一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，近眼显示系统包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和第一凹面反射镜，分光组件包括M*N个输出端，每个输出端设置有一个光开关，扫描光纤阵列包括M*N个光纤束，M*N个光纤束与M*N个输出端一一相连，M和N为大于等于2的正整数；激光光源发出的激光经过分光组件时，被分成M*N个光束，分光组件中处于开启状态的光开关对应的输出端输出的光束通过扫描光纤阵列后，被第一凹面反射镜反射至人眼。由于每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制。
【专利说明】
一种近眼显示系统、虚拟现实设备和増强现实设备
技术领域
[0001]本发明涉及虚拟现实领域和增强现实领域，尤其涉及一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备。
【背景技术】
[0002]虚拟现实(英文:Virtual Reality；简称:VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户带来超越真实生活环境的感官体验。在视觉方面而言，虚拟现实技术利用计算机设备生成虚拟场景的图像，并通过光学器件将图像光线传递到人眼，使得用户能够在视觉上能够完全感受该虚拟场景。
[0003]增强现实(英文:Augmented Reality;简称:AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机系统识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。
[0004]现有的虚拟现实设备或者增强现实设备一般通过光学透镜将虚拟图像的光线会聚到用户的瞳孔中，对人眼观察的位置有较严格的限制。在用户的瞳孔位置发生变化时，例如用户的眼球转动，或者两个瞳距不同的用户先后使用同一个增强现实设备的时候，需要用户对增强现实设备的瞳距调节，或者由增强现实设备自动进行瞳距调节，但目前这两者的精度都不高，会导致虚拟图像的光线无法全部进入人眼，从而使得增强现实设备无法向用户发送虚拟图像，或者发送的虚拟图像的效果不佳，继而无法给用户以良好的增强现实体验。
[0005]因此，现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，解决现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题，增加了虚拟现实技术或增强现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术或增强现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。
[0007]为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和第一凹面反射镜，所述分光组件包括M*N个输出端，每个输出端设置有一个光开关，所述扫描光纤阵列包括M*N个光纤束，所述M*N个光纤束与所述M*N个输出端一一相连，M和N为大于等于2的正整数；
[0008]所述激光光源发出的激光经过所述分光组件时，被分成M*N个光束，所述分光组件中处于开启状态的光开关对应的输出端输出的光束通过所述扫描光纤阵列后，被所述第一凹面反射镜反射至人眼。
[0009]可选地，所述M*N个光纤束的出射面为曲面。
[0010]可选地，所述激光光源包括三色激光生成单元、合光单元、耦合单元和光纤;所述三色激光发生单元用于发出三色激光;所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理;所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递所述耦合单元耦合的激光。
[0011]可选地，所述分光组件包括1*N型的I个第一光分路器和1*M型的N个第二光分路器，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述N个第二光分路器与所述第一光分路器的N个出射端相连。
[0012]可选地，所述近眼显示系统包括K个激光光源，所述分光组件包括1*J型的K个第三光分路器和1*M型的N个第二光分路器，所述K个第三光分路器与所述K个激光光源一一相连，所述N个第二光分路器与所述K个第三光分路器对应的N个出射端一一相连，J = N/K，K和J为正整数。
[0013]可选地，所述近眼显示系统还包括第二凹面反射镜和平面反射镜，所述第二凹面反射镜设置于所述分光组件的出射光路上，所述平面反射镜设置于所述凹面反射镜的出射光路上，且所述平面反射镜设置于所述第一凹面反射镜的入射光路上。
[0014]可选地，所述扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，所述M*N个二维扫描器与所述M*N个光纤束一一相连，所述二维扫描器用于控制与之相连的光纤束进行扫描。
[0015]本发明实施例第二方面提供了一种虚拟现实设备，其特征在于，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼。
[0016]可选地，所述第一凹面反射镜为全反射镜，所述近眼显示系统还包括挡光结构，所述挡光结构设置于所述第一套近眼显示系统和所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜上远离人眼的一侧。
