CN111913301A - 一种近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种近眼显示设备，本申请中的近眼显示设备采用堆叠式波导，堆叠式波导中包含两个或多个波导片，不同波导片可分别输出不同子视场的图像光束，两个或多个子视场可共同拼接为完整视场，人眼便可观察到完整视场的虚拟图像。相较于传统的波导拼接方案，本申请中堆叠式波导均采用二维光栅结构，可以在大视场的同时，减小波导的整体面积，适于近眼显示设备的小型化。

Description

一种近眼显示设备

技术领域

本申请涉及扫描显示技术领域，具体涉及一种近眼显示设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)显示，是真实世界信息和虚拟信息实时叠加至同一个画面或空间的新兴显示技术。使用者佩戴上相应的近眼显示设备后，人眼可实时接收自然环境光线以及叠加于自然环境中的虚拟图像，实现超越现实的感官体验。

目前，近眼显示设备，特别是用于AR显示的近眼显示设备，如何兼顾大视场和小型化，成为行业中的难点。现有技术中，一些波导显示方案为了实现大视场显示，增加波导片的面积，诸如：拼接粘合多个波导片从而形成一片大面积波导片，或者，制作出一体成型的大面积波导片。

但波导片面积的增大，无疑会增加近眼显示设备的体积，也就是说，采用此类方案难以在保证大视场显示的同时，保持近眼显示设备的小型化。

发明内容

本申请的目的在于提供一种近眼显示设备，用以实现近眼显示设备小型化的同时保持较大视场。

本申请实施例提供一种近眼显示设备，包括：至少一个扫描显示模组、至少两个光源以及至少一组堆叠式波导，一个所述扫描显示模组中包含至少一个光纤扫描器，一组所述堆叠式波导中包含至少两层相互堆叠的波导片，其中，

任一所述光源输出的图像光束传输至对应的光纤扫描器，各光纤扫描器扫描输出的图像光束分别经各层波导片的输入区域进入至各波导片并分别在各波导片中传输；各层波导片中传输的图像光束分别通过各波导片的输出区域输出，拼接形成完整的虚拟图像；

其中，所述虚拟图像所对应的视场由各波导片输出的子视场拼接构成。

可选地，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置不重合。

可选地，各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性相同；或者，

各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性不同；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

可选地，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置部分重合。

可选地，各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性不同，并以波分复用或偏振复用的方式输入至各所述波导片的输入区域上；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

可选地，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置完全重合。

可选地，所述扫描显示模组中的光纤扫描器的数量为一个，所述光纤扫描器以时分复用的方式输出对应于不同所述子视场的图像光束，对应于不同所述子视场的图像光束的光学特性不同，并以波分复用或偏振复用的方式输入至各所述波导片的输入区域上；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

可选地，当所述扫描显示模组中包含的所述光纤扫描器的数量大于1个时，各所述光纤扫描器的输出端面至对应的所述波导片输入区域的距离相同。

可选地，各所述波导片的输出区域中设有二维光栅，所述二维光栅中阵列排布多个工作单元，在所述波导片中传输的图像光束经过任一所述工作单元时，按照设定的衍射方向向相邻工作单元传输，并同时朝向垂直于所述波导片平面的方向输出；

其中，所述二维光栅中的多个工作单元设置于图像光束衍射传输的光路上。

可选地，所述堆叠式波导中的各波导片为可透过自然光的透明波导片。

采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：

本申请中的近眼显示设备采用堆叠式波导，堆叠式波导中包含两个或多个波导片，不同波导片可分别输出不同子视场的图像光束，两个或多个子视场可共同拼接为完整视场，人眼便可观察到完整视场的虚拟图像。相较于传统的波导拼接方案，本申请中堆叠式波导均采用二维光栅结构，可以在大视场的同时，减小波导的整体面积，适于近眼显示设备的小型化。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请实施例提供的一种说明性扫描显示系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光纤扫描器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的近眼显示设备的结构示意图；

图4a是本申请实施例提供的一种堆叠式波导的结构示意图；

图4b是本申请实施例提供的波导片输出区域中的二维光栅结构示意图；

图4c是本申请实施例提供的两片波导片进行视场拼接的示意图；

图5是不同波导片上输入区域不重合的结构示意图；

图6是不同波导片上输入区域部分重合的结构示意图；

图7是不同波导片上输入区域完全重合的的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的另一种近眼显示设备的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的另一种近眼显示设备的结构示意图；

