本公开涉及光学显示技术,更具体地,涉及一种近眼显示装置、光学系统及电子设备。
背景技术:
1、增强现实技术和混合现实技术通过将虚拟信息与真实世界相结合,广泛应用于多个行业。在对应的电子设备中,光波导片因其良好的光学效果和低工艺难度,被视为最佳的光学显示器件之一。目前采用的技术方案均是在光波导上设置耦入光栅和耦出光栅。
2、为了提升显示效果,目前采用的技术方案是通过增加光波导片的方式,这种方式,一方面会额外增加成本,另一方面会额外增加设备的重量。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是提供一种近眼显示装置的新技术方案。
2、根据本发明的第一方面,提供了一种近眼显示装置,包括:依次叠加设置的第一光学透镜、光波导片和第二光学透镜,
3、所述第一光学透镜具有第一外表面和第一内表面,所述光波导片具有第一平面和第二平面,所述第二光学透镜具有第二外表面和第二内表面,所述第一外表面为靠近环境侧的表面,所述第二外表面为靠近人眼侧的表面,所述第一平面与所述第一内表面相邻,所述第二平面与所述第二内表面相邻,
4、所述第一外表面的至少部分为曲面,所述第二外表面的至少部分为曲面,所述第一内表面和所述第二内表面中至少一个为平面,
5、所述第一光学透镜和所述第二光学透镜中的至少一个光学透镜的一个表面上设置有耦入光栅,所述第一平面和所述第二平面中的至少一个平面上设置有耦入光栅,
6、在所述第一内表面和所述第二内表面中的至少一个内表面上设置有耦出光栅,且所述耦出光栅所在的内表面为平面,所述第一平面和所述第二平面中的至少一个平面上设置有耦出光栅。
7、可选的,在所述第一外表面设置有耦入光栅的情况下,所述第一外表面具有平面部分和曲面部分,设置在所述第一外表面上的耦入光栅设置在所述第一外表面的平面部分上;
8、在所述第二外表面设置有耦入光栅的情况下,所述第二外表面具有平面部分和曲面部分,设置在所述第二外表面上的耦入光栅设置在所述第二外表面的平面部分上。
9、可选的,在所述第一光学透镜设置有耦入光栅和耦出光栅的情况下,设置在所述第一光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于同一表面,或者,设置在所述第一光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于不同表面;
10、在所述光波导片设置有耦入光栅和耦出光栅的情况下,设置在所述光波导片上的耦入光栅和耦出光栅位于同一表面,或者,设置在所述光波导片上的耦入光栅和耦出光栅位于不同表面;
11、在所述第二光学透镜设置有耦入光栅和耦出光栅的情况下,设置在所述第二光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于同一表面,或者,设置在所述第二光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于不同表面。
12、可选的,光机射出光线的方向为第一方向或第二方向,且所述光机射出的光线在进入所述耦入光栅之前不可经过曲面,其中,
13、所述第一方向为所述环境侧至所述人眼侧的方向,所述第二方向为所述人眼侧至所述环境侧的方向。
14、可选的,在所述光机射出光线的方向为第一方向的情况下,所述第一外表面具有平面部分,使得所述光机射出的光线全部穿过所述第一外表面的平面部分,或者,使得所述光机射出的光线经设置在所述第一外表面的平面部分上的耦入光栅进行衍射;
15、在所述光机射出的光线的方向为第二方向的情况下,所述第二外表面具有平面部分,使得所述光机射出的光线全部穿过所述第二外表面的平面部分,或者使得所述光机射出的光线经设置在所述第二外表面的平面部分上的耦入光栅进行衍射。
16、可选的,在所述光机射出光线的方向为第一方向,且所述第一外表面为全部曲面的情况下,所述第一光学透镜的尺寸小于所述光波导片的尺寸,使得所述光机射出的光线直接进入所述光波导片,或者,使得所述光机射出的光线直接经设置在所述第一平面上的耦入光栅进行衍射;
17、在所述光机射出光线的方向为第二方向,且所述第二外表面为全部曲面的情况下,所述第二光学透镜的尺寸小于所述光波导片的尺寸,使得所述光机射出的光线直接进入所述光波导片,或者,使得所述光机射出的光线直接经设置在所述第二平面上的耦入光栅进行衍射。
