一种光波导显示装置、近眼显示设备及显示方法与流程

本技术涉及光通信，尤其涉及一种光波导显示装置、近眼显示设备及显示方法。

背景技术：

1、近眼显示(near-to-eye display)设备能够在人眼非明视距离内向人眼投射携带图像信息的显示光线，从而使人眼看到对应的图像。通常情况下，近眼显示设备采用光波导显示装置作为显示器件。但是，目前光波导显示装置投射的显示光线进入人眼后，人眼所看到的图像不存在双目视差，导致用户无法获得深度感知，影响用户体验。

技术实现思路

1、本技术提供一种光波导显示装置、近眼显示设备及显示方法，用于解决现有技术中光波导显示装置投射的显示光线进入人眼后，人眼所看到的图像不存在双目视差的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供一种光波导显示装置，包括投影光机、分光系统、第一光波导组件和第二光波导组件；投影光机，用于向分光系统投射显示光线，显示光线包括第一显示光线和第二显示光线，第一显示光线和第二显示光线不同；分光系统，用于对显示光线进行分光处理，并将第一显示光线耦入第一光波导组件，将第二显示光线耦入第二光波导组件；第一光波导组件，用于将第一显示光线耦入左眼；第二光波导组件，用于将第二显示光线耦入右眼；其中，第一显示光线耦入左眼之后呈现第一图像，第二显示光线耦入右眼之后呈现第二图像，第一图像和第二图像之间存在视差。

4、本技术实施例中提供的光波导显示装置，能够通过分光系统将投影光机所投射出的不同的显示光线，分别耦出至左右眼，使得左右眼能够看到不同且有视差的图像，实现基于视差的深度显示，进而提升用户的使用体验。

5、在第一方面的一些实现中，第一显示光线和第二显示光线不同，包括：第一显示光线携带第一图像的图像信息，第二显示光线携带第二图像的图像信息，第一图像和第二图像为连续且不相同的两个图像帧。

6、在第一方面的一些实现中，投影光机，具体用于在不同时刻交替向分光系统投射第一显示光线和第二显示光线；分光系统，具体用于交替控制第一显示光线进入第一光波导组件，第二显示光线进入第二光波导组件。

7、在第一方面的一些实现中，分光系统包括液晶快门和耦入光栅；液晶快门包括第一透光部和第二透光部；耦入光栅包括第一耦入光栅和第二耦入光栅，第一耦入光栅与第一透光部对向设置，第二耦入光栅与第二透光部对向设置；其中，第一显示光线通过液晶快门时，第一透光部开启，第二透光部关闭，并由第一耦入光栅耦入第一光波导组件；第二显示光线通过液晶快门时，第二透光部开启，第一透光部关闭，并由第二耦入光栅耦入第二光波导组件。

8、本实施例中基于时域复用技术，光波导显示装置控制第一显示光线以及第二显示光线在不同的时刻进入人的左眼和右眼，以使左眼和右眼看在不同时刻看到连续且不相同的两个图像帧，在视觉暂留效应作用下，大脑将左右眼先后看到的两个连续的图像帧合成为一幅深度图像，实现视差深度显示。

9、在第一方面的一些实现中，第一显示光线和第二显示光线不同，包括：第一显示光线和第一显示光线为不同偏振类型的显示光线；第一显示光线携带第一图像的图像信息，第二显示光线携带第二图像的图像信息，第一图像和第二图像为连续且不相同的两个图像帧。

10、在第一方面的一些实现中，第一显示光线为te偏振光，第一显示光线为tm偏振光；或者，第一显示光线为tm偏振光，第一显示光线为te偏振光。

11、在第一方面的一些实现中，投影光机，具体用于在不同时刻交替向分光系统投射第一显示光线和第二显示光线，分光系统包括slm和偏振敏感全息光栅，slm包括第一偏振状态和第二偏振状态，偏振敏感全息光栅包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；其中，当slm处于第一偏振状态时，第一显示光线通过slm，并由第一耦入光栅耦入第一光波导组件；当slm处于第二偏振状态时，第二显示光线通过slm，并由第二耦入光栅耦入第二光波导组件。

12、本实施例中基于偏振复用技术，光波导显示装置控制第一显示光线以及第二显示光线在不同的时刻进入人的左眼和右眼，以使左眼和右眼看在不同时刻看到连续且不相同的两个图像帧，并且该两个图像帧为不同的偏振光图像，在视觉暂留效应作用下，大脑将左右眼先后看到的两个连续的图像帧合成为一幅深度图像，实现视差深度显示。

13、在第一方面的一些实现中，第一显示光线和第二显示光线不同，包括：第一显示光线和第二显示光线的波长不同；第一显示光线携带第一图像的图像信息，第二显示光线携带第二图像的图像信息，第一图像和第二图像为相同时刻的图像帧且存在视差。