图10是一种扫描显示模组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

在本申请中，采用包含光纤扫描器的扫描显示模组投射出相应的虚拟图像。故首先介绍光纤扫描器的相关概念。

说明性扫描显示系统

如图1所示，为本申请中的一种说明性的扫描显示系统，其中主要包括：

处理器100、激光器组110、光纤扫描器120、光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元160。

处理器100可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。

系统工作时，处理器100可根据待显示的图像数据控制光源调制电路140对激光器组110进行调制，激光器组110中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图1中可见，激光器组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green，G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器组110中各激光器发出的光束经由合束单元160合束为一束激光并耦入至光纤130中。

处理器100控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描器120进行扫动，从而将光纤130中传输的光束扫描输出。

从光纤130输出端出射的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器120带动下，光纤130输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，光纤130输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。

继续参考图2，为光纤扫描器120的具体结构，其中包括：致动部121、光纤悬臂122、透镜123、扫描器封装壳124以及固定件125。致动部121通过固定件125固定于扫描器封装壳124中，光纤130在致动部121的自由端延伸形成光纤悬臂122，工作时，致动部121在扫描驱动信号的驱动下沿第一方向(Y方向)及第二方向(X方向)振动，受致动部121带动，光纤悬臂122出射端输出的光束便可按预定轨迹在介质表面上扫描。需要说明的是，光纤130从A端接入致动部121，其中的光束可传输至B端的光纤悬臂122，在可能的实施方式中，光纤130贯穿致动部121，并在致动部121的自由端延伸形成光纤悬臂122；或者，光纤130从A端接入致动部121，并在致动部121内部与B端的光纤悬臂122的精密对接，从而可将光束输出至光纤悬臂122中，也就是说，光纤130和光纤悬臂122并不是一体的。

在本申请方案的描述中，致动部和致动器表示同一概念，仅是名称不同，故并不应理解为对本申请的限定。

应理解，前述图1及图2中示出了光纤扫描显示系统的基本结构，在此基础上将对本申请实施例中的技术方案进行详细描述。另外，为了便于后续实施例中的描述，图1及图2中所示出的方向坐标系可沿用至后续实施例中，这里并不应作为对本申请的限定。

近眼显示设备

基于前述的说明性扫描显示系统，参考图3，为本申请实施例中的一种近眼显示设备，其中包括：扫描器模组300、第一激光器311、第二激光器312、两根传输光纤330以及一组堆叠式波导340。

本实施例中，扫描显示模组300中包含两个光纤扫描器，即，第一光纤扫描器301及第二光纤扫描器302。第一激光器311和第二激光器312分别通过连接于各激光器上的传输光纤330将输出的图像光束传输至对应的光纤扫描器中。图3中，第一激光器311与第一光纤扫描器301相对应，第二激光器312与第二光纤扫描器302相对应。

第一激光器311和第二激光器312可以为单色激光器，也可以为包含RGB三色激光器的激光器组(这里可参考前述说明性扫描显示系统中的内容)。在本申请的方案中，除了激光器可作为光源之外，也可以采用诸如LED光源等，具体将根据实际应用的需要而定。

一般性地，第一光纤扫描器301及第二光纤扫描器302的结构、尺寸、类型、扫描方式均相同，故这里仅以第一光纤扫描器301进行说明。在图3中，第一光纤扫描器301主要包括：致动器3011、光纤悬臂3012及透镜组3013，图3中的斜线区域为封装结构，使得第一光纤扫描器301和第二光纤扫描器302置于该封装结构中，当然，在实际应用时，也可以采用前述说明性扫描显示系统中的封装结构，具体将视近眼显示设备的结构设计而定，这里并不应构成对本申请的限制。致动部3011为二维致动部，可带动光纤悬臂3012进行诸如栅格式扫描、螺旋式扫描或利萨如式扫描等不同的扫描方式。从光纤悬臂3012扫描输出的图像光束经透镜组3013后输出。

堆叠式波导304包含两片相互平行堆叠的第一波导片41和第二波导片42。考虑到本申请的近眼显示设备可应用于AR显示场景中，故第一波导片41和第二波导片42具体可采用透明材料，以便于自然光从波导片中透过。第一波导片41和第二波导片42可以为平直片状波导片，也可以为带有一定弧度的波导片。

由第一光纤扫描器301扫描输出的图像光束投射于第一波导片41上，并在第一波导片41中传输并输出。相应地，第二光纤扫描器302扫描输出的图像光束投射于第二波导片42上，并在第二波导片42中传输并输出。图3中所示的两个波导片之间存在一定间隙，是为了直观展现堆叠式波导304中的波导片，实际应用中，第一波导片41和第二波导片42可以是紧密贴合的，具体的固定方式可以采用胶粘、熔接等，当然，这里并不进行具体限制。

