一种近眼显示装置的制作方法

1.本发明涉及近眼显示技术领域，尤其是涉及一种近眼显示装置。


背景技术：

2.随着显示技术的进步及人们对于高科技的渴望，近眼显示技术已经广泛应用于工作和生活的各种领域，包括虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mr)等。近眼显示器通常佩戴在用户的眼部，通常以眼镜的形式呈现，即将显示屏幕置于离用户的眼睛比较近的位置，使用户能在虚拟世界或者虚实结合的世界中遨游。
3.目前，近眼显示装置的光束在投射到眼睛前，需经过多次反射或折射，导致显示装置的体积庞大，且光束在经过多次反射或折射后的综合角度误差较大，用户使用体验较差。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种近眼显示装置，以解决现有的近眼显示装置体积过大且光束投射角度误差较大，导致用户使用体验较差的技术问题。
5.本发明的实施例提供了一种近眼显示装置，包括：
6.光源模块和光学模块；
7.所述光源模块包括多个激光图像源；其中，所述激光图像源为vcsel激光图像源或准直光图像源；
8.所述光源模块被配置为：将图像信号进行数模转换后加载至各个所述激光图像源，以使每一所述激光图像源发出rgb激光束；
9.所述光学模块包括复眼控制芯片和投射件阵列；
10.所述投射件阵列包括多个投射件，所述多个投射件以预设的排列规则设置在所述复眼控制芯片上；其中，所述投射件采用3d微振镜或3d扫描机构；
11.所述光学模块被配置为：通过所述复眼控制芯片分别控制各个所述投射件在预设角度范围内转动，以通过各个所述投射件将对应的激光图像源发出的rgb激光束投射至用户眼睛。
12.进一步地，所述光源模块与所述光学模块为分体设置，每一所述投射件为通过光反射方式将对应的激光图像源发出的rgb激光束反射至用户眼睛。
13.进一步地，所述光源模块与所述光学模块为合体设置，每一所述投射件为通过直接发光方式将对应的激光图像源发出的rgb激光束投射至用户眼睛。
14.进一步地，所述投射件与所述激光图像源为一对多的对应关系。
15.进一步地，所述复眼控制芯片包括基底和控制电路，所述控制电路刻画在所述基底上。
16.进一步地，所述预设的排列规则包括等边三角形、正方形和长方形。
17.进一步地，所述预设角度范围为0
°
至180
°
。
18.本发明实施例通过光源模块的激光图像源发出rgb激光束，通过复眼控制芯片控
制投射件的偏转角度，以通过各个所述投射件将对应的激光图像源发出的rgb激光束投射至用户眼睛，激光束在到达人眼之前无需经过多次反射或折射，从而大大减小了近眼显示装置的体积，且降低了光束投射的角度误差，能够有效提高用户使用体验。
附图说明
19.图1是本发明实施例提供的光源模块与光学模块分体设置的近眼显示装置的结构示意图之一；
20.图2是本发明实施例提供的光学模块的结构示意图；
21.图3是本发明实施例提供的光源模块的结构示意图；
22.图4是本发明实施例提供的光源模块与光学模块合体设置的近眼显示装置的结构示意图之一；
23.图5是本发明实施例提供的光源模块与光学模块合体设置的近眼显示装置的结构示意图之二；
24.图6是本发明实施例提供的光源模块与光学模块分体设置的近眼显示装置的结构示意图之二；
25.图7是本发明实施例提供的光源模块与光学模块分体设置的近眼显示装置的结构示意图之三。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.请参阅图1-7，在本发明实施例中，提供了图1所示的一种近眼显示装置，包括：
30.光源模块110和光学模块130；
31.在本发明实施例中，光源模块110包括多个激光图像源160，其中，所述激光图像源160为vcsel(vertical-cavity surface-emitting laser)激光图像源或准直光图像源；光学模块130为复眼光学结构。
32.光源模块110被配置为：将图像信号进行数模转换后加载至各个激光图像源160，以使每一激光图像源160发出rgb激光束；
33.在本发明实施例中，光源模块110将图像信号处理成串行信号，通过数模转换后加载到各个激光图像源160中，以形成各组r、g、b激光束，每一组r、g、b激光束可以对应配置一个投射件120，也可以多组r、g、b激光束对应一个投射件120；以各组r、g、b激光束作为光源并配合各个投射件120的偏转，从而将图像信号对应的图像信息成像至用户眼睛上。
34.光学模块130包括复眼控制芯片140和投射件阵列170；其中，所述投射件120采用3d微振镜或可以进行3d扫描的机构；
35.在本发明实施例中，复眼控制芯片140与投射件阵列170均设置在光学模块130上，投射件阵列170包括多个投射件120，多个投射件120以预设的排列规则设置在复眼控制芯片140上；投射件阵列170中的每一个投射件120均与复眼控制芯片140连接，复眼控制芯片140根据实际需要分别控制各个投射件120的转向角度，以通过投射件120将对应的激光图像源160发出的rgb激光束反射(或直接发光投射)至人眼150(用户眼睛)。
36.光学模块130被配置为：通过复眼控制芯片140分别控制各个投射件120在预设角度范围内转动，以通过各个投射件120将对应的激光图像源160发出的rgb激光束投射至用户眼睛。
37.在本发明实施例中，串行激光图像信号与受复眼控制芯片140控制的投射件120的偏转角度形成同步，如当投射件120从基准面(垂直于0
