CN107561696A - 一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，近眼显示系统包括第一光源、第二光源、第一MEMS振镜、第二MEMS振镜和水平扩展波导；所述第一光源发出的光线经过所述第一MEMS振镜后，被所述第一MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼；所述第二光源发出的光线经过所述第二MEMS振镜后，被所述第二MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼。由于通过水平扩展波导扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制。

Description

一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域和增强现实领域，尤其涉及一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备。

背景技术

虚拟现实(英文：Virtual Reality；简称：VR)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，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中，为用户带来超越真实生活环境的感官体验。在视觉方面而言，虚拟现实技术利用计算机设备生成虚拟场景的图像，并通过光学器件将图像光线传递到人眼，使得用户能够在视觉上能够完全感受该虚拟场景。

增强现实(英文：Augmented Reality；简称：AR)，是利用虚拟物体或信息对真实场景进行现实增强的技术。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。

现有的虚拟现实设备或者增强现实设备一般通过光学透镜将虚拟图像的光线会聚到用户的瞳孔中，对人眼观察的位置有较严格的限制。在用户的瞳孔位置发生变化时，例如用户的眼球转动，或者两个瞳距不同的用户先后使用同一个增强现实设备的时候，需要用户对增强现实设备的瞳距调节，或者由增强现实设备自动进行瞳距调节，但目前这两者的精度都不高，会导致虚拟图像的光线无法全部进入人眼，从而使得增强现实设备无法向用户发送虚拟图像，或者发送的虚拟图像的效果不佳，继而无法给用户以良好的增强现实体验。

因此，现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种近眼显示系统、虚拟现实设备和增强现实设备，解决现有技术中存在的因增强现实设备对人眼观察的位置有较严格的限制，而导致无法给用户以良好的增强现实体验的技术问题，增加了虚拟现实技术或增强现实技术提供的视场角，使得虚拟现实技术或增强现实技术能够在视觉上满足人眼的观看需求，从而能够向用户提供沉浸式的体验。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了一种近眼显示系统，包括第一光源、第二光源、第一MEMS振镜、第二MEMS振镜和水平扩展波导；

所述第一光源发出的光线经过所述第一MEMS振镜后，被所述第一MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼；所述第二光源发出的光线经过所述第二MEMS振镜后，被所述第二MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼。

可选地，所述第一MEMS振镜设置于所述第一光源的出射光路上，所述水平扩展波导设置于所述第一MEMS振镜的出射光路上；所述第二MEMS振镜设置于所述第二光源的出射光路上，所述水平扩展波导设置于所述第二MEMS振镜的出射光路上；所述第一MEMS振镜和所述第二MEMS振镜相邻。

可选地，所述第一光源包括三色激光生成单元和合光单元，所述三色激光发生单元用于发出三色激光；所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理。

可选地，所述第一光源还包括耦合单元和光纤，所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递经过所述耦合单元耦合的激光。

可选地，所述近眼显示系统还包括第一准直镜组和第二准直镜组，所述第一准直镜组设置于所述第一光源的出射光路以及所述第一MEMS振镜的入射光路上，所述第二准直镜组设置于所述第二光源的出射光路以及所述第二MEMS振镜的入射光路上。

可选地，所述近眼显示系统还包括第一转束棱镜和第二转束棱镜，所述第一转束棱镜设置于所述第一光源的出射光路以及所述第一MEMS振镜的入射光路上，所述第二转束棱镜设置于所述第二光源的出射光路以及所述第二MEMS振镜的入射光路上。

可选地，所述近眼显示系统还包括第一垂直扩展波导和第二垂直扩展波导，所述第一垂直波导设置于所述第一MEMS振镜的出射光路上以及所述水平扩展波导的入射光路上，所述第二垂直波导设置于所述第二MEMS振镜的出射光路上以及所述水平扩展波导的入射光路上。

本发明实施例第二方面一种虚拟现实设备，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼。

可选地，所述虚拟现实设备还包括挡光结构，所述挡光结构设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上远离人眼的一侧。

可选地，所述虚拟现实设备还包括变焦透镜，所述变焦透镜设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上靠近人眼的一侧。