[0017]本发明实施例第三方面提供了一种增强现实设备，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼;所述第一套近眼显示系统和所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜为可透可反镜，外界环境光线通过所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜进入人的左眼，并通过所述第二套近眼显示系统的第一凹面反射镜进入人的右眼。
[0018]本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点:
[0019]1、由于激光光源发出的激光经过分光组件的M*N个输出端后，再经过M*N个光纤束后被第一凹面反射镜反射至人眼，每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。
[0020]2、由于扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，并通过二维扫描器控制与之相连的光纤束进行扫描，所以能够提供分辨率更高的虚拟图像，从而向用户提供更细腻、更清晰的视觉体验。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图:
[0022]图1为激光扫描视网膜成像的原理图；
[0023]图2为本实施例提供的近眼显示系统的第一种实现方式的结构示意图；
[0024]图3为本实施例提供的激光光源的结构示意图；
[0025]图4A和图4B为本实施例提供的近眼显示系统中分光组件的两种实现方式的示意图；
[0026]图5为本实施例提供的近眼显示系统的第二种实现方式的示意图；
[0027]图6是本实施例提供的扫描光纤阵列中二维扫描器与光纤束相连的结构示意图；
[0028]图7为本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的结构示意图；
[0029]图8为本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]在介绍本发明实施例中的技术方案之前，先介绍一下激光扫描成像的技术原理，请参考图1，图1为激光扫描视网膜成像的原理图，如图1所示，101为激光发生器，102为二维扫描装置，103为人眼的视网膜。
[0032]为方便介绍，以成像的图像的分辨率为5*5为例，在二维扫描装置当前的方向对准白色的像素点时，激光发生器发出白色的激光，并通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，即实现了对该像素点的扫描;在二维扫描装置的下一个位置，若二维扫描装置的方向对准黑色的像素点时，激光发生器发出对应的黑色的激光，通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，或者不发出激光，即实现了对该像素点的扫描，以此类推，即能够实现整个图像的扫描，这样，通过人眼的视觉暂留现象，就能够在人眼的视网膜上呈现出一幅完整的图像，如图1所示，最后能够在人眼中形成一个汉字“王”。在实际应用中，通过激光发生器发出不同颜色的激光，例如可以通过耦合多个单色激光的方式来发出不同颜色的激光，并且完整地扫描出待显示的图像，从而能够在人眼中形成丰富多彩的图像，在此就不再赘述了。
[0033]需要说明的是，黑色的激光是指在预设的颜色编码模式下对应的编码值，例如，在RGB颜色模式下，黑色的RGB值为(O，O，O)。
[0034]请参考图2，图2为本实施例提供的近眼显示系统的第一种实现方式的结构示意图，如图2所示，该近眼显示系统包括激光光源261、分光组件262、扫描光纤阵列263和第一凹面反射镜264，分光组件262包括M*N个输出端，每个输出端设置有一个光开关，扫描光纤阵列263包括M*N个光纤束，M*N个输出端与M*N个光纤束——相连，M和N为大于等于2的正整数;每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中；
[0035]如图2所示，激光光源261发出的激光经过分光组件262后，被分成M*N个光束，分光组件262中处于开启状态的光开关对应的输出端输出的光束通过扫描光纤阵列263后，被第一凹面反射镜反射至人眼。
[0036]可以看出，由于激光光源261发出的激光经过分光组件262的M*N个输出端后，再经过M*N个光纤束后被第一凹面反射镜反射至人眼，每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。
[0037]在具体实施过程中，为了避免近眼显示系统因保证光束宽度而带来的体积增大，所以光纤束的出射端面可以为曲面，提高光纤束的数值孔径，从而能够在短距离的条件下使得光束达到所需的宽度，并且能够增大近眼显示系统的出瞳。
[0038]在具体实施过程中，激光光源261包括三色激光生成单元、合光单元、親合单元和光纤;三色激光发生单元用于发出三色激光;合光单元设置于三色激光生成单元的出射光路上，合光单元用于对三色激光进行合束处理;耦合单元设置于合光单元的出射光路上，耦合单元用于将合光单元出射的激光耦合至光纤中；光纤与耦合单元相连，光纤用于传递耦合单元親合的激光。
