CN105911700A - 近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备，包括激光光源、反射扫描器件阵列和显示面板，所述显示面板包括平板波导和光线会聚装置，所述反射扫描器件阵列包括多个反射扫描器；所述激光光源发出多个光束，所述多个光束分别由所述多个反射扫描器进行扫描并反射至所述平板波导，再由所述平板波导反射至所述光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼。本发明公开的一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备，能够有效降低光开关的开关频率，且能够有效提高能量利用率。

Description

近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备。

背景技术

随着计算机视觉技术的飞速发展，使得增强现实技术和虚拟现实技术也随之飞速发展。增强现实技术通常基于摄像头等图像采集设备获得的真实物理环境影像，通过计算机系统识别分析及查询检索，将与之存在关联的文本内容、图像内容或图像模型等虚拟生成的虚拟图像显示在真实物理环境影像中，从而使用户能够获得身处的现实物理环境中的真实物体的标注、说明等相关扩展信息，或者体验到现实物理环境中真实物体的立体的、突出强调的增强视觉效果。而虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，该模拟环境能够同时通过视觉、听觉、触觉等反馈方式，使得用户沉浸到模拟环境展示出的虚拟世界中。

现有的增强现实技术和虚拟现实技术在使用光纤显示虚拟图像时，均是使用扫描光纤阵列来进行显示，且在每一时刻显示虚拟图像中的一个像素点，例如以显示一幅800*600的单色图像为例，人眼的刷新率取最低要求20Hz，为了使得人眼能够看到显示的虚拟图像，则控制扫描光纤阵列中扫描光纤开通和断开的光开关的开关频率最低为扫描光纤的扫描频率最低为若需显示RGB彩色图像，由于显示彩色图像需采用时序的方法，故需要的光开关的开关频率最低为扫描光纤的扫描频率最低为不管显示单色图像还是彩色图像，所需要的光开关的开关频率过高，且单位时间内开关频率越高浪费的能量也越多，由此可知，现有技术中存在光开关的开关频率过高，导致能量利用率低的问题。

发明内容

本发明提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备，能够有效降低光开关的开关频率，且能够有效提高能量利用率。

本申请实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括激光光源、反射扫描器件阵列和显示面板，所述显示面板包括平板波导和光线会聚装置，所述反射扫描器件阵列包括多个反射扫描器；

所述激光光源发出多个光束，所述多个光束分别由所述多个反射扫描器进行扫描并反射至所述平板波导，再由所述平板波导反射至所述光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼。

可选的，所述激光光源包括三色激光光源、第一准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述第一准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述第一准直镜组的出射光路上，用于将所述第一准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。

可选的，所述近眼显示系统还包括第二准直镜，所述第二准直镜设置在所述耦合光纤的出射光路上，用于将所述耦合光纤出射的光束进行准直处理。

可选的，所述激光光源包括分光组件，所述分光组件用于将所述激光光源发出的激光分成多个光束。

可选的，所述近眼显示系统还包括第三准直镜组，所述第三准直镜组设置在所述反射扫描器件阵列的出射光路上，用于将所述反射扫描器件阵列出射的光束进行准直处理。

可选的，所述反射扫描器件阵列具体为MEMS扫描镜阵列。

可选的，所述光线会聚装置具体为第一自聚焦透镜阵列或电控液体微透镜阵列或电光偏转器阵列。

可选的，在所述光线会聚装置具体为第一自聚焦透镜阵列时，所述近眼显示系统还包括第二自聚焦透镜阵列，所述第二自聚焦透镜阵列设置于所述平板波导的远离人眼一侧。

可选的，所述第二自聚焦透镜阵列和所述第一自聚焦透镜阵列组成1:1的望远系统。

可选的，所述近眼显示系统还包括调光结构，所述调光结构设置于所述平板波导的远离人眼一侧。

可选的，所述调光结构包括PDLC和用于控制所述PDLC通断电的光开关。

本申请实施例第二方面提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应。

本申请实施例第三方面提供了一种增强现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的右眼。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中激光光源发出的光束经过反射扫描器件阵列后被扩展为多个光束，所述多个光束由多个反射扫描器进行扫描并反射至平板波导，再由所述平板波导反射至光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼，使得每一时刻将多个光束会聚至人眼，而每个光束显示一个像素点，如此，可以在每一时刻显示多个像素点，而现有技术每一时刻仅能显示一个像素点，由于图像的像素点是不变的，而在每一时刻显示的像素点的数量增多时，反射扫描器件阵列的扫描频率必然会小于光开关的开关频率，如此，能够有效降低开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