本发明实施例第三方面一种增强现实设备，包括两套如第一方面提供的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼；外界环境光线通过所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的左眼，并通过所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的右眼。

可选地，所述增强现实设备还包括四个变焦透镜，所述四个变焦透镜分别设置于所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧，以及所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

由于通过水平扩展波导扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为激光扫描视网膜成像的原理图；

图2为本实施例提供的近眼显示系统的第一种实现方式的结构示意图；

图3为本实施例提供的第一光源701的结构示意图；

图4为本实施例提供的近眼显示系统的第二种实现方式的结构示意图；

图5为本实施例提供的近眼显示系统的第三种实现方式的结构示意图；

图6为本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的结构示意图；

图7为本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在介绍本发明实施例中的技术方案之前，先介绍一下激光扫描成像的技术原理，请参考图1，图1为激光扫描视网膜成像的原理图，如图1所示，101为激光发生器，102为二维扫描装置，103为人眼的视网膜。

为方便介绍，以成像的图像的分辨率为5*5为例，在二维扫描装置当前的方向对准白色的像素点时，激光发生器发出白色的激光，并通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，即实现了对该像素点的扫描；在二维扫描装置的下一个位置，若二维扫描装置的方向对准黑色的像素点时，激光发生器发出对应的黑色的激光，通过二维扫描装置偏转并反射至该像素点，或者不发出激光，即实现了对该像素点的扫描，以此类推，即能够实现整个图像的扫描，这样，通过人眼的视觉暂留现象，就能够在人眼的视网膜上呈现出一幅完整的图像，如图1所示，最后能够在人眼中形成一个汉字“王”。在实际应用中，通过激光发生器发出不同颜色的激光，例如可以通过耦合多个单色激光的方式来发出不同颜色的激光，并且完整地扫描出待显示的图像，从而能够在人眼中形成丰富多彩的图像，在此就不再赘述了。

需要说明的是，黑色的激光是指在预设的颜色编码模式下对应的编码值，例如，在RGB颜色模式下，黑色的RGB值为(0，0，0)。

请参考图2，图2为本实施例提供的近眼显示系统的第一种实现方式的结构示意图，如图2所示，该近眼显示系统包括：第一光源701、第二光源702、第一MEMS振镜703、第二MEMS振镜704和水平扩展波导705；

第一光源701发出的光线经过第一MEMS振镜703后，被第一MEMS振镜703进行扫描并反射至水平扩展波导705，再由水平扩展波导705传递至人眼；第二光源702发出的光线经过第二MEMS振镜704后，被第二MEMS振镜704进行扫描并反射至水平扩展波导705，再由水平扩展波导705传递至人眼。

水平扩展波导可以在水平光波导内设置多个成像镜面，例如可以是在多个水平光波导上镀上可反可透膜层并胶合在一起，可反可透膜层即形成一个成像镜面，光线在进入水平光波导后传递至该可反可透膜层时，一部分光线会在该可反可透膜层上发生反射，从而传递至人眼，另一部分光线会透射过可反可透膜层到下一可反可透膜层，以此类推，从而能够实现扩大近眼显示系统的出瞳直径的效果。

当然，为了保证光强度的均匀性，可以根据实际情况设置每个可反可透膜层的反射效率，例如，以水平扩展波导包括5个成像镜面为例，按照光线在水平扩展波导中的传输方向，可以将第1个镜面的反射率设置为20％，将第2个镜面的反射率设置为25％，将第3个镜面的反射率设置为33％，将第4个镜面的反射率设置为50％，将第5个镜面的反射率设置为100％，这样，每个镜面出射的光强度为总光强度的20％，在此就不再赘述了。

可以看出，由于第一光源701发出的光线经过第一MEMS振镜703的扫描和反射后进入水平扩展波导705，第二光源702发出的光线经过第二MEMS振镜704的扫描和反射后进入水平扩展波导705，再由水平扩展波导705传递至人眼，这样，通过水平扩展波导705扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，所以与单一光学透镜的出瞳相比，本方案提供的出瞳明显增大，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。

