戴，又能避免紅藍綠三色光發生串擾，能夠保證觀察者在大視場范圍內看到清晰的圖像。

技術領域

本發明涉及顯示用的光學技術領域，特別是涉及一種基于全息光柵的近眼顯示光學裝置。

背景技術

近眼顯示系統也成頭盔顯示器，是一種用于虛擬現實等顯示在使用者頭上戴著的視覺顯示器，最初主要應用于軍事和科研領域，隨著科技進步和社會發展，然們對近眼顯示技術的認識和學習越來越多，近眼顯示技術逐步進入人們的生活。增強現實的頭戴顯示器可以讓人們在查看周圍環境的同時，將虛擬的圖像投射到人眼，投影的虛擬圖像可以疊加在用戶感知的真實世界上，因此現有結合虛擬顯示技術和增強顯示技術，將近眼顯示技術的應用領域拓展到軍事，工業，娛樂，醫療，交通運輸等領域。

現有的近眼顯示光學系統或裝置通過設置多片棱鏡組構成目鏡系統，但設置的共軸目鏡系統無法解決龐大厚重體積造成用戶無法長時間佩戴使用，嚴重影響用戶體驗，另外，現有的近眼顯示光學系統或裝置還容易造成色光串擾現象，因此如何克服上述問題，設置一種小型輕量化、避免色光串擾的近眼顯示光學裝置成為本領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于全息光柵的近眼顯示光學裝置，既降低整體體積和重量，實現小型輕量化，使用戶長時間無感佩戴，又避免紅藍綠三色光發生串擾。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于全息光柵的近眼顯示光學裝置，所述近眼顯示光學裝置包括：

微顯示器，用于輸出與虛擬圖像對應的光束；

偏振片，設置在所述微顯示器的輸出光路上，用于將所述與虛擬圖像對應的光束進行偏振，獲得偏振光束；

自由曲面棱鏡，設置在所述偏振片的輸出光路上，用于準直所述偏振光束，獲得平行光束；

玻璃基底，設置在所述自由曲面棱鏡的輸出光路上，用于對所述平行光束進行全反射后輸出；

全息光柵，與所述玻璃基底相連，用于對全反射后的所述平行光束進行光柵斜面反射后，進入人眼眼瞳。

可選的，所述自由曲面棱鏡包括：至少一個自由曲面和入射光平面；多個所述自由曲面和入射光平面構成封閉空間，所述入射光平面設置在所述微顯示器的輸出光路上。

可選的，在所述玻璃基底上設置耦合入口，所述耦合入口設置在所述自由曲面棱鏡的輸出光路上，用于將所述平行光束入射至所述玻璃基底內部。

可選的，所述耦合入口的材質為光學玻璃的拋光平面或光學塑料的拋光平面或浮雕光柵。

可選的，所述浮雕光柵包括亞波長的閃耀光柵、傾斜光柵、沉積TiO2對稱光柵、鍍多層膜對稱光柵、非對稱亞波長光柵中的任意一種。

可選的，所述微顯示屏為有機發光二極管或硅基液晶。

可選的，所述玻璃基底的材質為光學玻璃或光學塑料。

可選的，所述全息光柵包括第一光柵層、第二光柵層和第三光柵層；所述第一光柵層設置在所述第二光柵層上，所述第二光柵層設置在所述第三光柵層上。

可選的，所述第一光柵層、所述第二光柵層和所述第三光柵層采用三種不同玻璃。