[发明专利]一种成像显示系统

说明书

本发明公开了一种成像显示系统，属于增强现实成像技术领域；于光引擎模块的偏振分光器的出射面的外表面上设置一波导结构，波导结构呈管状，波导结构的一端连接于出射面上并与出射面之间形成一预设的夹角，波导结构的另一端为自由端，成像显示系统通过波导结构扩散眼动框；波导结构与出射面之间形成的预设的夹角使得入射至波导结构中的光线于波导结构内形成全内反射；波导结构进一步包括：多个半透射半反射的透镜，依次斜向设置于波导结构的内部，射入波导结构中的光线在每个透镜的表面进行反射以被均匀地释放到观看者的眼睛中。上述技术方案的有益效果是：能够实现更为紧凑的应用于AR光学系统，为使用者提供更大的视场角和眼动框。

技术领域

本发明涉及增强现实成像技术领域，尤其涉及一种成像显示系统。

背景技术

随着增强现实(Augmented Reality，AR)技术的发展，应用于AR技术 的便携式设备和可穿戴设备的市场也在迅速增长。在诸多应用AR技术的硬 件实现方式中，头戴式显示器(Helmet-Mounted Display，HMD)和近眼显 示器(Near-to-Eye Display，NED)是最有效且在现有技术中能够给使用者带 来最佳体验的实现方式。

所谓头戴式显示器(HMD)，因其外形类似眼镜，又可被称为眼镜式显 示器或者视频眼镜，其可以通过各种头戴式显示设备向眼睛发送光学信号， 从而实现AR技术中的不同显示效果。

所谓近眼显示器(NED)，是一种可以将图像直接投射到观看者眼中的 头戴式显示器(HMD)。NED的显示屏距离人的眼球在10厘米以内，这么 近的图像通常来说对于人眼是无法看清的，但是通过NED光学系统中设计 特定的透镜阵列能够将图像聚焦到人眼的视网膜上，再经过视觉神经系统进 行加工，从而能够在用户眼前呈现出虚拟大幅面的图像，由此可以实现AR 技术的各种不同显示效果。

在光学组合器中，波导技术(waveguide technology)由于其可以实现带 有大视场(FOV)的超薄近眼显示器(NED)结构的能力而越来越受欢迎。 除了大的大视场(FOV)和紧凑性之外，波导内部的光栅也用于增加显示器 出射光瞳的尺寸，其通常被称为出射光瞳扩展器(EPE)。EPE元件通常可以 分为反射光栅类型和衍射光栅类型。本发明聚焦于，在其它申请中，用于 HMD和NED的光学系统的设计和制造。大视场(FOV)，大出射光瞳扩展 器(EPE)和紧凑性在本发明中是主要关注点，其通过照明和成像光学器件 的紧凑设计以及反射型波导作为EPE的使用来实现。

现有技术中，以NED的光学系统举例，其中通常包括照明设备(光源)、 用于成像的各光学器件和光学组合器。照明设备中，微显示器可以通过例如 有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)面板的有源显示器 来提供图像，或者通过不同形式的空间光调制器(Spatial Light Modulator， SLM)照明的方式来间接提供图像，其所显示像素可以通过成像的光学器件 被成像到无穷远，随后再通过光学组合器传输到观察者的眼睛。传统的光学 组合器会随着其视场角(Field of View，FOV)的提升而使得其硬件设备变得 更庞大和笨重，并且同时会造成设备的眼动框(Eye Motion Box，EMB)变 得窄小，这样会影响到使用者佩戴和观看的舒适性。现有技术中已经开始就 上述问题进行了诸多研究，但是这些研究中实现的硬件设备均不够紧凑，无 法满足HMD或者NED的要求，并且这些硬件设备的实现均需要非常复杂的 设计和制造过程。

发明内容

根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种成像显示系统的技术方案， 旨在实现更为小型紧凑的应用于增强现实的光学系统，为使用者提供更大的 视场角和眼动框。

上述技术方案具体包括：

一种成像显示系统，应用于增强现实技术中；其中，于所述成像显示系 统中设置一包括偏振分光器的光学引擎模块，用于将入射的光源区分为两类 偏振光并同时从所述光学引擎模块的出射面射出；