附图说明

图1为本发明实施例中近眼显示系统的第一种结构示意图；

图2为本发明实施例中激光光源的结构示意图；

图3为本发明实施例中近眼显示系统的光束传输原理图；

图4为本发明实施例中近眼显示系统包含空间光调制器时的结构示意图；

图5为本发明实施例中近眼显示系统包含分光组件时的结构示意；

图6为本发明实施例中近眼显示系统包含多个激光光源时的结构示意图；

图7为本发明实施例中近眼显示系统包含自聚焦透镜阵列的结构图；

图8为本发明实施例中自聚焦透镜阵列会聚光束的原理图；

图9为本发明实施例中近眼显示系统包含电光偏转器阵列的结构图；

图10为本发明实施例中电光偏转器阵列会聚光束的原理图；

图11为本发明实施例中近眼显示系统包含电控液体微透镜阵列的结构图；

图12为本发明实施例中全息波导的第一种结构图；

图13为本发明实施例中全息波导的第二种结构图；

图14为本发明实施例中光栅波导的结构图；

图15为本发明实施例中近眼显示系统的第二种结构示意图。

附图有关标记如下：

1——光源输出单元，10——激光光源，101——红色激光光源，102——绿色激光光源，103——蓝色激光光源，104——第一准直镜组，1041——准直镜组，1042——准直镜组，1043——准直镜组，105——合束器，1051——二向色镜，1052——二向色镜，1053——二向色镜，106——耦合器，107——耦合光纤，108——分光组件，11——反射扫描器件阵列，2——显示面板，20——平板波导，21——光线会聚装置，22——第一自聚焦透镜阵列，23——第二自聚焦透镜阵列，24——电光偏转器阵列，25——电源，26——电控液体微透镜阵列，30——第二准直镜组，31——第三准直镜组，32——空间光调制器，40——调光结构，41——调光结构，50——控制器。

具体实施方式

本发明提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备及增强现实设备，能够有效降低光开关的开关频率，且能够有效提高能量利用率。

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括光源输出单元1和显示面板2，其中，光源输出单元1包括激光光源10和反射扫描器件阵列11，显示面板2包括平板波导20和光线会聚装置21，反射扫描器件阵列11包括多个反射扫描器；

激光光源10发出多个光束，所述多个光束分别由多个反射扫描器11进行扫描并反射至平板波导20，再由平板波导20反射至光线会聚装置21，最后由光线会聚装置21会聚至人眼。

其中，反射扫描器件阵列11设置在激光光源10的出射光路上，用于将激光光源10发出的光束扩展为多个光束；平板波导20设置在反射扫描器件阵列11的出射光路上，用于接收反射扫描器件阵列11发射的光束并进行反射；光纤会聚装置21设置在平板波导20的出射光路上，用于接收平板波导20出射的光束，并将平板波导20出射的光束会聚至人眼。

具体的，激光光源10可以为单色激光光源或多色激光光源，在为单色激光管光源时，用于显示单色图像；在为多色激光光源时，用于显示单色图像和多色图像；进一步的，激光光源10具体可以为三色激光光源，例如为RGB激光光源等，下面具体以三色激光光源为例。

具体的，参见图2，激光光源10包括红色激光光源101、绿色激光光源102和蓝色激光光源103，其中，红色激光光源101用于发射红色激光，绿色激光光源用于发射绿色激光，蓝色激光光源103用于发射蓝色激光。

继续参见图2，激光光源10还包括第一准直镜组104、合束器105、耦合器106和耦合光纤107，第一准直镜组104设置于激光光源10的出射光路上，用于对激光光源10发射的激光进行准直处理，其中，第一准直镜组104包括准直镜1041、准直镜1042和准直镜1043，准直镜1041设置于红色激光光源101的出射光路上，用于对红色激光进行准直处理；准直镜1042设置于绿色激光光源102的出射光路上，用于对绿色激光进行准直处理；准直镜1043设置于蓝色激光光源103的出射光路上，用于对蓝色激光进行准直处理。当然，激光光源10还可以是由红色激光光源101、绿色激光光源102、蓝色激光光源103、合束器105、耦合器106和耦合光纤107组成，而未包含第一准直镜组104，其中，耦合光纤107可以是晶状体纤维光纤例如二氧化硅光导纤维。