参考图4，为堆叠式波导304的具体结构(图4的视图角度为逆光路方向，也即，相对于图3中堆叠式波导的右视图，后续实施例中的堆叠式波导结构示意图也采用该视角)，其中，第一波导片41的输入区域411和第二波导片42的输入区域422的位置，分别位于第一光纤扫描器301和第二光纤扫描器302的光路上，进一步，参考图5，第一光纤扫描器301扫描输出的光束可投射于输入区域411上，并通过输入区域411进入第一波导片41；第二光纤扫描器302扫描输出的光束可投射于输入区域422上，并通过输入区域422进入第二波导片42。

第一波导片41和第二波导片42上还分别设有输出区域，图4a中由于遮挡关系，仅示出了第二波导片42的输出区域423，故此处仅以输出区域423进行说明，第一波导片41的输出区域(未在图4a中示出)可以参考输出区域423的描述。在第二波导片42中传输的图像光束在输出区域423出射(结合图3，出射方向为垂直于输出区域423所在表面并朝向人眼的方向)。参考图4b，在本实施例中，输出区域423中设有二维光栅，二维光栅内阵列式排布多个工作单元(图4b中黑色圆形)，在二维光栅中阵列排布的工作单元的作用下，第二波导片42中传输的图像光束可通过任一工作单元向相邻工作单元传输，并且，还可以通过任一工作单元向垂直于第二波导片42的方向出射(结合图3可知，图像光束朝向人眼的方向出射)，从而图像光束在第二波导片42中实现了二维的传输路径。当然，这里对于第二波导片41中的输出区域便不再赘述。

参考图4c，第一波导片41和第二波导片42可分别输出不同子视场的图像光束，两个子视场可共同拼接为完整视场，人眼便可观察到完整视场的虚拟图像。相较于传统的波导拼接方案，本申请中堆叠式波导均采用二维光栅结构，可以在大视场的同时，减小波导的整体面积，适于近眼显示设备的小型化。

在图4a至图5所示的方案中，输入区域411和输入区域422在各波导片上的投影位置不发生重合。在此方案中，两个光纤扫描器输出的图像光束的光学特性可以相同，也可以不同，其中，所谓的光学特性，包括但不限于：图像光束的波长或偏振态。相应地，输入区域411和输入区域422中既可以采用不同光学特性的材料或光学元件(如：光栅)也可以采用相同光学特性的材料或光学元件。这里并不进行具体限制。需要说明的是，此种方案需要两个光纤扫描器扫描输出的光束能够精确的投射至输入区域411和输入区域422。

堆叠式波导的另一种输入方式

参考图6，第一波导片41和第二波导片42上的输入区域411和输入区域422的投影位置部分重合，也就是说，从图6中可见，第二光纤扫描器302扫描输出的图像光束一部分将投射在输入区域411上，显然，如果第一光纤扫描器301和第二光纤扫描器302输出的图像光束的波长或偏振态等光学特性相同，便可能发生第二光纤扫描器302扫描输出的部分图像光束通过输入区域411进入第一波导片41，从而造成对第一波导片41中图像光束的干扰，进一步会影响成像效果和质量。

故在本实施例中，就要求第一光纤扫描器301和第二光纤扫描器302输出的图像光束具有不同的光学特性(如：波长或偏振态不同)，同时，第一波导片41的输入区域411及第二波导片42的输入区域422中的材料或元件，可设置为对相应的波长或偏振态敏感。

例如：假设第一光纤扫描器301输出包含R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束，第二光纤扫描器302输出包含R₂、G₂、B₂另三种波长的图像光束，输入区域411只对R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束敏感，即，R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束可经输入区域411进入第一波导片41中，而R₂、G₂、B₂另三种波长的图像光束投射至输入区域411上时，将透过输入区域411投射至第二波导片42的输入区域422上，输入区域422对R₂、G₂、B₂三种波长的图像光束敏感，从而，R₂、G₂、B₂三种波长的图像光束便可经输入区域422进入第二波导片42中。

又例如：假设第一光纤扫描器301输出的图像光束为第一偏振态，第二光纤扫描器302输出的图像光束为第二偏振态，输入区域411只对第一偏振态敏感，即，第一偏振态的图像光束可经输入区域411进入第一波导片41中，而第二偏振态的图像光束投射至输入区域411上时，将透过输入区域411投射至第二波导片42的输入区域422上，输入区域422对第二偏振态敏感，从而，第二偏振态的图像光束便可经输入区域422进入第二波导片42中。