进一步地，由于通过第一光源701和第二光源702同时提供形成虚拟图像的光线，所以第一MEMS振镜703或第二MEMS振镜704只需要对虚拟图像的一半内容进行扫描，这样，在保持MEMS振镜的扫描速率不变的情况下，与只包括一个光源和一个MEMS振镜的近眼显示系统相比，本实施例提供的近眼显示系统能够提供两倍的刷新率或分辨率，从而能够向用户提供更流畅、更逼真的视觉体验。

再进一步地，由于第一光源701和第二光源702发出的光线分别经过第一MEMS振镜703和第二MEMS振镜704后，再经过水平扩展波导705后就直接进入人眼，避免了因光线反射后未进入人眼而造成的光利用效率降低。

在接下来的部分中，将具体介绍上述技术方案。

请继续参考图2，如图2所示，第一MEMS振镜703设置于第一光源701的出射光路上，水平扩展波导705设置于第一MEMS振镜703的出射光路上；第二MEMS振镜704设置于第二光源702的出射光路上，水平扩展波导705设置于第二MEMS振镜704的出射光路上；第一MEMS振镜703和第二MEMS振镜704相邻。

在具体实施过程中，第一光源701和第二光源702可以为发光二极管(英文：LightEmitting Diode；简称：LED)光源，或者半导体激光器(英文：Laser Diode；简称：LD)光源，当然半导体激光器在准直性能、响应速度等参数上的性能相对优秀一些，但成本更高一些，本领域所属的技术人员能够根据实际情况选择合适的光源，在此不做限制。

当然，在一套近眼显示系统中，第一光源701和第二光源702可以采用不相同的发光器件，也可以采用相同的发光器件，在采用同样的发光器件时，第一光源701和第二光源702发出的光线的性质相同，能够避免因两个光源发出的光线存在差异而导致用户获得较差的视觉体验。

请参考图3，图3为本实施例提供的第一光源701的结构示意图，如图3所示，第一光源701可以包括红色发光单元2011、绿色发光单元2012、蓝色发光单元2013，以及第一滤波片2014和第二滤波片2015，第一滤波片2014能够反射红色光线且透射蓝色光线和绿色光线，第二滤波片2015能够反射蓝色光线且透射绿色光线，这样，通过第一滤波片2014和第二滤波片2015，即能够将红色发光单元2011、蓝色发光单元2012和绿色发光单元2013各自生成的光线耦合到一起，同时，通过分别控制红色发光单元2011、蓝色发光单元2012和绿色发光单元2013输出的能量，即能够控制耦合后的光线的颜色。

在具体实施过程中，可以在第一滤波片2014和第二滤波片2015上镀上选用二氧化硅(化学式：SiO₂)和五氧化二钽(化学式：Ta₂O₅)等材料形成的薄膜，使得第一滤波片2014能够反射红色激光且透射蓝色激光和绿色激光，且第二滤波片2015能够反射蓝色激光且透射绿色激光，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，每一个发光单元都可以采用对应的发光二极管或者半导体激光器发出对应的光线，例如砷化镓二极管能够发出红光，磷化镓二极管能够发出绿光，氮化镓二极管能够发出蓝光，等等。在另一实施例中，第一光源701中各个发生单元的颜色可以根据实际需要进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。

请继续参考图3，在本实施例中，第一光源701还包括光纤耦合组件2016和光纤2017，光纤耦合组件2016用于将发光二极管光源或半导体激光器光源发出的光线耦合后至光纤2017中。

第二光源702的结构，可以与第一光源701的结构一致，在此为了说明书的简洁，就不再详细介绍了。

请继续参考图2，如图2所示，第一MEMS振镜703设置于第一光源701的出射光路上，即能够对第一光源701发出的光线进行偏转并反射，从而实现了扫描的目的，反射后的光线通过水平扩展波导705即进入人眼，同理，第二MEMS振镜704设置于第二光源702的出射光路上，也能够对第二光源702发出的光线进行偏转并反射，从而实现了扫描的目的，反射后的光线通过水平扩展波导705即进入人眼。

