本發(fā)明涉及一種頭戴式顯示器件，該器件利用波導(dǎo)系統(tǒng)傳遞圖像于佩戴者眼前，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前市面上近眼顯示裝置(googleglass等)為單輸入單輸出結(jié)構(gòu)，大多只能實(shí)現(xiàn)單目顯示，而可實(shí)現(xiàn)雙目的近眼顯示裝置(sonysed-e1、hololens等)則為雙輸入雙輸出結(jié)構(gòu)，需要兩套微顯示器件分別提供左右雙目的圖像，該方案制作成本高，且大大增加了近眼顯示裝置的重量。因此，如何解決單個(gè)微顯示器件實(shí)現(xiàn)近眼雙目顯示成為要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是如何提供一種高效率以及單輸入雙輸出的近眼雙目顯示裝置，同時(shí)避免傳統(tǒng)裝置存在的成本高、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種近眼雙目顯示裝置，包括微顯示器、準(zhǔn)直透鏡、波導(dǎo)、輸入端全息光柵、左輸出端全息光柵和輸出端全息光柵；

所述微顯示器位于波導(dǎo)的下表面的下方，所述輸入端全息光柵位于波導(dǎo)內(nèi)部或表面，左輸出端全息光柵和輸出端全息光柵位于波導(dǎo)的內(nèi)部或表面；

準(zhǔn)直透鏡位于微顯示器和波導(dǎo)之間或位于波導(dǎo)下表面；

所述微顯示器用于輸出二維基元圖像，所述二維基元圖像通過(guò)輸入端全息光柵反射型全息光柵進(jìn)入波導(dǎo)中；在波導(dǎo)中經(jīng)全反射到達(dá)左輸出端全息光柵和輸出端全息光柵，其中一部分光經(jīng)輸出端全息光柵耦合輸出進(jìn)入觀察者右眼；另一部分光返回輸入端全息光柵發(fā)生布拉格衍射進(jìn)入波導(dǎo)，向相反的方向全反射傳播；光束進(jìn)入位于左輸出端全息光柵，最終被衍射進(jìn)入觀察者左眼。

優(yōu)選的，準(zhǔn)直透鏡起到將微顯示器各像素點(diǎn)的發(fā)散光變?yōu)槠叫泄獾淖饔?；輸入端全息光柵將入射平行光耦合進(jìn)波導(dǎo)，且具有將入射光等分為兩束光束的功能，輸出端全息光柵具有將兩束光束分別耦合進(jìn)左右眼的功能，左輸出端全息光柵和輸出端全息光柵對(duì)稱(chēng)放置，實(shí)現(xiàn)消除系統(tǒng)色差的效果。

優(yōu)選的，所述輸入輸出端全息光柵包括表面浮雕光柵和體全息光柵。

優(yōu)選的，所述微顯示器放置于準(zhǔn)直透鏡的焦距處。

優(yōu)選的，所述輸入端全息光柵位于波導(dǎo)內(nèi)部或表面，正對(duì)微顯示器。

優(yōu)選的，所述輸入端全息光柵為反射型全息光柵或透射型全息光柵。

優(yōu)選的，準(zhǔn)直透鏡包括雙膠合透鏡，可調(diào)焦距的透鏡組合。

優(yōu)選的，所述波導(dǎo)為平板波導(dǎo)。

優(yōu)選的，所述波導(dǎo)厚度為1mm-5mm,波導(dǎo)材料為透明的光學(xué)玻璃或者光學(xué)有機(jī)聚合物材料。

優(yōu)選的，輸入端全息光柵、左輸出端全息光柵和輸出端全息光柵厚度分別為1um-50um，材料為鹵化銀、重鉻酸鹽明膠、光致聚合物、光折變晶體中的任一種，光學(xué)透過(guò)率大于50％，化學(xué)和熱穩(wěn)定性良好。

有益效果：本發(fā)明的近眼雙目顯示裝置，通過(guò)引入一種特殊的全息光柵波導(dǎo)結(jié)構(gòu)解決技術(shù)背景中所述的成本高、重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一體化近眼雙目顯示；同時(shí)引入波導(dǎo)這一光學(xué)元件，實(shí)現(xiàn)大出瞳近眼雙目顯示。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的近眼雙目顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1提供的方案對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例2提供的方案對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例3提供的方案對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中有：微顯示器1、準(zhǔn)直透鏡2、輸入端全息光柵3、波導(dǎo)4、左輸出端全息光柵5、輸出端全息光柵6、全息光柵7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“側(cè)面”等指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了描述本發(fā)明或簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或部件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種近眼雙目顯示裝置，包括微顯示器1、準(zhǔn)直透鏡2、波導(dǎo)4、輸入端全息光柵3、左輸出端全息光柵5和輸出端全息光柵6；

所述微顯示器1位于波導(dǎo)4的下表面的下方，所述輸入端全息光柵3位于波導(dǎo)4內(nèi)部或表面，左輸出端全息光柵5和輸出端全息光柵6位于波導(dǎo)4的內(nèi)部或表面；準(zhǔn)直透鏡2位于微顯示器1和波導(dǎo)4之間或位于波導(dǎo)4下表面；

