CN112505926A - 一种近眼显示装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种近眼显示装置及制备方法，包括：像源、光束调整组件、反射镜组件和棱镜主体，像源位于所述棱镜主体的一侧，光束调整组件和反射镜组件集成设置于棱镜主体中；像源用于出射第一光束；光束调整组件包括多个光束调整透镜，光束调整透镜位于第一光束的传播路径上，用于调整第一光束为第二光束，第二光束的能量小于第一光束的能量；反射镜组件位于第二光束的传播路径上，用于反射第二光束形成第三光束，第三光束包括平行光束；光束调整透镜还位于第三光束的传播路径上，用于反射第三光束至用户眼睛。解决了设备体积大、重量大且结构复杂，不利于系统集成并影响近眼显示设备的可穿戴性以及大尺寸反射镜引起的光栅感的视觉问题。

Description

一种近眼显示装置及制备方法

技术领域

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示装置及制备方法。

背景技术

增强现实技术是采用近眼显示方案实现将虚拟图像叠加到现实场景上，向用户提供具有沉浸式和交互式的体验，除了在娱乐方面，在工业、医学等领域都有重要的意义。现有的显示方案有如共轴棱镜方案、阵列光波导、全息光栅等方案。但是以上相关技术中至少存在如下问题：现有的增强现实的近眼显示设备，通常采用旁置显示设备，采用旁置折反系统将显示设备发出的光准直并耦合入一个光学平板中，实现大视场角观看。这种系统一般会体积大、重量大且结构复杂，不利于系统集成并影响近眼显示设备的可穿戴性。

棱镜方案以Google Glass为例，其光学显示系统主要由投影仪和棱镜组成。其中，投影仪把图像投射出来，棱镜将图像直接反射到人眼视网膜中，与现实图像相叠加。由于系统处于人眼上方，需要将眼睛聚焦到右上方才能看到图像信息，而且这套系统，存在视场角和体积的天然矛盾。Google Glass系统视场角较小，仅有15度的视场角，但是光学镜片却有10mm的厚度，显然15度的视场角对于实际使用是不够的，但是如果想增大视场角必须成倍的增加体积，对于近眼显示中大的体积不仅穿戴不方便，也会影响外观更加笨重。而lumus的阵列波导方案中如图1所示，存在一个复杂的光源耦入结构，显然，对于近眼显示来说，轻薄化小型化才是更加理想的形态。

同时，大的反射平面方案反射面贯穿整个镜片长度，会对视野造成一定的影响，在叠加外界环境光的时候可能会有光栅感的视觉问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种近眼显示装置及制备方法，解决了现在有技术中近眼显示设备体积大、重量大且结构复杂，不利于系统集成并影响近眼显示设备的可穿戴性以及大尺寸反射镜引起的光栅感的视觉问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种近眼显示装置，包括：像源、光束调整组件、反射镜组件和棱镜主体，所述像源位于所述棱镜主体的一侧，所述光束调整组件和所述反射镜组件集成设置于所述棱镜主体中；

所述像源用于出射第一光束；

所述光束调整组件包括多个光束调整透镜，所述光束调整透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为第二光束，所述第二光束的能量小于所述第一光束的能量；

所述反射镜组件位于所述第二光束的传播路径上，用于反射所述第二光束形成第三光束；

所述光束调整透镜还位于所述第三光束的传播路径上，用于反射所述第三光束至用户眼睛。

可选的，所述光束调整透镜包括透反透镜；

所述透反透镜位于所述第一光束和所述第三光束的传播路径上，用于部分透过所述第一光束形成所述第二光束，并反射所述第三光束至所述用户眼睛。

可选的，所述透反透镜的反射率和透过率的比值为1：1。

可选的，所述光束调整透镜包括偏振分光透镜；

所述偏振分光透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于透过所述第一光束中与所述偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成所述第二光束；

所述近眼显示装置还包括四分之一波片，所述四分之一波片分别位于所述第二光束和所述第三光束的传播路径上，所述第二光束经所述四分之一波片后入射至所述反射镜组件，所述第三光束经所述四分之一波片后入射至所述偏振分光透镜。