在具体实施过程中，可以将需要发送给用户的虚拟图像分为两个部分，例如可以均分为上下部分或者左右部分，并分别按照对应的颜色模式进行编码，例如采用RGB(红绿蓝三基色)模式对虚拟图像进行编码后，由第一光源701和第一MEMS振镜703输出虚拟图像的上部分或者左部分，具体可以是第一光源701发出对应像素点的颜色的光线，第一MEMS振镜703偏转至对应的位置，从而将第一光源701发出的光线偏转至对应像素点对应的位置，这样就完成了该像素点的扫描，然后进行下一像素点的扫描，直到完成整幅虚拟图像的上部分或者左部分的扫描，同理，第二光源702和第一MEMS振镜704输出虚拟图像的下部分或者右部分，在此就不再赘述了。

可以看出，由于通过第一光源701和第二光源702同时提供形成图像的光线，所以第一MEMS振镜703或第二MEMS振镜704只需要对图像的一半内容进行扫描，这样，在保持MEMS振镜的扫描速率不变的情况下，与只包括一个光源和一个MEMS振镜的近眼显示系统相比，本实施例提供的近眼显示系统能够提供两倍的刷新率或分辨率，从而能够向用户提供更流畅、更逼真、更清晰和更细腻的视觉体验。

进一步地，由于第一光源701和第二光源702发出的光线分别经过第一MEMS振镜703和第二MEMS振镜704的偏转后，再经过水平扩展波导705后就直接进入人眼，避免了因光线反射后未进入人眼而造成的光利用效率降低。

在具体实施过程中，请参考图4，图4为本实施例提供的近眼显示系统的第二种实现方式的结构示意图，如图4所示，近眼显示系统包括第一光源701、第二光源702、第一MEMS振镜703、第二MEMS振镜704和水平扩展波导705，还包括第一转束棱镜706和第二转束棱镜707，第一转束棱镜706设置于第一光源701的出射光路以及第一MEMS振镜703的入射光路上，第二转束棱镜707设置于第二光源702的出射光路以及第二MEMS振镜704的入射光路上。

在实际应用中，第一转束棱镜706和第二转束棱镜707具体可以采用由多个棱镜胶合而成的棱镜阵列，也可以采用如图4所示的单棱镜，在此不做限制，单棱镜在满足光线偏转要求的情况下，减少了光线的透射和反射次数，避免了光线的能量损失，保证了光线的能量利用率。

可以看出，由于近眼显示系统能够通过第一转束棱镜706和第二转束棱镜707来改变光源和MEMS振镜之间的相对位置，所以避免了对光源和MEMS振镜之间的相对位置的限定，使得光源与MEMS振镜之间的相对位置更加自由，能够适用于更多的应用场景，也更便于本领域技术人员根据实际情况，设置对光源与MEMS振镜之间的相对位置，以满足实际情况的需要。

在具体实施过程中，请继续参考图5，图5为本实施例提供的近眼显示系统的第三种实现方式的结构示意图，如图5所示，近眼显示系统包括第一光源701、第二光源702、第一MEMS振镜703、第二MEMS振镜704和水平扩展波导705，还包括第一垂直扩展波导708和第二垂直扩展波导709，第一垂直波导708设置于第一MEMS振镜703的出射光路上以及水平扩展波导705的入射光路上，第二垂直波导709设置于第二MEMS振镜704的出射光路上以及水平扩展波导705的入射光路上。

通过上述部分可以看出，由于近眼显示系统能够通过第一垂直扩展波导708和第二垂直扩展波导709，在垂直方向分别对第一MEMS振镜703和第二MEMS振镜704出射的光线进行扩展，再由水平扩展波导705传递至人眼，这样，在垂直方向和水平反向上都进行了扩束，进一步增大了近眼显示系统的出瞳直径，扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。

在实际应用中，本实施例提供的近眼显示系统能够应用于虚拟现实设备或增强现实设备上，在接下来的部分中，将介绍将近眼显示系统应用于虚拟现实设备或增强现实设备的具体实现过程。

首先，介绍将本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的具体实现过程。

请参考图6，图6为本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的虚拟现实设备，包括两套如本实施例前述部分介绍的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统101出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统102出射的光线进入人的右眼，这样，就能够向用户提供虚拟现实的内容，例如可以是场景展示、视频、游戏内容等等，在此就不再赘述了。

当然了，通过第一套近眼显示系统101和第二套近眼显示系统102在同一时间显示的两帧图像，可以是具有一定视差的图像，这样，向用户提供的虚拟现实的内容具有3D效果，能够提高用户体验。