所述微顯示器1用于輸出二維基元圖像，所述二維基元圖像通過(guò)輸入端全息光柵3反射型全息光柵進(jìn)入波導(dǎo)4中；在波導(dǎo)4中經(jīng)全反射到達(dá)左輸出端全息光柵5和輸出端全息光柵6，其中一部分光經(jīng)輸出端全息光柵6耦合輸出進(jìn)入觀察者右眼；另一部分光返回輸入端全息光柵3發(fā)生布拉格衍射進(jìn)入波導(dǎo)，向相反的方向全反射傳播；光束進(jìn)入位于左輸出端全息光柵5，最終被衍射進(jìn)入觀察者左眼。

準(zhǔn)直透鏡2起到將微顯示器1各像素點(diǎn)的發(fā)散光變?yōu)槠叫泄獾淖饔?；輸入端全息光?將入射平行光耦合進(jìn)波導(dǎo)4，且具有將入射光等分為兩束光束的功能，輸出端全息光柵3具有將兩束光束分別耦合進(jìn)左右眼的功能，左輸出端全息光柵5和輸出端全息光柵6對(duì)稱(chēng)放置，實(shí)現(xiàn)消除系統(tǒng)色差的效果。

所述輸入輸出端全息光柵3包括表面浮雕光柵和體全息光柵。

所述微顯示器1放置于準(zhǔn)直透鏡2的焦距處。

所述輸入端全息光柵3位于波導(dǎo)4內(nèi)部或表面，正對(duì)微顯示器1。

所述輸入端全息光柵3為反射型全息光柵或透射型全息光柵。

所述準(zhǔn)直透鏡2包括雙膠合透鏡，可調(diào)焦距的透鏡組合。

所述波導(dǎo)4為平板波導(dǎo)。

所述波導(dǎo)4厚度為1mm-5mm,波導(dǎo)材料為透明的光學(xué)玻璃或者光學(xué)有機(jī)聚合物材料。

輸入端全息光柵3、左輸出端全息光柵5和輸出端全息光柵6厚度分別為1um-50um，材料為鹵化銀、重鉻酸鹽明膠、光致聚合物、光折變晶體中的任一種，光學(xué)透過(guò)率大于50％，化學(xué)和熱穩(wěn)定性良好。

實(shí)施例1中，如圖2所示，所述微顯示器1用于發(fā)射包含二維圖像信息的光束，所述光束具有一定的發(fā)散角，經(jīng)過(guò)雙膠合透鏡2準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄馐?，所述平行光束進(jìn)入位于波導(dǎo)4內(nèi)部的輸入端反射型全息光柵3，被耦合進(jìn)入波導(dǎo)4發(fā)生全反射，到達(dá)輸出端反射型全息光柵5，一部分光發(fā)生布拉格衍射被耦合進(jìn)入觀察者右眼；另一部分光被衍射返回輸入端反射型全息光柵3發(fā)生第二次布拉格衍射，所述光束在波導(dǎo)4中向左全反射傳播，最終到達(dá)位于波導(dǎo)4上表面的輸出端全息光柵6，所述輸出端全息光柵6將光束衍射進(jìn)入觀察者左眼。

實(shí)施例2中，如圖3所示，所述微顯示器1用于發(fā)射包含二維圖像信息的光束，所述光束具有一定的發(fā)散角，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡組2準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄馐?，所述平行光束進(jìn)入位于波導(dǎo)4內(nèi)部的輸入端反射型全息光柵3，一部分光被耦合進(jìn)入波導(dǎo)4發(fā)生兩次全反射，到達(dá)位于波導(dǎo)4下表面的輸出端全息光柵6發(fā)生布拉格衍射，所述全息光柵7將光束耦合進(jìn)入觀察者右眼；另一部分光在波導(dǎo)4中發(fā)生一次全反射,到達(dá)位于波導(dǎo)上表面的輸入端反射型全息光柵5，被衍射返回輸入端反射型全息光柵3發(fā)生第二次布拉格衍射，所述光束在波導(dǎo)4中向左全反射傳播，最終到達(dá)位于波導(dǎo)4下表面的輸出端全息光柵6，所述輸出端全息光柵6將光束衍射進(jìn)入觀察者左眼。

實(shí)施例3中，如圖4所示，所述輸入端全息光柵3為透射型全息光柵，位于波導(dǎo)4輸入端的下表面，所述輸入端全息光柵5為反射型全息光柵，位于波導(dǎo)4輸入端的內(nèi)部。所述輸出端全息光柵6和全息光柵7皆為透射型全息光柵，位于波導(dǎo)4的輸出端下表面。

實(shí)施例3中的工作原理同實(shí)施例1和實(shí)施例2中是一樣的，因此不再贅述。

上述實(shí)施例的近眼雙目顯示裝置具有單輸入雙輸出的效果。

上述實(shí)施例中，全息光柵采用反射型或透射型不固定，需結(jié)合微顯示器1、全息光柵在波導(dǎo)中的位置確定。

以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。