继续参见图2，合束器105设置于第一准直镜组104的出射光路上，用于将第一准直镜组104出射的激光进行合束处理，其中，合束器105包括二向色镜1051、二向色镜1052和二向色镜1053，其中，二向色镜1051反射红光和透射绿光，二向色镜1052透射绿光，二向色镜1053透射红绿光和反射蓝光，从而将第一准直镜组104发出的激光合成为一个光路，在此就不再赘述了。

继续参见图2和图3，耦合器106设置于合束器106的出射光路上，用于将合束器105出射的激光耦合到耦合光纤107中；耦合光纤107与耦合器106相连，耦合光纤107用于传输经过耦合器106的激光，其中，第二准直镜组30设置在耦合光纤107的出射光路上。

如图3所示，激光光源10还包括第二准直镜组30，激光光源10发出的光束先耦合到耦合光纤107中，再由耦合光纤107出射激光光源10发出的光束，第二准直镜组30设置在耦合光纤107的出射光路上，用于对耦合光纤107出射的光束进行准直处理；反射扫描器件阵列11设置在第二准直镜组30的出射光路上，用于对第二准直镜组30出射的光束进行扫描并反射；第三准直镜组31设置在反射扫描器件阵列11的反射光路上，用于对反射扫描器件阵列11反射的光束进行准直处理；平板波导20设置在第三准直镜组31的出射光路上，用于将第三准直镜组31出射的光束反射至光线会聚装置21，最后由光线会聚装置21会聚至人眼，其中，反射扫描器件阵列11具体可以为MEMS扫描镜阵列。

本申请实施例中，所述近眼显示系统的显示分辨率主要是由激光调制频率和光束的口径决定的，因此要得到更高的显示分辨率,同时降低激光高斯光束的边缘效应影响，如图4所示，在第二准直镜组30的出射端设置有空间光调制器32，通过空间光调制器32调制第二准直镜组30出射的光束，以使得调制后的光束形成的图像的显示分辨率更高，且降低高斯光束的边缘效应影响。

本申请实施例中，如图5所示，为了使得激光光源10能够发出多个光束，激光光源10还包括分光组件108，分光组件设置在激光光源10的出射光路上，用于将激光光源10发出的激光分成多个光束。

继续参见图5，分光组件108具体可以为光分路器，分光组件108的入射端与耦合光纤107连通，用于将激光光源10发出的光束分为多个光束，其中，光分路器108可以是1*M型光分路器，还可以是集成了光开关的1*M型光分路器，其中，M的值等于所述多个光束的光束数量，使得M为不小于2的整数。

具体来讲，激光光源10在发出多个光束时，可以采用多个激光光源10，多个激光光源10组成激光光源组100，且每一个激光光源10出射端均为一根耦合光纤，多根耦合光纤组成了耦合光纤组1070，其具体结构如图6所示，每一个激光光源对应第二准直镜组30中的一个准直镜和一个反射扫描器。

本申请实施例中，光线会聚装置21设置于平板波导20的靠近人眼一侧，其中，光线会聚装置21具体可以为第一自聚焦透镜阵列或电控液体微透镜阵列或电光偏转器阵列。

在光线会聚装置21为第一自聚焦透镜阵列时，如图7所示，显示面板2包括平板波导20和第一自聚焦透镜阵列22，第一自聚焦透镜阵列22设置于平板波导20的靠近人眼一侧，用于将平板波导20反射出的光束进行偏转，使其会聚至人眼，其光束传输过程具体如图8所示。

本申请实施例中，第一自聚焦透镜阵列22中的自聚焦透镜可以是紧密排布,所述紧密排布为每相邻两个自聚焦透镜之间的间隔不大于预设距离，其中，所述预设距离根据实际情况来设定，所述预设距离可以为不小于25微米(um)的值，例如为25um、30um和35um等；且每个自聚焦透镜的侧壁涂覆有吸光层，所述吸光层包含吸光材料，通过所述吸光层来吸收散射光，以此来避免自聚焦透镜传输的光束相互干扰，如此，能够有效提高显示效果，其中，所述自聚焦透镜的截面可以是圆形，也可以是矩形。