可选的，所述近眼显示装置还包括起偏组件；

所述起偏组件位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为线偏振光束。

可选的，所述光束调整组件位于第一平面，所述第一平面与所述棱镜主体的表面相交；

所述光束调整组件中的多个所述光束调整透镜在所述第一平面矩阵排布。

可选的，所述光束调整组件至少包括第一子光束调整组件和第二子光束调整组件，所述第一子光束调整组件位于第二平面，所述第二子光束调整组件位于第三平面，所述第二平面和所述第三平面平行设置，且均与所述棱镜主体的表面相交；

所述第一子光束调整组件的多个所述光束调整透镜阵列在所述第二平面矩阵排布；所述第二子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在所述第三平面矩阵排布；且所述第一子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在参考平面上的垂直投影与所述第二子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在所述参考平面上的垂直投影不交叠，所述参考平面与所述第一光束的传播方向垂直。

可选的，所述光束调整透镜的尺寸小于用户瞳孔尺寸；

相邻两个所述光束调整透镜之间的间距小于用户瞳孔尺寸。

可选的，所述反射镜组件包括球面反射镜或非球面反射镜；

所述第三光束包括平行光束。

可选的，所述光束调整透镜与所述第一光束的传播方向的夹角α满足0°<α≤45°；

所述用户眼睛的视场角满足-40°<β≤40°。

第二方面，本发明实施例还提供了一种近眼显示装置的制备方法，用于制备第一方面提供的近眼显示装置，包括：

提供像源，所述像源用于出射第一光束；

提供棱镜主体，所述棱镜主体位于所述像源一侧；

在所述棱镜主体中制备光束调整组件，所述光束调整组件包括多个光束调整透镜，所述光束调整透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为第二光束，所述第二光束的能量小于所述第一光束的能量；

在所述棱镜主体中制备反射镜组件，所述反射镜组件位于所述第二光束的传播路径上，用于反射所述第二光束形成第三光束；所述光束调整透镜还位于所述第三光束的传播路径上，用于反射所述第三光束至用户眼睛。

可选的，所述光束调整透镜包括透反透镜；在所述棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在所述棱镜主体中制备多个透反透镜，所述透反透镜位于所述第一光束和所述第三光束的传播路径上，用于部分透过所述第一光束形成所述第二光束，并反射所述第三光束至所述用户眼睛。

可选的，所述光束调整透镜包括偏振分光透镜；在所述棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在所述棱镜主体中制备多个偏振偏振分光透镜，所述偏振分光透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于透过所述第一光束中与所述偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成所述第二光束；

所述制备方法还包括：

在所述棱镜主体中制备四分之一波片，所述四分之一波片分别位于所述第二光束和所述第三光束的传播路径上，所述第二光束经所述四分之一波片后入射至所述反射镜组件，所述第三光束经所述四分之一波片后入射至所述偏振分光透镜。

本发明实施例公开了一种近眼显示装置，通过设置光束调整组件和反射镜组件内嵌集成设置于棱镜主体中，减少显示装置体积和重量，有利于系统集成以及提高可穿戴性；再将光束调整组件的多个光束调整透镜位于像源发射的第一光束的传播路径上，使第一光束透过多个光束调整透形成能量较小的第二光束，反射镜组件将第二光束反射准直形成第三光束，第三光束到达多个光束调整透镜被反射平行进入用户眼睛，通过此结构设计在减少显示装置体积和重量，有利于系统集成和易穿戴的同时，减少了像源光束在棱镜主体内的反射次数、减少了光栅感的视觉效果，提高了用户眼睛的成像清晰度。

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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术中近眼显示阵列波导结构的波导示意图；

图2为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种近眼显示装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的光束调整组件分布示意图；

图5为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的显示效果示意图；

图6为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本发明实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本发明的技术方案。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本发明的保护范围之内。

实施例

本发明实施例提供一种近眼显示装置。图2是本发明实施例的一种近眼显示装置的结构示意图。如图2所示，近眼显示装置包括：像源1、光束调整组件2、反射镜组件3和棱镜主体4，像源1位于棱镜主体4的一侧，光束调整组件2和反射镜组件3集成设置于棱镜主体4中；像源1用于出射第一光束A；光束调整组件2包括多个光束调整透镜21，光束调整透镜21位于第一光束A的传播路径上，用于调整第一光束A为第二光束B，第二光束B的能量小于第一光束A的能量；反射镜组件2位于第二光束B的传播路径上，用于反射第二光束B形成第三光束C；光束调整透镜还位于第三光束C的传播路径上，用于反射第三光束C至用户眼睛。