14、在第一方面的一些实现中，第一显示光线处于第一波长范围，第二显示光线处于第二波长范围；投影光机，具体用于根据投影画面的刷新率，同时向分光系统投射第一显示光线和第二显示光线；分光系统包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；第一耦入光栅，用于对第一波长范围的第一显示光线产生衍射，以使第一显示光线向第一光波导组件中传播；第二耦入光栅，用于对第二波长范围的第二显示光线产生衍射，以使第二显示光线向第二光波导组件中传播。

15、在第一方面的一些实现中，第一波长范围包括460nm～530nm，第二波长范围包括610nm～630nm。

16、本实施例中基于频域复用技术，光波导显示装置控制处于不同波长范围的显示光线进入人眼后，左眼看到的是第一图像，右眼看到的是第二图像，其中，第一图像和第二图像存在一定视差，大脑将左右眼的视差图像合成为一幅深度图像，实现视差深度显示。

17、在第一方面的一些实现中，第一显示光线中rgb光的波长分别为rgb光谱各自的第一中心波长，第二显示光线中rgb光的波长分别为rgb光谱各自的第二中心波长；投影光机，包括发光荧幕，发光荧幕中每个像素点均包括rgb三色光的发光单元，用于同时向分光系统投射第一显示光线和第二显示光线；分光系统包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；第一耦入光栅，用于对第一中心波长的第一显示光线产生衍射，以使第一显示光线向第一光波导组件中传播；第二耦入光栅，用于对第二中心波长的第二显示光线产生衍射，以使第二显示光线向第二光波导组件中传播。由于投影光机的发光荧幕中每个像素点均包括rgb三色光的发光单元，因此，投影光机通过发光荧幕向分光系统所投射的虚拟图像的显示光线为包括有rbg三色光的彩色图像的显示光线。

18、在第一方面的一些实现中，第一中心波长包括440nm、525nm和620nm，第二中心波长包括460nm、540nm和635nm。

19、在第一方面的一些实现中，发光荧幕的横向分辨率为2n，包括奇数列像素点和偶数列像素点；第一显示光线由奇数列像素点发出；第二显示光线由偶数列像素点发出；或者，发光荧幕的纵向分辨率为2m，包括奇数行像素点和偶数行像素点；第一显示光线由奇数行像素点发出；第二显示光线由偶数行像素点发出。

20、本实施例中基于频域复用技术，光波导显示装置控制处于不同波长范围的显示光线进入人眼后，左眼看到的是第一图像，右眼看到的是第二图像，其中，第一图像和第二图像为存在一定视差的彩色图像，大脑将左右眼的视差图像合成为一幅深度图像，在实现视差深度显示的同时，能够提高深度显示的显示效果。

21、在第一方面的一些实现中，在第一方面的一些实现中，第一耦入光栅和第二耦入光栅为闪耀角位于相反方向的闪耀光栅。通过将第一耦入光栅和第二耦入光栅的闪耀角设置为相反方向，能够使得进入第一耦入光栅和第二耦入光栅的显示光线向相反方向传播。

22、在第一方面的一些实现中，第一耦入光栅的-1级耦入级次的衍射效率与+1级耦入级次的衍射效率的比值大于第一阈值，第二耦入光栅的+1级耦入级次的衍射效率与-1级耦入级次的衍射效率比值大于第二阈值，第一阈值和第二阈值相同或者不同。在-1级耦入级次的衍射效率与+1级耦入级次的衍射效率的比值满足阈值要求时，能够提升显示光线的耦入效率。

23、在第一方面的一些实现中，第一光波导组件，包括第一耦出光栅和第一光波导基底，第一耦出光栅设置在第一光波导基底上，第一显示光线经过第一光波导基底后，由第一耦出光栅耦出至左眼；第二光波导组件，包括第二耦出光栅和第二光波导基底，第二耦出光栅设置在第二光波导基底上，第二显示光线经过第二光波导基底后，由第二耦出光栅耦出至右眼。

24、第二方面，本技术实施例提供一种近眼显示设备，包括第一方面示出的光波导显示装置。

25、第三方面，本技术实施例提供一种显示方法，应用于第二方面示出的近眼显示设备，该方法包括：通过投影光机向分光系统投射显示光线，显示光线包括第一显示光线和第二显示光线，第一显示光线和第二显示光线不同；通过分光系统对显示光线进行分光处理，并将第一显示光线耦入第一光波导组件，将第二显示光线耦入第二光波导组件；通过第一光波导组件将第一显示光线耦入左眼；通过第二光波导组件将第二显示光线耦入右眼；其中，第一显示光线耦入左眼之后呈现第一图像，第二显示光线耦入右眼之后呈现第二图像，第一图像和第二图像之间存在视差。

26、第四方面，本技术实施例提供一种芯片，该芯片包括处理器和存储器，该存储器中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第三方面示出的方法。

27、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。