对于本实施例中的方式而言，可以减少两个光纤扫描器之间的间距，使得扫描显示模组300在竖直方向的宽度缩小，从而利于近眼显示设备在此方向上的结构尺寸或封装尺寸缩减。

堆叠式波导的其它输入方式

参考图7，第一波导片41和第二波导片42上的输入区域411和输入区域422的投影位置完全重合。对于此种方式，扫描显示模组300中可仅包含一个光纤扫描器，该光纤扫描器可以采用时分复用的方式，分别扫描输出对应于不同子视场的图像光束。并且，由于输入区域411和输入区域422的投影位置完全重合，还需要考虑光纤扫描器输出的第二子视场的图像光束可透过输入区域411投射至输入区域422上。

类似于上述实施例，光纤扫描器以时分复用方式扫描输出的不同子视场的图像光束具有不同的光学特性(如：具有不同的波长或偏振态)，同时，输入区域411和输入区域422中的材料或元件对不同波长或偏振态敏感。

具体例如：本实施例中的光纤扫描器在T₁时刻输出包含R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束，输入区域411只对R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束敏感，即，在T₁时刻，R₁、G₁、B₁三种波长的图像光束可经输入区域411进入第一波导片41中；光纤扫描器在T₂时刻输出包含R₂、G₂、B₂另三种波长的图像光束，R₂、G₂、B₂另三种波长的图像光束投射至输入区域411上时，将透过输入区域411投射至第二波导片42的输入区域422上，输入区域422对R₂、G₂、B₂三种波长的图像光束敏感，从而，在T₂时刻，R₂、G₂、B₂三种波长的图像光束便可经输入区域422进入第二波导片42中。

又例如：本实施例中的光纤扫描器在T₁时刻输出第一偏振态的图像光束，输入区域411只对第一偏振态敏感，即，在T₁时刻，第一偏振态的图像光束可经输入区域411进入第一波导片41中；光纤扫描器在T₂时刻输出第二偏振态的图像光束，第二偏振态的图像光束投射至输入区域411上时，将透过输入区域411投射至第二波导片42的输入区域422上，输入区域422对第二偏振态敏感，从而，在T₂时刻，第二偏振态的图像光束便可经输入区域422进入第二波导片42中。

对于本实施例而言，扫描显示模组300中可以仅设置一个光纤扫描器，从而有效缩减扫描显示模组300的体积，特别是当近眼显示设备用作AR眼镜的场景下，可进一步减小镜腿部分的封装尺寸，更有利于近眼显示设备的小型化、轻量化。

近眼显示设备的其它实施例

参考图8，近眼显示设备中至少包括：扫描显示模组600及堆叠式波导700，相应地，该近眼显示设备中还设有光源、传输光纤、光源调制电路、扫描驱动电路等元件，具体可参考前述内容，这里不再赘述。

扫描显示模组600中包含三个光纤扫描器601～603，每个光纤扫描器都可输出由RGB三色激光构成的全色域的图像光束。堆叠式波导700包含三层相互堆叠的波导片701～703，每个波导片同样具有类似于前述实施例中波导片的结构，包括输入区域和输出区域，当然，本实施例中，波导片的输入区域之间的投影位置可以部分重合、完全重合或者不发生重合，具体可参考前述内容。三个光纤器与三个波导片一一对应，换言之，光纤扫描器601～603扫描输出的图像光束将分别进入波导片701～703，不同于前述实施例，在本实施例中，由于采用三个波导片701～703，每个波导片都可输出一个子视场的图像光束，从而实现三个子视场共同拼接形成一个完整视场，既可以增加虚拟图像的亮度及分辨率，也可以增加虚拟图像的视场范围。

参考图9，另一种近眼显示设备中至少包括：第一扫描显示模组61、第二扫描显示模组62、第一堆叠式波导71以及第二堆叠式波导72。对于该近眼显示设备中的其他元件，在此不进行过多赘述。

第一扫描显示模组61和第二扫描显示模组62中各包含三个光纤扫描器，同时，在近眼显示设备中至少包含两组RGB激光器。每个光纤扫描器均输出一种单色光束，即，第一扫描显示模组61中的激光器611～613分别扫描输出R₁、G₁、B₁三种单色光束；第二扫描显示模组62中的激光器621～623分别扫描输出R₂、G₂、B₂三种单色光束。其中，R₁、G₁、B₁三种单色光束和R₂、G₂、B₂三种单色光束的波长可以对应相同，也可以对应不同。

