[发明专利]纳米镜片、近眼显示方法及近眼显示装置

说明书

本发明涉及纳米镜片、近眼显示方法及近眼显示装置。所述纳米镜片包括：纳米结构；以及作为所述纳米结构的载体的镜片基底，其中，所述纳米结构呈排布在所述镜片基底上的纳米光栅的形式，所述纳米光栅成夹角分布并且包括用于接收来自微投影系统的图像的入射纳米光栅以及用于向人眼前方出射耦合图像的出射纳米光栅。

技术领域

本发明涉及近眼显示技术领域；具体地说，本发明涉及一种纳米镜片，并进一步涉及一种近眼显示方法及一种近眼显示装置。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术的发展，近眼显示设备得到快速发展，例如谷歌的Google Glass和微软的Hololens。增强现实的近眼显示在一只眼睛或两只眼睛的视野范围内创建虚拟图像，使虚拟图像与现实景象融合、交互。传统的光学波导元件耦合图像光进入人眼，包括使用棱镜、反射镜、半透半反光波导、全息及衍射光栅。波导显示系统是利用全反射原理实现光波传输，结合衍射元件，实现光线的定向传导，进而将图像光导向人眼，使用户可以看到投影的图像。

US008014050B2公开了一种用于三维显示或光开关的光学全息相位板。所描述相位板包含一个体衍射光栅结构和一种光敏材料。通过电极阵列可控制单个像素单元的衍射效率和位相延迟，从而实现光场相位的快速调控。然而这种利用电极阵列实现相位调控的方法遇到了单个像素难以微小化的制约，其显示效果难以满足当前消费者对显示精细度和舒适度的要求。

CN201620173623.3提出一种近眼显示系统及头戴显示设备，光源向导光系统输入照明光束，导光系统将光束进行传输扩展照射到图像显示系统所显示的全息图，以透射方式激活全息图。

WO2016204916提出一种混合显示系统。利用两个投影系统在人眼视窗内形成两个虚拟景象。一个投影系统实现宽视角，但将导致低亮度和低分辨率；另一个投影系统实现窄视角，却可以实现高亮度和高分辨率。通过两个投影系统的组合形成大视场角的增强现实近眼显示。这种混合投影方法实现的宽视场虚拟景象仅在小范围内成清晰图像，无法同时兼顾视场角、清晰度和亮度。

发明内容

本发明的一个方面的目的在于提供一种改进的纳米镜片。

本发明的另一个方面的目的在于提供一种改进的近眼显示方法及近眼显示装置。

为了实现前述目的，本发明的第一方面提供了一种纳米镜片，其中，所述纳米镜片包括：

纳米结构；以及

作为所述纳米结构的的载体的镜片基底，

其中，所述纳米结构呈排布在所述镜片基底上的纳米光栅的形式，所述纳米光栅成夹角分布并且包括用于接收来自微投影系统的图像的入射纳米光栅以及用于向人眼前方出射耦合图像的出射纳米光栅。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米结构位于所述镜片基底的表面或内部。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米结构为单层结构或多层层叠结构。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米光栅的表面覆有与所述镜片基底的折射率不同的透明介质层。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述镜片基底是多弯曲结构、弧形结构、长条结构、梯型结构或者自由曲面结构。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米结构由多组结构单元构成，每组结构单元包括红色单元像素、绿色单元像素和蓝色单元像素，分别用于对应传输相应的颜色图像光线。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述镜片基底包括一组或多组纳米结构，其适于与一组或多组微投影系统耦合，实现视场拼接。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米结构呈离轴菲涅尔透镜结构。

可选地，在如前所述的纳米镜片中，所述纳米结构包括三个区域：