[發明專利]適用于眼睛的光學顯示裝置、智能眼鏡以及成像方法

在審

• 申請號: 202010595122.5
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111487781A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張召世;朱能勝;郭亮
• 申請（專利權）人: 南昌虛擬現實研究院股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B26/08;G03B21/20
• 代理公司: 深圳市智圈知識產權代理事務所(普通合伙) 44351
• 代理人: 劉云青

本申請實施例提供了一種適用于眼睛的光學顯示裝置、智能眼鏡以及成像方法，光學顯示裝置包括反射鏡、反射層和MEMS激光投影儀，反射鏡包括橢圓反射曲面，橢圓反射曲面具有第一焦點和第二焦點；反射層的反射率為50%~98%，反射層貼合于橢圓反射曲面設置；MEMS激光投影儀用于從第一焦點處發出投影光束，投影光束經橢圓反射曲面反射后入射至第二焦點并進入眼睛。本申請實施例提供的光學顯示裝置通過MEMS激光投影儀產生投影光束，能夠有效解決現有智能眼鏡中的紗窗效應，且光學顯示裝置結構簡單，有效簡化了成像光路，方便進行加工制造。

技術領域

本申請涉及光學顯示技術領域，具體涉及一種適用于眼睛的光學顯示裝置以及智能眼鏡以及成像方法。

背景技術

隨著科學技術的快速發展，顯示設備的類型也越來越豐富。虛擬現實（VirtualReality，簡稱“VR”），又稱靈境技術，是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。虛擬現實技術囊括計算機、電子信息、仿真技術于一體，其基本實現方式是計算機模擬虛擬環境從而給人以環境沉浸感。目前實現VR的方式，基本是采用顯示屏加光學放大透鏡組合形成VR眼鏡，通過透鏡的放大能力將圖像源放大，給人強烈的沉浸感，但由于目前市面上用來制作VR眼鏡的顯示屏分辨率不高，所以VR眼鏡都存在紗窗效應，導致眼睛會直接看到顯示屏的像素點，好像隔著紗窗看顯示屏一樣，影響人的視覺體驗。

增強現實(Augmented Reality，簡稱“AR”)是一種實時將虛擬圖像與現實場景進行結合展現的技術，其基本的光學原理為向人眼同時入射攜帶真實世界景物信息和虛擬圖像信息的光線，兩個光學路徑上傳輸的圖像信息在人眼處融合，使得人眼同時獲得真實世界景物信息和虛擬圖像的混合圖像，從而達到增強現實的效果。現有的增強現實技術方案中，基本都是通過AR眼鏡將虛擬圖像和外部真實世界景物結合后一起入射到人眼，AR眼鏡是增強現實技術的核心部件，AR眼鏡和VR眼鏡最大的不同是，AR眼鏡需要外部光線，所以眼前不能有物體遮擋，那就只能將顯示屏放在AR眼鏡的側面，通過光波導傳輸到人眼，實現AR眼鏡的光波導技術主要是幾何光波導和衍射光波導。幾何光波導實現AR的技術主要是利用反射鏡將圖像信息入射至波導中，利用光在光波導內全反射傳播，在波導中傳播的圖像通過半反半透鏡片進入人眼。由LCOS（Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅）微型顯示屏的工作原理可知，由于幾何波導傳播的光通常是偏振的，所以每個鏡片都需要鍍膜，鍍膜的層數根據其功能而變，可能達到幾十層。另外，這些鏡面是鍍膜后層層摞在一起并用特殊的膠水粘合，然后按照一個角度切割出波導的形狀，這個過程中鏡面之間的平行度和切割的角度都會影響到成像質量，導致加工難度特別大，設計門檻高。

發明內容

本申請的目的在于提供一種適用于眼睛的光學顯示裝置、智能眼鏡以及成像方法，以解決上述問題。本申請實施例通過以下技術方案來實現上述目的。

第一方面，本申請實施例提供了一種適用于眼睛的光學顯示裝置，包括反射鏡、反射層和MEMS激光投影儀，反射鏡包括橢圓反射曲面，橢圓反射曲面具有第一焦點和第二焦點；反射層的反射率為50%~98%，反射層貼合于橢圓反射曲面設置；MEMS激光投影儀用于從第一焦點處發出投影光束，投影光束經橢圓反射曲面反射后入射至第二焦點并進入眼睛。

在一種實施方式中，MEMS激光投影儀包括激光發生器、MEMS微鏡和驅動單元，激光發生器用于發出激光光束；MEMS微鏡設置于第一焦點，用于將激光光束反射至橢圓反射曲面；驅動單元連接于MEMS微鏡，用于控制MEMS微鏡的偏轉角度，以調節激光光束的入射角度。

在一種實施方式中，MEMS激光投影儀還包括光束準直模組，用于對激光發生器發出的激光光束進行準直后發出至MEMS微鏡。

在一種實施方式中，反射率為85%-98%，以減少外部光線進入眼睛。

在一種實施方式中，反射率為50%-70%，以使投影光束和外部光線混合進入眼睛。