示例性的，本发明实施例提供了一种不需要旁置准直耦合结构的近眼显示装置，直接将准直元件内嵌在棱镜结构内。如图2所示，图2中右侧为近眼显示的正视图，左侧为相应的位置的侧视图。具体的，近眼显示装置包括：像源1、光束调整组件2、反射镜组件3和棱镜主体4，像源1位于棱镜主体4的一侧，光束调整组件2和反射镜组件3集成内嵌设置于棱镜主体4中，减少了显示装置的体积和重量，利于系统集成以及提高了可穿戴性。像源1包括发光二极管显示装置、有机发光二极管显示装置、微型发光二极管显示装置以及液晶显示装置中的至少一种，像源1出射第一光束A，用于眼睛视觉成像，其中，出射的第一光束A包括自然光。

以像源1位于棱镜主体4的上方为例，如图2所示，光束调整组件2包括多个光束调整透镜21，多个光束调整透镜21阵列排布在第一光束A的传播路径上，光束调整透镜21将像源1出射的第一光束A经过透过和反射后最终进入用户眼睛的重要光器件。具体的，设置多个光束调整透镜21分别部分透射第一光束A形成第二光束B，其中，通过合理设置光束调整透镜21的透过率，使第二光束B的能量小于第一光束A的能量。进一步，反射镜组件3位于第二光束B的传播路径上，将多个光束调整透镜21反射的第二光束B准直反射后形成第三光束C。优选的，反射镜组件3包括球面反射镜或非球面反射镜，通过合理设置球面反射镜或非球面反射镜的焦距等参数，使反射镜组件3对第二光束B准直输出第三光束C，第三光束C满足平行光束出射。进一步的，同时保证光束调整透镜21时位于第三光束C的传播路径上，反射第三光束C进入用户眼睛，通过调整每个光束调整透镜21的尺寸以及每个光束调整透镜21在空间上的排布，如在同一平面间隔排布，在垂直平面错开排布，实现第三光束C的光强度一致且平行出射进入用户眼睛，形成的视觉图像清晰度高，且具有较大的动眼范围。

综上所述，本发明实施例公开了一种近眼显示装置，通过设置光束调整组件和反射镜组件内嵌集成设置于棱镜主体中，减少显示装置体积和重量，有利于系统集成以及提高可穿戴性；再通过设置光束调整组件包括多个光束调整透镜，像源发射的第一光束透过多个光束调整透形成能量较小的第二光束，反射镜组件将第二光束反射准直形成第三光束，第三光束到达多个光束调整透镜被反射平行进入用户眼睛，通过此结构设计在减少显示装置体积和重量，易系统集成和易穿戴的同时，提高了像源光束在棱镜主体内的反射次数，最终提高了用户眼睛的成像清晰度。

可选的，继续参照图2，光束调整透镜21包括透反透镜；透反透镜位于第一光束A和第三光束C的传播路径上，用于部分透过第一光束A形成第二光束B，并反射第三光束C至用户眼睛。

示例性的，光束调整透镜21包括透反透镜，通过合理设置透反透镜的透过率和反射率的比值使反射进入用户眼睛的光强度最佳，进而提高光源1的能量利用率以及成像效果等。可选的，透反透镜的反射率和透过率的比值为1：1。通过设置透过率和反射的比值满足1:1得到半透半反镜，具体的，满足第一光束A一半透过形成第二光束B，一半反射形成杂散光，同时，当反射组件3准直反射形成的第三光束C再次到达半透半反镜时，存在一半光强的第三光束C被反射进入用户眼睛，在保证像源1出射光的反射次数最少和系统集成度高的前提下，达到最佳视觉成像效果。

可选的，图3是本发明实施例提供的另一种近眼显示装置的结构示意图。如图3所示，图3中右侧为近眼显示的正视图，左侧为相应的位置的侧视图，光束调整透镜21包括偏振分光透镜；偏振分光透镜位于第一光束的传播路径上，用于透过第一光束A中与偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成第二光束B’；近眼显示装置还包括四分之一波片5，四分之一波片5分别位于第二光束B’和第三光束C’的传播路径上，第二光束B’经四分之一波片5后入射至反射镜组件3，第三光束C’经四分之一波片5后入射至偏振分光透镜。