继续参见图7，所述近眼显示系统还包括第二自聚焦透镜阵列23，第二自聚焦透镜阵列23设置于平板波导20的远离人眼一侧，且第一自聚焦透镜阵列22和第二自聚焦透镜阵列23组成1:1的望远系统，使得外界环境光通过1:1的望远系统进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的望远系统进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

在光线会聚装置21为电光偏转器阵列时，如图9所示，显示面板2包括平板波导20和电光偏转器阵列24，电光偏转器阵列24设置于平板波导20的靠近人眼一侧，用于将平板波导20反射出的光束进行偏转，使其会聚至人眼。

参见图10，电光偏转器阵列24包括多个电光偏转器，通过电源25对每个电光偏转器施加电压，通过施加的电压控制所述多个光束进行不同角度的偏转，如此，使得偏转后的所述多个光束会聚至人眼。

本申请实施例提供使用电光偏转器阵列24的近眼显示系统在用作增强现实显示时，为了使得显示的效果更好，在平板波导20的远离人眼一侧设置调光结构40，调光结构40具体为聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，简称：PDLC)膜层和用于控制所述PDLC膜层通断电的光开关；采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz，将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层、平板波导20和电光偏转器阵列24之后即可进入人眼，实现观察到现实外界环境；而本申请实施例提供使用电光偏转器阵列24的近眼显示系统在用作虚拟现实显示时，可以不用设置调光结构40。

其中，所述PDLC膜层在无外加电压的情形下，其液晶微粒的光轴取向随机，呈无序状态，入射光线被强烈吸收，所述PDLC膜层呈不透明状态；施加了外电压，所述PDLC膜层的液晶微粒的光轴垂直于膜层表面排列，与电场方向一致，无明显界面，构成了一基本均匀的介质，入射光不会发生散射，所述PDLC膜层呈透明状，如此，使得外界环境光能够穿过所述PDLC膜层。

当然，还可以将所述刷新率对应的时间段分成至少3段，其中的一段或多段时间用于显示虚拟图像，剩下的至少一段时间用于观察现实外界环境。

具体的，使用电光偏转器阵列24时，可以通过给定每一个电光偏转器的不同的控制电压，使得某一视场的每个电光偏转器出射光的方向略有不同，从而使得该方向出射的光满足发散球面波，不同的发散程度对应不同的人眼汇聚点，即形成了不同的景深，通过电光偏转器阵列24能够精确控制投射到人眼的图像的景深。

在光线会聚装置21为电控液体微透镜阵列时，如图11所示，显示面板2包括平板波导20和电控液体微透镜阵列26，电控液体微透镜阵列26设置于平板波导20的靠近人眼一侧，用于将平板波导20反射出的光束进行偏转，使其会聚至人眼。

本申请实施例提供使用电控液体微透镜阵列26的近眼显示系统在用作增强现实显示时，为了使得显示的效果更好，在平板波导20的远离人眼一侧设置调光结构41，调光结构41具体为PDLC膜层和用于控制所述PDLC膜层通断电的光开关；采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz，将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层、平板波导20和电控液体微透镜阵列26之后即可进入人眼，实现观察到现实外界环境；而本申请实施例提供使用电控液体微透镜阵列26的近眼显示系统在用作虚拟现实显示时，可以不用设置调光结构41。

本申请实施例中所有的电控液体微透镜阵列均可以是电控液晶微透镜阵列。

本申请实施例提供使用电控液体微透镜阵列26的近眼显示系统在用作增强现实显示时，为了使得显示的效果更好，还可以在平板波导20的远离人眼一侧设置另一电控液体微透镜阵列，且电控液体微透镜阵列26和所述另一电控液体微透镜阵列组成1:1的无焦系统，由于平板波导20可透射光线，使得外界环境光能够通过1:1的无焦系统进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的无焦系统进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