[0039]请参考图3，图3为本实施例提供的激光光源261的结构示意图，如图3所示，激光光源261可以包括红色发光单元2011、绿色发光单元2012、蓝色发光单元2013，以及第一滤波片2014和第二滤波片2015，第一滤波片2014能够反射红色光线且透射蓝色光线和绿色光线，第二滤波片2015能够反射蓝色光线且透射绿色光线，这样，通过第一滤波片2014和第二滤波片2015，即能够将红色发光单元2011、蓝色发光单元2012和绿色发光单元2013各自生成的光线耦合到一起，同时，通过分别控制红色发光单元2011、蓝色发光单元2012和绿色发光单元2013输出的能量，即能够控制耦合后的光线的颜色。
[°04°]在具体实施过程中，可以在第一滤波片2014和第二滤波片2015上镀上选用二氧化硅(化学式:S12)和五氧化二钽(化学式:Ta2O5)等材料形成的薄膜，使得第一滤波片2014能够反射红色激光且透射蓝色激光和绿色激光，且第二滤波片2015能够反射蓝色激光且透射绿色激光，在此就不再赘述了。
[0041]在具体实施过程中，每一个发光单元都可以采用对应的发光二极管或者半导体激光器发出对应的光线，例如砷化镓二极管能够发出红光，磷化镓二极管能够发出绿光，氮化镓二极管能够发出蓝光，等等。在另一实施例中，激光光源261中各个发生单元的颜色可以根据实际需要进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。
[0042]请继续参考图3，在本实施例中，激光光源261还包括光纤耦合组件2016和光纤2017，光纤耦合组件2016用于将发光二极管光源或半导体激光器光源发出的光线耦合后至光纤2017中。
[0043]在具体实施过程中，请参考图4A，图4A为本实施例提供的近眼显示系统中分光组件262的第一种实现方式的示意图，如图4A所示，分光组件262包括1*N型的I个第一光分路器2621和1*M型的N个第二光分路器2622，第一光分路器2621的入射端与激光光源261的出射端相连，N个第二光分路器2622与第一光分路器2621的N个出射端相连，这样，分光组件262 S卩具有了 M*N个光纤束。
[0044]需要说明的是，1*N型是指该光分路器具有I个入口，N个出口，后续1*M型或1*J型保持一致，在此就不再赘述了。
[0045]在具体实施过程中，请参考图4B，图4B为本实施例提供的近眼显示系统中分光组件262的第二种实现方式的示意图，如图4B所示，激光光源261包括K个出射端，分光组件262包括1*J型的K个第三光分路器2623和1*M型的N个第二光分路器，K个第三光分路器2623与K个出射端一一相连，N个第二光分路器与K个第三光分路器2623对应的N个出射端一一相连，J = N/K，J为正整数，K为大于等于2的正整数。
[0046]分光组件262采用图4B所示的第二种实现方式，能够减少分光组件262分光的层次，避免了近眼显示系统的体积增大，当然，可以预见的是，在这一方式下，由于激光光源261增加了输出端，例如通过多增加几个激光发生器的方式，所以成本会在一定程度上增加，在此就不再赘述了。
[0047]在实际应用中，由光分路器的原理可知，以1*N型的第一光分路器为例，I束光进入光分路器后，每次只能够被分为两束，这样依次分下去，最后获得N束，层次较多，体积较大，这样，通过将激光光源261的出射端的数量设置为大于等于2个，分光组件262采用图4B所示的第二种实现方式，则能够明显减少分光组件262所占用的体积，使得近眼显示系统能够满足“轻薄”的要求。
[0048]在本实施例中，由于近眼显示系统中的分光组件262具有M*N个出射端，也即其能够提供的虚拟图像的分辨率为M*N，也即其提供的每帧虚拟图像包括M*N个像素点，这样，在向用户提供虚拟图像的时候，以近眼显示系统包括一个激光光源261为例，第一种方式可以利用光开关，依次控制M*N个出射端发出对应的光束，这样，即完成了 M*N个像素点的扫描，第二种方式可以利用光开关，控制虚拟图像上相同颜色的像素点对应的出射端输出对应的光束，直到虚拟图像上所有的像素点显示完成，这样也完成了 M*N个像素点的扫描，通过这两种扫描方式，根据人眼的暂留效应，用户都能够看到近眼显示系统展示的虚拟图像。与第一种方式相比，第二种方式能够在更短的时间内完成对M*N个像素点的扫描，相当于提高了近眼显示系统的刷新率。
[0049]当然，在近眼显示系统包括多个激光光源261时，每个激光光源261只对应分光组件262中M*N个出射端的一部分，这样，在保持激光光源261的发光频率不变的情况下，能够比上述的第二种方式在更短的时间内完成对M*N个像素点的扫描，相当于进一步提高了近眼显示系统的刷新率。
[0050]在实际应用中，本领域所属的技术人员能够根据实际情况，选择合适的方式来完成M*N个像素点的扫描，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。
[0051]在具体实施过程中，请继续参考图5，图5为本实施例提供的近眼显示系统的第二种实现方式的示意图，如图5所示，近眼显示系统还包括第二凹面反射镜265和平面反射镜266，第二凹面反射镜265设置于分光组件262的出射光路上，平面反射镜266设置于凹面反射镜的出射光路上，且平面反射镜设置于第一凹面反射镜264的入射光路上。
[0052]可以看出，图5所示的第二种实现方式通过反射的方式增加了光路，使得近眼显示系统的出瞳直径进一步增大，也使得近眼显示系统的结构更加多样，从而能够适用于更多的应用场景，在此就不再赘述了。
[0053]当然，在其他实施例中，本领域所属的技术人员还能够根据本实施例的介绍，采用其他合适的结构来增加光路，以满足实际情况的需要，在此就不再赘述了。