在本实施例中，由于第一套近眼显示系统101和第二套近眼显示系统102都分别具有两个光源和两个MEMS振镜，所以本实施例提供的近眼显示系统能够提供两倍的刷新率或分辨率，与近眼显示系统只包括一个光源和一个MEMS振镜的虚拟现实设备相比，本实施例提供的虚拟现实设备能够向用户提供更流畅、更逼真的视觉体验。

在具体实施过程中，为了保证虚拟现实设备的用户体验，需要避免外界环境光线的干扰，在本实施例中，虚拟现实设备还包括挡光结构103，挡光结构103设置于第一套近眼显示系统101和第二套近眼显示系统102的水平扩展波导上远离人眼的一侧，这样，即能够避免外界环境光线的干扰，从而能够避免因外界环境光线而影响用户在使用虚拟现实设备过程中的沉浸感。

在实际应用中，挡光结构可以是在水平扩展波导上远离人眼的一侧涂覆的全反射膜层，全反射膜层例如可以是由铝、银、金或铜等组成的金属膜，也可以说由一氧化硅、氟化镁、二氧化硅或三氧化二铝等组成的电解质膜层，或者是二者的结合，在此不做限制。当然，挡光结构还可以是挡光片等等，在此就不再赘述了。

在实际应用中，还可以将虚拟现实设备中的近眼显示系统设置在不透光的外壳中，也能够实现避免外界环境光线的干扰的效果，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，虚拟现实设备还包括变焦透镜104，如图6所示，变焦透镜104设置于水平扩展波导上靠近人眼的一侧，变焦透镜例如可以是电控液晶菲涅耳透镜，通过改变施加在电控液晶菲涅耳透镜上的电压，即能够改变电控液晶菲涅耳透镜的发散能力，这样，即能够实现对水平扩展波导出射的光线的调整，从而改变向用户提供的图像的景深。

在实际应用中，可以如图6所示，在一个虚拟现实设备中只设置一个变焦透镜，在另一实施例中，也可以分别为左眼和右眼设置一个变焦透镜，在此不做限制。

当然，在具体实施过程中，变焦透镜例如还可以是充液型变焦透镜或者是基于介质电润湿的流体变焦透镜等等，在此就不再赘述了。在实际应用中，还可以通过软件的方式来调整向用户提供的图像的景深，在此就不再赘述了。

然后，在通过上述部分，介绍完本实施例提供的近眼显示系统应用于虚拟现实设备的具体实现过程之后，在接下来部分中，将介绍本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的具体实现过程。

请参考图7，图7为本实施例提供的近眼显示系统应用于增强现实设备的结构示意图，如图7所示，该增强现实设备包括两套如本实施例前述部分介绍的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统111出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统112出射的光线进入人的右眼，并且，外界环境光线通过第一套近眼显示系统111中的水平扩展波导进入人的左眼，并通过第二套近眼显示系统112中的水平扩展波导进入人的右眼，这样，近眼显示系统提供的图像和外界环境光线形成的图像就叠加在一起，从而能够向用户提供增强现实的内容，例如可以是导航信息、对外界环境中事物的标注信息等等，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，如图7所示，增强现实设备还包括四个变焦透镜1131、1132、1133和1134，变焦透镜1131、1132分别设置于第一套近眼显示系统111的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧，变焦透镜1133、1134分别设置于第二套近眼显示系统112的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧。

变焦透镜的具体作用及构成在前述部分已经进行了详细的介绍，在此就不再赘述了。

在第一套近眼显示系统111或第二套近眼显示系统112的水平扩展波导的远离人眼的一侧设置变焦透镜，是为了和在第一套近眼显示系统111或第二套近眼显示系统112的水平扩展波导的远离人眼的一侧设置的变焦透镜组成1:1的无焦系统，实现外界环境光线的无扭曲传递，避免外界环境光线在人眼中形成的图像存在变形，影响用户的视觉体验。

在实际使用本实施例提供的增强现实设备的过程中，由于第一套近眼显示系统111和第二套近眼显示系统112提供的出瞳直径都较大，所以减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备的适用人群，并且无需用户对增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的增强现实体验的缺陷。

