[发明专利]一种大视场紧凑型近眼显示装置

说明书

本发明公开了一种大视场紧凑型近眼显示装置，包括：自发光LCOS模块、光机模块、耦入三角棱镜、波导片和耦出模块；自发光LCOS模块包括装配有白光LED的LCOS显示器，光机模块包括线性偏振片、PBS、第一四分之一波片、凹面反射镜、第二四分之一波片和凸面反射镜；光机模块的入射面与自发光LCOS模块平行，波导片的上端面与下端面平行，且与耦入三角棱镜的出射面形成第一预设夹角；耦出模块包括基于角度复用技术制作的彩色复用体全息光栅，耦出模块贴合于波导片的上端面，用于耦出经波导片传输的偏振光。本发明利用基于角度复用技术制作的复用彩色体全息光栅作为光耦出装置，大大增加了人眼观察的动态范围，从而扩展视场。

技术领域

本发明涉及近眼装置技术领域，尤其涉及一种大视场紧凑型近眼显示装置。

背景技术

近眼显示装置提供了传统显示设备不具有的与真实环境无障碍的实时实地交互的功能，从而给用户带来了全新的视觉体验，因此被广泛应用于各个领域。近眼显示中首要的问题就是如何减少显示设备的体积和重量，并提供足够的信息量、视场角，实现设备轻便化和高空间分辨率、高角分辨率的近眼三维呈现效果。

全息波导将波导的全反射特性和全息光栅的衍射特性相结合，可实现大视场、大出瞳图像输出，从而被应用于新一代头盔显示系统，而且其具有整体质量和体积更为紧凑的优点。

但是由于体全息光栅对波长及角度的选择性，大大限制了全息波导的动态视场范围。

发明内容

本发明目的在于，提供一种大视场紧凑型近眼显示装置，利用基于角度复用技术制作的复用彩色体全息光栅作为光耦出装置实现在多角度通道处获取三维虚拟物体图像信息，大大增加了人眼观察的动态范围，从而扩展视场，以解决由于体全息光栅对波长及角度的选择性，大大限制了全息波导的动态视场范围的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种大视场紧凑型近眼显示装置，包括：自发光LCOS模块、光机模块、耦入三角棱镜、波导片和耦出模块；

所述自发光LCOS模块包括装配有白光LED的LCOS显示器，所述LCOS显示器出射的光携带有三维虚拟物体图像信息的衍射图像光；所述光机模块的入射面与所述自发光LCOS模块平行，所述耦入三角棱镜的入射面为所述耦入三角棱镜的第一长边，所述第一长边与所述光机模块的出射面平行并胶合，所述耦入三角棱镜的出射面为所述耦入三角棱镜的第二长边，所述第二长边与所述波导片的入射端面胶合，所述波导片的上端面与下端面平行，且与所述耦入三角棱镜的出射面形成第一预设夹角；所述耦出模块贴合于所述波导片的上端面，用于耦出经所述波导片传输的偏振光。

在某一个实施例中，所述LED包括R、G和B三色光源。

在某一个实施例中，还包括控制器，所述控制器用于控制所述LED分时点亮R、G和B三色光源，以实现彩色照明。

在某一个实施例中，所述光机模块包括线性偏振片、PBS、第一四分之一波片、凹面反射镜、第二四分之一波片和凸面反射镜；所述线性偏振片、所述凹面反射镜以及所述凸面反射镜分别平行胶合于所述PBS的不同端面上，所述线性偏振片和所述PBS的胶合面、所述凹面反射镜和所述PBS的胶合面分别与所述耦入三角棱镜和所述PBS的胶合面垂直，所述凸面反射镜和所述PBS的胶合面与所述耦入三角棱镜和所述PBS的胶合面平行；

所述第一四分之一波片设置在所述凹面反射镜与所述PBS之间；所述第二四分之一波片设置在所述凸面反射镜与所述PBS之间；所述PBS的出射面与所述耦入三角棱镜的入射面胶合。

在某一个实施例中，所述耦出模块包括基于角度复用技术制作的彩色复用体全息光栅。

本发明实施例还可提供一种基于角度复用技术制作的彩色复用体全息光栅制备方法，应用于上述的大视场紧凑型近眼显示装置，所述方法包括：