一种显示系统及近眼显示设备的制作方法

本发明涉及光学，尤其涉及一种显示系统及近眼显示设备。

背景技术：

1、近些年来，增强现实(augmented reality，ar)技术发展迅速，一系列相关商业产品相继发布，如谷歌眼镜、爱普生的bt-40、微软hololens2，vivo和小米的ar眼镜等。这种技术将虚拟图像叠加在用户感知的真实世界上，可以营造逼真的体验，在军事、安防、工业、医疗等方面都有很大的应用前景。为了实现增强现实的功能，研究人员提出了多种方案，例如birdbath、棱镜、自由曲面、光波导等技术，但是上述方案中人眼观察到的图像是一个固定位置的图像，长时间佩戴会引起视觉辐辏，引起人体不适，且对于近视或者远视的人群来说，还需额外佩戴矫正设备，为了解决上述问题，研究人员提出了maxwellian显示方案，该方案是将要显示的图像以点扫描的方式，控制每个像点对应的光线均通过人眼瞳孔的中心，投射在视网膜上，此时通过人眼的光束孔径很小，人眼作为孔径光阑的瞳孔有效大小相当于一个针孔，使人眼具有特别大的景深，这种成像方式不需要人眼进行焦距调节，使人眼在任何状态下都能够看清楚显示的图像。

2、但是由于该方案需要将光线准确的通过人眼瞳孔投射到视网膜上，因此，一旦人眼位置改变，就会造成图像看不全甚至看不到的情况，为了解决上述问题，研究人员提出了很多扩大maxwellian显示系统眼盒的方案，但是都是增大眼睛左右移动时的眼盒，而眼睛前后移动时也会出现图像看不全甚至看不到的情况，见图1，激光扫描系统100'发出的光线被离轴反射透镜200'反射后，必须从人眼的瞳孔300'中心入射，否则会出现图像看不全的现象，也会出现部分视场不在是无限景深的情况。图1中给出了入射光线在前后位置偏离眼睛瞳孔中心的情况，可以看到，除了中心视场，大多数视场边缘视场均不能从瞳孔中心入射，部分光线被遮挡，这会造成图像观察不全，部分光线会被人眼中的晶状体改变传播方向，从而使得视网膜观察到的图像在某个固定的位置，不在是无限景深。在该方向上有效的解决方案鲜有人提及。

3、因此，如何增大前后眼盒成为本领域技术人员所要解决的技术问题。

技术实现思路

1、根据现有技术中存在的问题，本发明提供一种显示系统及近眼显示设备。

2、本发明的技术方案如下：

3、第一方面，一种显示系统，将图像显示在用户的视网膜上，包括：

4、激光器，激光器输出用于描绘构成显示图像的各个像素的光束；

5、n个双折射板，双折射板包括出光面，出光面均设有四分之一波片；光束以预设角度投射到n个双折射板，n个双折射板将光束分成具有线性偏振的多束光线，具有线性偏振多束光线经四分之一波片后传输到观看者的瞳孔，并在瞳孔处形成2n个图像点；

6、其中，n≥1，2n个图像点沿垂直于双折射板方向纵向排列，且2n个图像点等间距排列或非等间距排列。

7、作为优选的技术方案，预设角度为小于0°，且大于90°。

8、作为优选的技术方案，双折射板数目为n＝1个，双折射板为石英平板、或方解石平板、或红宝石平板。

9、作为优选的技术方案，双折射板数目为n≥2个，n≥2个双折射板为石英平板、方解石平板、红宝石平板中一个或多个。

10、作为优选的技术方案，n≥2个双折射板层叠设置，且相邻双折射板之间具有间距，间距为0.1mm-0.5mm。

11、作为优选的技术方案，n≥2个双折射板的厚度均相同或不同。

12、作为优选的技术方案，双折射板厚度为0.1mm-0.9mm。

13、第二方面，本实施例提供了一种显示系统，包括：

14、离轴反射透镜，以及上述的显示系统；

15、激光器输出的光束经离轴反射透镜反射后入射至上述的显示系统中的n个双折射板。

16、第三方面，本实施例提供了一种显示系统，包括：

17、全息光栅，以及上述的显示系统，全息光栅为反射式全息衍射光栅、或者透射式衍射光栅或透射式全息衍射光栅；

18、激光器输出的光束经全息光栅后入射至上述的显示系统中的n个双折射板。

19、第四方面，本实施例提供了一种近眼显示设备，包括显示装置，显示装置包括权利要求上述的显示系统中的一个。

20、本发明采用的技术方案达到的有益效果：

21、本发明提供的一种显示系统及近眼显示设备，通过设置一个或两个以上双折射板，双折射板可以设置不同厚度，和/或不同形状、和/或不同间距等方式，实现在纵向方向上形成2n个会聚点，而每个会聚点都可以作为一个观察点，则当人眼瞳孔在前后移动时，总能有一个观察点与瞳孔位置重合，使得人眼能看到清晰地、无限景深的图像，本系统能极其有效地增大maxwellian显示系统中眼睛前后移动时的眼盒。

技术特征：

1.一种显示系统，将图像显示在用户的视网膜上，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述预设角度为小于0°，且大于90°。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述双折射板数目为n＝1个，所述双折射板为石英平板、或方解石平板、或红宝石平板。

4.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述双折射板数目为n≥2个，n≥2个所述双折射板为石英平板、方解石平板、红宝石平板中一个或多个。

5.根据权利要求4所述的显示系统，其特征在于，n≥2个所述双折射板层叠设置，且相邻所述双折射板之间具有间距，所述间距为0.1mm-0.5mm。

6.根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，n≥2个所述双折射板的厚度均相同或不同。

7.根据权利要求3或6所述的显示系统，其特征在于，所述双折射板厚度为0.1mm-0.9mm。

8.一种显示系统，其特征在于，包括：

9.一种显示系统，其特征在于，包括：

10.一种近眼显示设备，其特征在于，包括显示装置，所述显示装置包括权利要求1-7所述的显示系统，或权利要求8所述的显示系统，或权利要求9所述的显示系统。

技术总结本发明涉及一种显示系统及近眼显示设备，将图像显示在用户的视网膜上，包括：激光器，所述激光器输出用于描绘构成显示图像的各个像素的光束；N个双折射板，所述双折射板包括出光面，所述出光面均设有四分之一波片；所述光束以预设角度投射到N个所述双折射板，N个所述双折射板将所述光束分成具有线性偏振的多束光线，具有线性偏振所述多束光线经所述四分之一波片后传输到观看者的瞳孔，并在所述瞳孔处形成2<supgt;N</supgt;个图像点；其中，N≥1，所述2<supgt;N</supgt;个图像点沿垂直于所述双折射板方向纵向排列，且所述2<supgt;N</supgt;个图像点等间距排列或非等间距排列，实现增大眼睛前后移动时的眼盒。技术研发人员：顾志远,郑昱受保护的技术使用者：北京灵犀微光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5