进一步地，由于第一套近眼显示系统111和第二套近眼显示系统112都分别具有两个光源和两个MEMS振镜，所以本实施例提供的近眼显示系统能够提供两倍的刷新率，与近眼显示系统只包括一个光源和一个MEMS振镜的增强现实设备相比，本实施例提供的增强现实设备能够向用户提供更流畅、更逼真的视觉体验。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

由于通过水平扩展波导扩大了近眼显示系统的出瞳直径，使得近眼显示系统输出的光线能够在更大的范围上进入眼睛的瞳孔中，从而减少或者避免了对人眼观察的位置的严格限制，进而扩大了虚拟现实设备或增强现实设备的适用人群，并且无需用户对虚拟现实设备或增强现实设备进行瞳距调节，也避免了用户因调节结果不精确导致无法获得良好的虚拟现实体验或增强现实体验的缺陷。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (12)

1.一种近眼显示系统，其特征在于，包括第一光源、第二光源、第一MEMS振镜、第二MEMS振镜和水平扩展波导；

所述第一光源发出的光线经过所述第一MEMS振镜后，被所述第一MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼；所述第二光源发出的光线经过所述第二MEMS振镜后，被所述第二MEMS振镜进行扫描并反射至所述水平扩展波导，再由所述水平扩展波导传递至人眼。

2.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述第一MEMS振镜设置于所述第一光源的出射光路上，所述水平扩展波导设置于所述第一MEMS振镜的出射光路上；所述第二MEMS振镜设置于所述第二光源的出射光路上，所述水平扩展波导设置于所述第二MEMS振镜的出射光路上；所述第一MEMS振镜和所述第二MEMS振镜相邻。

3.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述第一光源包括三色激光生成单元和合光单元，所述三色激光发生单元用于发出三色激光；所述合光单元设置于所述三色激光生成单元的出射光路上，所述合光单元用于对所述三色激光进行合束处理。

4.如权利要求3所述的近眼显示系统，其特征在于，所述第一光源还包括耦合单元和光纤，所述耦合单元设置于所述合光单元的出射光路上，所述耦合单元用于将所述合光单元出射的激光耦合至所述光纤中；所述光纤与所述耦合单元相连，所述光纤用于传递经过所述耦合单元耦合的激光。

5.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第一准直镜组和第二准直镜组，所述第一准直镜组设置于所述第一光源的出射光路以及所述第一MEMS振镜的入射光路上，所述第二准直镜组设置于所述第二光源的出射光路以及所述第二MEMS振镜的入射光路上。

6.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第一转束棱镜和第二转束棱镜，所述第一转束棱镜设置于所述第一光源的出射光路以及所述第一MEMS振镜的入射光路上，所述第二转束棱镜设置于所述第二光源的出射光路以及所述第二MEMS振镜的入射光路上。

7.如权利要求1所述的近眼显示系统，其特征在于，所述近眼显示系统还包括第一垂直扩展波导和第二垂直扩展波导，所述第一垂直波导设置于所述第一MEMS振镜的出射光路上以及所述水平扩展波导的入射光路上，所述第二垂直波导设置于所述第二MEMS振镜的出射光路上以及所述水平扩展波导的入射光路上。

8.一种虚拟现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-7中任一权项所述的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼。

9.如权利要求8所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述虚拟现实设备还包括挡光结构，所述挡光结构设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上远离人眼的一侧。

10.如权利要求8所述的虚拟现实设备，其特征在于，所述虚拟现实设备还包括变焦透镜，所述变焦透镜设置于所述第一套近眼显示系统和所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导上靠近人眼的一侧。

11.一种增强现实设备，其特征在于，包括两套如权利要求1-7中任一权项所述的近眼显示系统，其中第一套近眼显示系统出射的光线进入人的左眼，第二套近眼显示系统出射的光线进入人的右眼；外界环境光线通过所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的左眼，并通过所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导进入人的右眼。

12.如权利要求11所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备还包括四个变焦透镜，所述四个变焦透镜分别设置于所述第一套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧，以及所述第二套近眼显示系统的水平扩展波导的靠近人眼的一侧和远离人眼的一侧。