由于电控液体微透镜阵列26和所述另一电控液体微透镜阵列不加电压不工作，电控液体微透镜阵列26和所述另一电控液体微透镜阵列无光汇聚或发散的功能，即不呈现光偏折的作用，不对外界环境光有光转折，如此，使得外界环境光能够通过电控液体微透镜阵列26和平板波导20之后通过所述另一电控液体微透镜阵列进入人眼，实现观察到现实外界环境。

本申请实施例中，平板波导20中的波导可以采用阵列波导、全息波导或光栅波导，其中，所述阵列波导具体可以参见图2所示的结构，所述全息波导具体参见图12和图13所示的结构，所述光栅波导具体可以参见图14所示的结构。

本申请另一实施例中，参见图15，所述近眼显示系统还可以包括控制器50，控制器50电性连接光源输出单元1，激光光源10发出的光束经过反射扫描器件阵列11后，控制器50根据所述影像信息的显示视场灰度，通过反射扫描器件阵列11将激光光源10发出的光束扩展为多个光束，其中，每个光束与所述影像信息对应的图像中的一个像素点对应，如此，在每一时刻可以输出多个光束，即可以输出多个像素点，而现有技术每一时刻仅能显示一个像素点，由于图像的像素点是不变的，而在每一时刻显示的像素点的数量增多时，反射扫描器件阵列11的扫描频率必然会远远小于光开关的开关频率，如此，能够有效降低开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

本申请实施例中，控制器50可以是单片机、处理芯片和控制电路等。

具体来讲，所述影像信息的显示视场灰度包括所述影像信息对应的图像中每个像素点的灰度，根据所述影像信息可以获取所述图像，再获取所述图像中每个像素点的灰度，其中每个像素点的灰度即为一个显示视场的灰度，例如当0°视场的灰度为与其对应的像素点的灰度，例如为0～255中的一个值。

由上述可知，本申请第一方面提供的近眼显示系统，每一个时刻可以显示所述图像的多个像素点，在所述图像为多色图像时，可以采用时序的方式进行显示，与现有技术中每一时刻显示一个像素点相比，能够有效提高显示的效率。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中激光光源发出的光束经过反射扫描器件阵列后被扩展为多个光束，所述多个光束由多个反射扫描器进行扫描并反射至平板波导，再由所述平板波导反射至光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼，使得每一时刻将多个光束会聚至人眼，而每个光束显示一个像素点，如此，可以在每一时刻显示多个像素点，而现有技术每一时刻仅能显示一个像素点，由于图像的像素点是不变的，而在每一时刻显示的像素点的数量增多时，反射扫描器件阵列的扫描频率必然会小于光开关的开关频率，如此，能够有效降低开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

实施例二：

本发明实施例第二方面还提供了一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应。

在第一方面和第二方面中已经详细介绍了近眼显示系统的具体结构以及运行过程，在此就不再赘述了。

具体的，所述虚拟现实设备还可以包括外壳，所述第一近眼显示系统和所述第二近眼显示系统均设置在所述外壳中。

实施例三：

本发明实施例第三方面还一种增强现实设备，包括两套如第一方面介绍的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的右眼。

在第一方面中已经详细介绍了近眼显示系统的具体结构以及运行过程，在此就不再赘述了。

具体的，所述增强现实设备还可以包括外壳，所述第一近眼显示系统和所述第二近眼显示系统均设置在所述外壳中。

具体的，第一方面介绍的所示近眼显示系统中光线会聚装置21为第一自聚焦透镜阵列时，所述近眼显示系统还包括第二自聚焦透镜阵列23，第二自聚焦透镜阵列23设置于平板波导20的远离人眼一侧，且第一自聚焦透镜阵列22和第二自聚焦透镜阵列23组成1:1的望远系统，使得外界环境光通过1:1的望远系统进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的望远系统进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

具体的，第一方面介绍的所示近眼显示系统中光线会聚装置21为电光偏转器阵列时，在平板波导20的远离人眼一侧设置调光结构40，调光结构40具体为PDLC膜层和用于控制所述PDLC膜层通断电的光开关；采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为30Hz，将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层、平板波导20和电光偏转器阵列24之后即可进入人眼，实现观察到现实外界环境。