第一堆叠式波导71和第二堆叠式波导72中分别包含三个相互堆叠的波导片，激光器611～613扫描输出的R₁、G₁、B₁三种单色光束分别进入第一堆叠式波导71中的波导片711～713；激光器621～623扫描输出的R₂、G₂、B₂三种单色光束分别进入第二堆叠式波导72的波导片721～723。

在本实施例中，每层波导片中的光栅设计可以避免不同波长在同一波导中最大全反射角不同的问题。

当然，上述各波导片的输入区域之间的投影位置可以部分重合、完全重合或者不发生重合，从图9中可见，各波导片的输入区域的投影位置是部分重合的，在此情况下，第一扫描显示模组61和第二扫描显示模组62中扫描输出的单色光束可具有不同的光学特性。

例如：第一扫描显示模组61扫描输出的R₁、G₁、B₁三种单色光束和第二扫描显示模组62扫描输出的R₂、G₂、B₂三种单色光束的波长对应不等，相应地，6层波导片的输入区域分别对不同波长敏感，从而，使得R₁、G₁、B₁三种单色光束和R₂、G₂、B₂三种单色光束可以分别投射至6层波导片的输入区域上，并进入相应的波导片中。

又例如：第一扫描显示模组61扫描输出的R₁、G₁、B₁三种单色光束的偏振态和第二扫描显示模组62扫描输出的R₂、G₂、B₂三种单色光束的偏振态不同，6层波导片的输入区域分别对不同偏振态敏感，从而，使得R₁、G₁、B₁三种单色光束和R₂、G₂、B₂三种单色光束可以分别投射至6层波导片的输入区域上，并进入相应的波导片中。

当然，关于各波导片的输入区域之间的投影位置完全重合或者不发生重合的情形，可以参考前述实施例中的内容，这里便不进行过多赘述。

参考图10，扫描显示模组900中的光纤扫描器901和光纤扫描器902错位设置，这样的设置方式保证了两个扫描器的输出端面至对应的波导片的距离相同，也即，光纤扫描器901的输出端面至波导片11的距离与光纤扫描器902的输出端面至波导片12的距离相同。此方式可使得各光纤扫描器中的透镜组的参数保持一致。

需要说明的是，本申请的近眼显示设备可用作AR眼镜，此时，上述图示的结构可认为是AR眼镜的一侧视角，堆叠式波导作为AR眼镜的镜片，其他光学组件可设置于镜腿中。若要实现双眼显示，则AR眼镜的另一侧采用对称结构，这里便不再赘述了。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，这里就不再一一赘述。

至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：至少一个扫描显示模组、至少两个光源以及至少一组堆叠式波导，一个所述扫描显示模组中包含至少一个光纤扫描器，一组所述堆叠式波导中包含至少两层相互堆叠的波导片，其中，

任一所述光源输出的图像光束传输至对应的光纤扫描器，各光纤扫描器扫描输出的图像光束分别经各层波导片的输入区域进入至各波导片并分别在各波导片中传输；各层波导片中传输的图像光束分别通过各波导片的输出区域输出，拼接形成完整的虚拟图像；

其中，所述虚拟图像所对应的视场由各波导片输出的子视场拼接构成。

2.如权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置不重合。

3.如权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性相同；或者，

各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性不同；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

4.如权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置部分重合。

5.如权利要求4所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述光纤扫描器扫描输出的图像光束的光学特性不同，并以波分复用或偏振复用的方式输入至各所述波导片的输入区域上；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

6.如权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述波导片的输入区域在垂直于波导片方向上的投影位置完全重合。

7.如权利要求6所述的近眼显示设备，其特征在于，所述扫描显示模组中的光纤扫描器的数量为一个，所述光纤扫描器以时分复用的方式输出对应于不同所述子视场的图像光束，对应于不同所述子视场的图像光束的光学特性不同，并以波分复用或偏振复用的方式输入至各所述波导片的输入区域上；

其中，所述光学特性包括所述图像光束的波长或偏振态。

8.如权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，当所述扫描显示模组中包含的所述光纤扫描器的数量大于1个时，各所述光纤扫描器的输出端面至对应的所述波导片输入区域的距离相同。

9.如权利要求1至8中任一所述的近眼显示设备，其特征在于，各所述波导片的输出区域中设有二维光栅，所述二维光栅中阵列排布多个工作单元，在所述波导片中传输的图像光束经过任一所述工作单元时，按照设定的衍射方向向相邻工作单元传输，并同时朝向垂直于所述波导片平面的方向输出；

其中，所述二维光栅中的多个工作单元设置于图像光束衍射传输的光路上。

10.如权利要求9所述的近眼显示设备，其特征在于，所述堆叠式波导中的各波导片为可透过自然光的透明波导片。

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