[0054]在具体实施过程中，本实施例中扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，M*N个二维扫描器与M*N个光纤束相连，请参考图6，图6是本实施例提供的扫描光纤阵列263中二维扫描器与光纤束相连的结构不意图，如图6所不，该扫描光纤阵列263中光纤束2631设置在二维扫描器2632中，二维扫描器2632即能够控制与之相连的光纤束2631进行扫描。在这样的情况下，将扫描光纤阵列263中M*N个光纤束2631之间的距离设置为合适的数值，再通过二维扫描器2632控制与之相连的光纤束2631进行扫描，即能够提供分辨率更高的虚拟图像，从而向用户提供更细腻、更清晰的视觉体验，例如，每个二维扫描器2632能够控制与之相连的光纤束2631进行3*3这样一个矩阵的扫描，则近眼显示系统提供的虚拟图像的最大分辨率为3M*3N，在此就不再赘述了。
[0055]当然，在实际应用中，如图6所示，扫描光线阵列还包括准直镜组2633和封装壳体2634，准直镜组2633设置于光纤束2631的出射端，准直镜组2633用于对光纤束2631出射的激光进行准直处理，封装壳体2634的空腔用于容置光纤束2631、二维扫描器2632和准直镜组2633，在此就不再赘述了。
[0056]在实际应用中，二维扫描器2632例如可以是锆钛酸铅压电陶瓷(又称为PZT压电陶瓷)等等，在此不做限制。
[0057]通过上述部分可以看出，由于激光光源261发出的激光经过分光组件262的M*N个输出端后，再经过M*N个光纤束后被第一凹面反射镜反射至人眼，每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。
[0058]进一步地，由于扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，并通过二维扫描器2632控制与之相连的光纤束2631进行扫描，所以能够提供分辨率更高的虚拟图像，从而向用户提供更细腻、更清晰的视觉体验。
[0059]在实际应用中，实施例六提供的近眼显示系统能够应用于虚拟现实设备或增强现实设备上，在接下来的部分中，将介绍将近眼显示系统应用于虚拟现实设备或增强现实设备的具体实现过程。
[0060]首先，介绍将本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的具体实现过程。
[0061 ]请参考图7，图7为本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的结构示意图，如图7所示，该虚拟现实设备包括两套如前述部分介绍的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统291出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统292出射的光线进入人的右目艮，这样，就能够向用户提供虚拟现实的内容，例如可以是场景展示、视频、游戏内容等等，在此就不再赘述了。
[0062]当然了，通过第一套近眼显示系统291和第二套近眼显示系统292在同一时间显示的两帧图像，可以是具有一定视差的图像，这样，向用户提供的虚拟现实的内容具有3D效果，能够提高用户体验。
[0063]在具体实施过程中，为了保证虚拟现实设备的用户体验，需要避免外界环境光线的干扰，在本实施例中，第一套近眼显示系统291和第二套近眼显示系统292中的第一凹面反射镜为全反射镜，例如可以是在第一凹面反射镜上远离人眼的一侧涂覆的全反射膜层，全反射膜层例如可以是由铝、银、金或铜等组成的金属膜，也可以说由一氧化硅、氟化镁、二氧化硅或三氧化二铝等组成的电解质膜层，或者是二者的结合，在此不做限制。
[0064]同时，虚拟现实设备还包括挡光结构293，挡光结构293设置于第一套近眼显示系统291和第二套近眼显示系统292的水平扩展波导上远离人眼的一侧。在实际应用中，挡光结构可挡光片等结构，在此就不再赘述了。
[0065]在实际应用中，还可以将虚拟现实设备中的近眼显示系统设置在不透光的外壳中，也能够实现避免外界环境光线的干扰的效果，在此就不再赘述了。
[0066]在实际使用本实施例提供的虚拟现实设备的过程中，由于第一套近眼显示系统291和第二套近眼显示系统292提供的出瞳直径都较大，所以减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验的缺陷。
[0067]然后，在通过上述部分，介绍完本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的具体实现过程之后，在接下来部分中，将介绍本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的具体实现过程。
[0068]请参考图8，图8为本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的结构示意图，如图8所示，该增强现实设备包括两套如本实施例介绍的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统301出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统302出射的光线进入人的右目艮；外界环境光线通过第一套近眼显示系统301的第一凹面反射镜进入人的左眼，并通过第二套近眼显示系统302的第一凹面反射镜进入人的右眼，这样，近眼显示系统提供的图像和外界环境光线形成的图像就叠加在一起，从而能够向用户提供增强现实的内容，例如可以是导航信息、对外界环境中事物的标注信息等等，在此就不再赘述了。
