一种基于超透镜的投影显示器件以及可穿戴设备的制作方法

本公开涉及光学投影成像，尤其涉及一种基于超透镜的投影显示器件以及可穿戴设备。

背景技术：

1、ar (augmented reality，增强现实)眼镜和近眼显示系统（near-eye display，ned）是一种将虚拟信息叠加到现实世界的技术，可以提供增强现实（ar）体验。ar眼镜是一种可穿戴设备，通常包括显示器、摄像头、传感器和计算单元等组件。它们可以将数字内容叠加到用户的视野中，让用户看到增强现实的效果，同时保持对周围环境的感知。

2、近眼显示系统是ar眼镜的核心部分，用于将虚拟图像投射到用户的眼睛附近。这些系统通常包括光学元件（如透镜、反射镜）、显示器（如oled或lcd）、光源和控制电路。ar眼镜可以用于各种场景，如游戏、教育、工业和医疗等领域，带来更多实用性的应用。

3、超透镜利用介电表面上的亚波长“超原子”图案来控制入射光。具体而言，超原子图案会改变入射光束的相位分布，从而导致光束弯曲（重定向）。超透镜在复杂的成像和照明设备中，被越来越多地视为一种切实可行的解决方案，以用于提高系统性能，同时缩小系统尺寸并减轻重量。基于超透镜的ar眼镜也应运而生。

4、结合超透镜技术，传统ar眼镜的可穿戴性，包括重量、尺寸等方面得到了极大的提升。但是目前基于超透镜的ar眼镜仍面临一些问题，包括成像质量以及色差问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种基于超透镜的投影显示器件以及可穿戴设备，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种基于超透镜的投影显示器件，所述器件包括：

3、光源组件、合束组件和光波导结构；

4、所述光源组件，用于发射多束不同波长的投影光线；

5、所述合束组件，用于对所述多束不同波长的投影光线进行角度调制，以使所述多束不同波长的投影光线进行合束，其中，所述合束组件包括超透镜；

6、所述合束组件输出的合束后的投影光线传输至所述光波导结构，并在所述光波导结构中按照全反射角度输出；经所述光波导结构输出的投影光线耦出到人眼成像。

7、在一可实施方式中，所述光源组件包括投影光源、第一光源调节装置、第二光源调节装置和第三光源调节装置；

8、所述投影光源，用于发射投影光线；

9、所述投影光线分别传输至所述第一光源调节装置、所述第二光源调节装置和所述第三光源调节装置；

10、所述第一光源调节装置，用于对所述投影光线进行处理，以形成具有第一波长的第一投影光线；

11、所述第二光源调节装置，用于对所述投影光线进行处理，以形成具有第二波长的第二投影光线；

12、所述第三光源调节装置，用于对所述投影光线进行处理，以形成具有第三波长的第三投影光线；

13、其中，所述第一波长、所述第二波长和所述第三波长不相同。

14、在一可实施方式中，所述合束组件包括合束装置和反射装置，所述合束装置包括第一合束装置、第二合束装置和第三合束装置，所述第一合束装置、所述第二合束装置和所述第三合束装置为超透镜；

15、所述第一投影光线传输至所述第一合束装置，所述第一合束装置对所述第一投影光线进行角度调制，以使所述第一投影光线传输至所述第二合束装置；

16、所述第二投影光线传输至所述第二合束装置，所述第二合束装置对所述第二投影光线进行角度调制，以使所述第二投影光线与所述第一投影光线进行合束并传输至所述第三合束装置；

17、所述第三投影光线传输至所述第三合束装置，所述第三合束装置对所述第三投影光线进行角度调制，以使所述第三投影光线与所述第二投影光线和所述第一投影光线进行合束；

18、合束后的投影光线传输至所述反射装置，所述反射装置对所述投影光线进行反射后传输至所述光波导结构。

19、在一可实施方式中，所述合束组件包括合束装置和反射装置，所述合束装置包括第四合束装置，所述第四合束装置为超透镜；

20、所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线传输至所述第四合束装置，所述第四合束装置分别对所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行角度调制，以使所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行合束；

21、合束后的投影光线传输至所述反射装置，所述反射装置对所述投影光线进行反射后传输至所述光波导结构。

22、在一可实施方式中，所述第四合束装置分别对所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行角度调制，以使所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行合束，包括：

23、当所述第四合束装置各位置在所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线入射下的相位分布，分别与所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线的预设相位分布的差值在预设范围内时，确定所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线的入射角；

24、根据所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线的入射角，分别对所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行角度调制，以使所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行合束。

25、在一可实施方式中，所述第四合束装置各位置在不同波长的投影光线入射下的相位分布公式为：

26、其中，为第四合束装置各位置在波长为的投影光线入射下的相位分布，和为第四合束装置内不同位置的点的坐标，和分别为投影光线在x方向与y方向的入射角，为与波长相关的常数。

27、在一可实施方式中，所述合束组件包括反射装置，所述反射装置包括超透镜；

28、所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线分别沿不同方向传输至所述反射装置，所述反射装置分别对所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行角度调制，以使所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行合束；

29、合束后的投影光线传输至所述光波导结构。

30、在一可实施方式中，所述合束组件包括反射装置，所述反射装置包括超透镜和驱动装置；

31、所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线以不同入射时间沿同一方向分别传输至所述超透镜，所述驱动装置驱动所述超透镜进行转动，以使所述超透镜分别对所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行角度调制，使所述第一投影光线、所述第二投影光线和所述第三投影光线进行合束；

32、合束后的投影光线传输至所述光波导结构。

33、在一可实施方式中，所述光波导结构包括光耦入装置、光波导基底和光耦出装置，所述光耦入装置和所述光耦出装置分别位于所述光波导基底相对的两侧；

34、所述合束后的投影光线传输至所述光耦入装置，所述光耦入装置将所述合束后的投影光线耦入至所述光波导基底内，并在所述光波导基底内进行全反射角度输出至所述光耦出装置，所述光耦出装置将所述合束后的投影光线耦出到人眼成像。

35、在一可实施方式中，所述光波导基底包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面为所述合束后的投影光线进入的表面；

36、所述光耦入装置位于所述第一表面上，或者，所述光耦入装置位于所述第二表面上。

37、根据本公开的第二方面，提供了一种可穿戴设备，包括：

38、壳体；以及

39、如上述实施方式中任一项所述的基于超透镜的投影显示器件，所述基于超透镜的投影显示器件设于所述壳体内。

40、在一可实施方式中，还包括：眼动追踪装置，所述眼动追踪装置包括眼动追踪光源、传感器和信息处理系统，其中，所述眼动追踪光源投射光线至人眼，所述传感器接收经人眼反射后的光线，所述信息处理系统处理传感器内的信息并做出相应的人机交互动作。。

41、本公开的基于超透镜的投影显示器件以及可穿戴设备，通过利用合束组件，因为合束组件包括超透镜，能够将多束不同波长的投影光线按照一定角度进行调制，使其进行合束，且超透镜能够在角度调制过程中消除色差，保证图像的清晰度和还原度，实现高分辨成像，并扩大投影的视场角；且因为超透镜是一种基于超材料的透镜，具有微型化和轻量化的特点，因此能够减小整个器件的体积，降低成本，提高集成度，提高了ar眼镜的可穿戴性。

42、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。