18、可选的,各耦入光栅对应的区域沿着叠加设置对应的方向存在部分重叠或完全重叠;
19、各耦出光栅对应的区域沿着叠加设置对应的方向存在部分重叠或完全重叠。
20、可选的,所述耦入光栅为一维光栅,所述耦出光栅为一维光栅;或者,
21、所述耦入光栅为一维光栅,所述耦出光栅为二维光栅;或者,
22、所述耦入光栅为一维光栅,所述耦出光栅为相混合的一维光栅和二维光栅。
23、可选的,设置有所述耦出光栅的内表面还设置有转折光栅。
24、可选的,所述第一光学透镜的光焦度和所述第二光学透镜的光焦度的符号相反。
25、根据本发明的第二方面,提供了一种光学系统,包括:如第一方面中任一项所述的近眼显示装置和光机,所述光机用以将光线投射至所述耦入光栅。
26、根据本发明的第三方面,提供了一种电子设备,包括如第二方面所述的光学系统。
27、本发明实施例提供的近眼显示装置,不仅在光波导片上设置耦入光栅和耦出光栅,还在光学透镜上设置耦入光栅和耦出光栅,光线可以经设置在光波导片上的耦入光栅衍射进入第一光学透镜上,进行反射传播,再经设置在光波导片上的耦出光栅衍射出去,进入用户的眼睛,光线还可以经设置在光学透镜上的耦入光栅衍射进入光学透镜上,进行反射传播,再经耦出光栅衍射出去,进入用户的眼睛,这样使得第一光学透镜或第二光学透镜实现光波导基底的光线反射的功能,可以不再单独设置一个光波导基底就能实现双片衍射光波导叠合实现的显示效果,节省了产品成本,降低了产品重量,在显示效果方面,提高光学效率,降低了光学损失,提升显示图像的色彩均匀性和亮度均匀性,另外,第一光学透镜和第二光学透镜形成的组合,可以实现视力矫正、纠正虚像距的功能。
28、通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述,本说明书的实施例的特征及其优点将会变得清楚。
1.一种近眼显示装置,其特征在于,包括:依次叠加设置的第一光学透镜、光波导片和第二光学透镜,
2.根据权利要求1所述的近眼显示装置,其特征在于,在所述第一外表面设置有耦入光栅的情况下,所述第一外表面具有平面部分和曲面部分,设置在所述第一外表面上的耦入光栅设置在所述第一外表面的平面部分上;
3.根据权利要求1所述近眼显示装置,其特征在于,在所述第一光学透镜设置有耦入光栅和耦出光栅的情况下,设置在所述第一光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于同一表面,或者,设置在所述第一光学透镜上的耦入光栅和耦出光栅位于不同表面;
4.根据权利要求1所述的近眼显示装置,其特征在于,光机射出光线的方向为第一方向或第二方向,且所述光机射出的光线在进入所述耦入光栅之前不可经过曲面,其中,
5.根据权利要求4所述的近眼显示装置,其特征在于,在所述光机射出光线的方向为第一方向的情况下,所述第一外表面具有平面部分,使得所述光机射出的光线全部穿过所述第一外表面的平面部分,或者,使得所述光机射出的光线经设置在所述第一外表面的平面部分上的耦入光栅进行衍射;
6.根据权利要求4所述的近眼显示装置,其特征在于,在所述光机射出光线的方向为第一方向,且所述第一外表面为全部曲面的情况下,所述第一光学透镜的尺寸小于所述光波导片的尺寸,使得所述光机射出的光线直接进入所述光波导片,或者,使得所述光机射出的光线直接经设置在所述第一平面上的耦入光栅进行衍射;
7.根据权利要求1所述的近眼显示装置,其特征在于,各耦入光栅对应的区域沿着叠加设置对应的方向存在部分重叠或完全重叠;
8.根据权利要求1所述的近眼显示装置,其特征在于,所述耦入光栅为一维光栅,所述耦出光栅为一维光栅;或者,
9.根据权利要求1所述的近眼显示装置,其特征在于,设置有所述耦出光栅的内表面还设置有转折光栅。
10.根据权利要求1-9中任一所述的近眼显示装置,其特征在于,所述第一光学透镜的光焦度和所述第二光学透镜的光焦度的符号相反。
11.一种光学系统,其特征在于,包括:如权利要求1-9中任一项所述的近眼显示装置和光机,所述光机用以将光线投射至所述耦入光栅。
12.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求11所述的光学系统。