具体的，第一方面介绍的所示近眼显示系统中光线会聚装置21为电控液体微透镜阵列时，在平板波导20的远离人眼一侧设置调光结构41，调光结构41具体为PDLC膜层和用于控制所述PDLC膜层通断电的光开关；采用分时段显示虚拟图像和现实外界环境；设人眼的刷新率为31Hz，将该刷新率对应的时间段分成2段，一段时间用于显示虚拟图像，此段时间内使PDLC膜层的光开关断开，使得PDLC膜层呈不透明状态；另一段时间用于观察现实外界环境，此段时间内使PDLC膜层的光开关开通，从而对PDLC膜层施加电压，使其呈透明状态，使得外界环境光能够通过PDLC膜层、平板波导20和电控液体微透镜阵列26之后即可进入人眼，实现观察到现实外界环境。

当然，还可以在平板波导20的远离人眼一侧设置另一电控液体微透镜阵列，且电控液体微透镜阵列26和所述另一电控液体微透镜阵列组成1:1的无焦系统，由于平板波导20可透射光线，使得外界环境光能够通过1:1的无焦系统进入人眼，且由于外界环境光是通过1:1的无焦系统进入人眼的，不会对外界进行放大或缩小，使得用户能够更真实的感受外界环境。

本发明的有益效果如下：

基于上述技术方案，本发明实施例中激光光源发出的光束经过反射扫描器件阵列后被扩展为多个光束，所述多个光束由多个反射扫描器进行扫描并反射至平板波导，再由所述平板波导反射至光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼，使得每一时刻将多个光束会聚至人眼，而每个光束显示一个像素点，如此，可以在每一时刻显示多个像素点，而现有技术每一时刻仅能显示一个像素点，由于图像的像素点是不变的，而在每一时刻显示的像素点的数量增多时，反射扫描器件阵列的扫描频率必然会小于光开关的开关频率，如此，能够有效降低开关的开关频率，以及在单位时间内开关频率降低的情况下，其能量利用率也会随之提高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括激光光源、反射扫描器件阵列和显示面板，所述显示面板包括平板波导和光线会聚装置，所述反射扫描器件阵列包括多个反射扫描器；

所述激光光源发出多个光束，所述多个光束分别由所述多个反射扫描器进行扫描并反射至所述平板波导，再由所述平板波导反射至所述光线会聚装置，最后由所述光线会聚装置会聚至人眼。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源包括三色激光光源、第一准直镜组、合束器、耦合器和耦合光纤，其中，所述三色激光光源输出三色激光；所述第一准直镜组设置于所述三色激光光源的出射光路上，用于对所述三色激光进行准直处理；所述合束器设置于所述第一准直镜组的出射光路上，用于将所述第一准直镜组出射的激光进行合束处理；所述耦合器设置于所述合束器的出射光路上，用于将所述合束器出射的激光耦合到所述耦合光纤中；所述耦合光纤与所述耦合器相连，所述耦合光纤用于传输经过所述耦合器的激光。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第二准直镜，所述第二准直镜设置在所述耦合光纤的出射光路上，用于将所述耦合光纤出射的光束进行准直处理。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源包括分光组件，所述分光组件用于将所述激光光源发出的激光分成多个光束。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第三准直镜组，所述第三准直镜组设置在所述反射扫描器件阵列的出射光路上，用于将所述反射扫描器件阵列出射的光束进行准直处理。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反射扫描器件阵列具体为MEMS扫描镜阵列。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光线会聚装置具体为第一自聚焦透镜阵列或电控液体微透镜阵列或电光偏转器阵列。

8.如权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，在所述光线会聚装置具体为第一自聚焦透镜阵列时，所述近眼显示系统还包括第二自聚焦透镜阵列，所述第二自聚焦透镜阵列设置于所述平板波导的远离人眼一侧。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二自聚焦透镜阵列和所述第一自聚焦透镜阵列组成1:1的望远系统。

10.如权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括调光结构，所述调光结构设置于所述平板波导的远离人眼一侧。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述调光结构包括PDLC和用于控制所述PDLC通断电的光开关。

12.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-11中任一权项所述的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应。

13.一种增强现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求8-11任一项所述的近眼显示系统，其中第一近眼显示系统与人的左眼对应，第二近眼显示系统与人的右眼对应；外界环境光通过所述第一近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的左眼，并通过所述第二近眼显示系统的第二自聚焦透镜阵列或调光结构进入人的右眼。