[发明专利]一种3D近眼显示装置及方法

权利要求书

1.一种3D近眼显示装置，其特征在于：包括依次连接的能够形成3D实像的集成成像单元、第一偏振分光棱镜、双胶合镜、第二偏振分光棱镜、耦合棱镜和波导阵列基片；

所述集成成像单元的出射端与所述第一偏振分光棱镜的入射端相连，所述第一偏振分光棱镜的出射端与所述双胶合镜的入射端相连，所述双胶合镜的出射端与所述第二偏振分光棱镜的入射端相连，所述第二偏振分光棱镜的出射端与所述耦合棱镜的入射端相连，所述耦合棱镜的出射端与所述波导阵列基片的入射端相连；

所述第二偏振分光棱镜还分别与第一凹面镜和第二凹面镜相连，所述第一凹面镜和所述第二凹面镜平行设置于所述第二偏振分光棱镜的两个端面上，所述第一凹面镜、所述第二凹面镜与所述第二偏振分光棱镜的连接面分别与所述双胶合镜、所述耦合棱镜与所述第二偏振分光棱镜的连接面垂直；

所述第一凹面镜与所述第二偏振分光棱镜之间、所述第二凹面镜与所述第二偏振分光棱镜之间均设置四分之一波片。

2.根据权利要求1所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述集成成像单元包括依次相连的LCoS微显示器和微透镜阵列。

3.根据权利要求1所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述第一偏振分光棱镜处还设置LED匀光系统。

4.根据权利要求1所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述波导阵列基片包括五个波导基片，所述波导基片的倾角为25.5°，所述波导基片的厚度为2mm。

5.根据权利要求2所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述LCoS微显示器包括0.26英寸的LCoS显示屏，所述LCoS微显示器的影像像元单位尺寸为4.5μm。

6.根据权利要求2所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述微透镜阵列的单元尺寸为45μm。

7.根据权利要求4所述的3D近眼显示装置，其特征在于：所述波导基片的斜面处镀偏光膜。

8.一种3D近眼显示方法，应用权利要求1-7任意一项所述的3D近眼显示装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、集成成像单元形成3D实像，经过第一偏振分光棱镜，从第一偏振分光棱镜射出与入射面垂直的p光；

步骤二、从第一偏振分光棱镜出射的p光通过双胶合镜进入第二偏振分光棱镜，在第二偏振分光棱镜的斜面处无法透过，继而反射到第一凹面镜，第一凹面镜与第二偏振分光棱镜之间设置四分之一波片，p光线反射回到第二偏振分光棱镜的斜面处时转换为与入射面平行的s光，从而透过第二偏振分光棱镜的斜面；

步骤三，透过第二偏振分光棱镜斜面的s光经过第二偏振分光棱镜和第二凹面镜之间的四分之一波片，被第二凹面镜反射回第二偏振分光棱镜的斜面处转换为p光；

步骤四，转换为p光后，继续被反射到耦合棱镜，进入波导阵列基片，实现扩展出瞳，进入观测者视野。