°
视角的线的面为基准面)向右转动50
°
时，此时射在投射件120上的激光图像为左侧50度视角的图像内容，而投射件120高速转动，且在眼前由很多有规律排布的投射件120组成的复眼光学结构将全视角的光反射到人眼150，人眼就看到了完整画面。
38.需要说明的是，激光图像源160的几何尺寸为微米级，有的甚至小于一微米，此类激光器本身的体积对人的视线不构成任何影响，将图像信号加载到激光器形成激光束，即作为激光图像源，激光束经投射件120投影到人眼视网膜上，就形成了完整的图像。
39.本发明实施例提供的近眼显示装置，通过光源模块110的激光图像源160发出rgb激光束，通过复眼控制芯片控制投射件120的偏转角度，以通过各个投射件120将对应的激光图像源160发出的rgb激光束投射至用户眼睛，激光束在到达人眼之前无需经过多次反射或折射，从而大大减小了近眼显示装置的体积，且降低了光束投射的角度误差，能够有效提高用户的使用体验。
40.在一个实施例中，光源模块110与光学模块130为分体设置，每一投射件120为通过光反射方式将对应的激光图像源160发出的rgb激光束反射至用户眼睛。
41.在本实施例中，投射件120上镀有光反射膜，将激光图像源160设置于投射件120旁边，此激光图像源160和投射件120的几何尺寸都为微米级，故整体厚度可做到一毫米以内。
42.在一个实施例中，光源模块110与光学模块130为合体设置，每一投射件120为通过直接发光方式将对应的激光图像源160发出的rgb激光束投射至用户眼睛。
43.在本实施例中，可以将激光图像源160直接设置在投射件120上，则投射件120由反光方式变为直接发光方式，可将激光图像源160的激光束直接投射到人眼上。
44.需要说明的是，光源模块110与光学模块130可以为分体设置，也可以为合体设置。两种设置方式各有制造工艺的优缺点，分体设置可以简化振镜的控制电路，而合体设置则可以简化光路的结构。但需要说明的是，合体设置和分体设置的成像效果几乎是相同的，不分伯仲。
45.在一个实施例中，投射件120与激光图像源160为一对多的对应关系。
46.在本发明实施例中，通过激光图像源160形成r、g、b激光束时，每一组r、g、b激光束可以对应配置一个投射件120，也可以多组r、g、b激光束对应一个投射件120。可以理解的是，相对于每一投射件120配备一个激光图像源160的设置方式，将投射件120与激光图像源160配置为一个对多个的对应关系时，r、g、b激光束的光通量较大，可以达到增大成像亮度的效果。
47.在一个实施例中，复眼控制芯片140包括基底和控制电路，控制电路刻画在基底上。
48.在本实施例中，复眼控制芯片140的基底为透明材质结合半导体材料的基底，采用光刻或与光刻加工精度相当的工艺刻画出控制电路得到复眼控制芯片140，其中，复眼控制芯片140与每一投射件120连接，用于控制投射件120高速转动，使得人眼150能够获得较大的视场角。
49.在一个实施例中，预设的排列规则包括等边三角形、正方形和长方形。
50.在本发明实施例中，投射件阵列170可以包括多个投射件120，这些投射件120的排列规则也可以不同，包括等边三角形、正方形和长方形等规律排布方式。
51.在一个实施例中，预设角度范围为0
°
至180
°
。
52.在本发明实施例中，可以采用将激光图像源160直接做在投射件120上或做在投射件120旁边，要扩大视场角，只要增加投射件120的数量、偏转角度和分布面积，使得投射件120与入射光束的夹角在0
°
～180
°
之间转动，人眼就能看到无限接近180
°
视场角的图像。
53.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
54.1、镜片厚度可达到1mm以内，目前所有的近眼显示产品还没有能做到这么低厚度的；
55.2、现有的阵列光波导技术虽然可以做到比较轻薄，但其做不到大视场角，对角线视场角都小于50
°
，本发明实施例的近眼显示装置视场角能轻松超过120
°
，是目前va/ar产品中视场角最大的；
56.3、现有的衍射光波导技术也可做到比较轻薄，可其色纯度很差，色散和彩虹现象是目前全世界都还没有解决的难题。本发明实施例采用激光图像信号，因为各单色激光的带宽很窄，大大提高了图像的色纯度，合成颜色更艳丽。虽然衍射光波导也有采用激光图像信号的，但因不同颜色的衍射角度存在差异，产生了严重的色散，而本发明实施例的复眼结构的光路中没有衍射，故保存了激光信号本有的色纯度；
57.4、现有的bb(birdbath)方案只有颜色艳丽这一唯一优点，没有任何动眼框，上下、左右任意移动一下眼睛，图像就会畸变，体积虽然比vr和自由曲面ar小，但最小也做不到15mm厚度。本发明实施例中每一振镜都有显示完整画面的功能，所有视角的图像都有光学从每一投射件上反射出来，因此整个复眼结构具有所以方向的动眼框。
58.5、现有的所有用到激光图像源的vr/ar，其光路中皆采用毫米级尺寸的透镜做准直处理，再经过多次毫米级尺寸的棱镜反射，不光整体尺寸庞大，且经过多次反射后的综合角度误差很大。发明实施例采用微米级尺寸的激光图像源160，且最多经过一次平面反射，不光整体厚度尺寸可以小到一毫米以下，而且图像源的角度误差可达1
″
以内。
59.以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。