[0069]在实际使用本实施例提供的增强现实设备的过程中，由于第一套近眼显示系统301和第二套近眼显示系统302提供的出瞳直径都较大，所以减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备的适用人群，并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。
[0070]本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点:
[0071]1、由于激光光源发出的激光经过分光组件的M*N个输出端后，再经过M*N个光纤束后被第一凹面反射镜反射至人眼，每个光纤束输出的光束为一个圆锥形，随着光路的增加，光束的宽度会不断增加，从而能够增加近眼显示系统的出瞳直径，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。
[0072]2、由于扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，并通过二维扫描器控制与之相连的光纤束进行扫描，所以能够提供分辨率更高的虚拟图像，从而向用户提供更细腻、更清晰的视觉体验。
[0073]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0074]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0075]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种近眼显不系统，其特征在于，包括激光光源、分光组件、扫描光纤阵列和第一凹面反射镜，所述分光组件包括M*N个输出端，每个输出端设置有一个光开关，所述扫描光纤阵列包括M*N个光纤束，所述M*N个光纤束与所述M*N个输出端——相连，M和N为大于等于2的正整数； 所述激光光源发出的激光经过所述分光组件时，被分成M*N个光束，所述分光组件中处于开启状态的光开关对应的输出端输出的光束通过所述扫描光纤阵列后，被所述第一凹面反射镜反射至人眼。2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述M*N个光纤束的出射面为曲面。3.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述激光光源包括三色激光生成单元、合光单元、親合单元和光纤;所述三色激光发生单元用于发出三色激光;所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理;所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递所述耦合单元耦合的激光。4.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述分光组件包括1*N型的I个第一光分路器和1*M型的N个第二光分路器，所述第一光分路器的入射端与所述激光光源的出射端相连，所述N个第二光分路器与所述第一光分路器的N个出射端 相连。5.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统包括K个激光光源，所述分光组件包括1*J型的K个第三光分路器和1*M型的N个第二光分路器，所述K个第三光分路器与所述K个激光光源一一相连，所述N个第二光分路器与所述K个第三光分路器对应的N个出射端一一相连，J = N/K，K和J为正整数。6.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第二凹面反射镜和平面反射镜，所述第二凹面反射镜设置于所述分光组件的出射光路上，所述平面反射镜设置于所述凹面反射镜的出射光路上，且所述平面反射镜设置于所述第一凹面反射镜的入射光路上。7.如权利要求1-6中任一权项所述的近眼显示系统，其特征在于，所述扫描光纤阵列还包括M*N个二维扫描器，所述M*N个二维扫描器与所述M*N个光纤束 相连，所述二维扫描器用于控制与之相连的光纤束进行扫描。8.—种虚拟现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-7中任一权项所述的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼。9.如权利要求8所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述第一凹面反射镜为全反射镜，所述近眼显示系统还包括挡光结构，所述挡光结构设置于所述第一套近眼显示系统和所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜上远离人眼的一侧。10.—种增强现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-7所述的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼;所述第一套近眼显示系统和所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜为可透可反镜，外界环境光线通过所述第一套近眼显示系统的第一凹面反射镜进入人的左眼，并通过所述第二套近眼显示系统的第一凹面反射镜进入人的右眼。
【文档编号】G06F3/01GK106020496SQ201610517360
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】黄琴华, 周旭东, 喻秀英
【申请人】成都理想境界科技有限公司