示例性的，光束调整透镜21包括偏振分光透镜，偏振分光镜具有选择入射光束偏振方向的功能。如图3所示，偏振分光透镜位于第一光束A的传播路径上，可以透过第一光束A中与偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成第二光束B’，第二光束B’包括P偏振光束或S偏振光束，其中，P偏振光束的偏振方向和S偏振光束的偏振方向正交。通过在第二光束B’的传播路径上依次设置四分之一波片5和反射镜组件2，当第二光束B’透过四分之一波片5经反射镜组件2准直反射后再次透过四分之一波片5形成第三光束C’，由于四分之一波片5具有调整光的偏振方向的功能，使第三光束C’的偏振方向与第二光束B’的偏振方向垂直，进而被偏振分光透镜反射至用户眼睛。通过引入四分之一波片5和尺寸较小的偏振分光透镜，实现偏振光束准直出射进入眼睛形成清晰的视觉图像。

可选的，近眼显示装置还包括起偏组件；起偏组件位于第一光束的传播路径上，用于调整第一光束为线偏振光束。

具体的，为了提高进入眼睛光束的能量利用率以及提高成像清晰度，近眼显示装置还包括起偏组件，起偏组件包括市面上常用的偏振片、尼科耳棱镜等，可以从自然光中获得偏振光。当像源发出的第一光束为自然光，设置起偏组件位于第一光束的传播路径上，起偏组件从第一光束获得线偏振光束，当偏振光束入射到光束调整透镜，选择起偏组件与光束调整透镜的选偏方向一致，可以提高线偏振光束入射到光束调整透镜的入射效率，进一步提高进入眼睛光束的能量利用率以及提高成像清晰度。

可选的，继续参照图2或图3，光束调整组件2位于第一平面P1，第一平面P1与棱镜主体的表面相交；光束调整组件中的多个光束调整透镜在第一平面P1矩阵排布。

示例性的，如图2或图3所示，光束调整组件2位于第一平面P1内，增加第一平面P1内光束调整透镜21的阵列排布数量，可以有效扩展显示装置在横向上的动眼范围。继续参照图2，设置光束调整组件2中的多个光束调整透镜21在同一个平面内矩阵排布，多个光束调整透镜21分别位于像源1发射的第一光束A的传播路径上，其中，设置这个平面与棱镜主体4的表面相交，棱镜主体4的表面为面向用户眼睛的一面和与其相反的一面，通过设置多个光束调整透镜21在同一个平面内矩阵排布，实现光束调整透镜21反射第三光束C至用户眼睛，形成清晰的图像。

可选的，光束调整组件至少包括第一子光束调整组件和第二子光束调整组件，第一子光束调整组件位于第二平面P2，第二子光束调整组件位于第三平面P3，第二平面P2和第三平面P3平行设置，且均与棱镜主体的表面相交；第一子光束调整组件的多个光束调整透镜21在第二平面P2矩阵排布；第二子光束调整组件的多个光束调整透镜21在第三平面P3矩阵排布；且第一子光束调整组件的多个光束调整透镜21在参考平面上的垂直投影与第二子光束调整组件的多个光束调整透镜21在述参考平面上的垂直投影不交叠，参考平面与第一光束的传播方向垂直。

示例性的，沿光的传播方向增加光束调整透镜的阵列排布数量，可以有效扩展显示装置在纵向上的动眼范围。具体的，如图2所示，设置光束调整组件2至少包括第一子光束调整组件和第二子光束调整组件，设置第一子光束调整组件的多个光束调整透镜21在第二平面P2矩阵排布，第二子光束调整组件的多个光束调整透镜21在第三平面P3矩阵排布，为保证第三光束C光强度一致以及平行光出射，通过设置第一子光束调整组件的多个光束调整透镜21在参考平面上的垂直投影与第二子光束调整组件的多个光束调整透镜21在参考平面上的垂直投影不交叠。具体的，通过调整光束调整透镜21与第一光束A的传播方向的夹角、光束调整透镜21的尺寸以及相邻光束调整透镜21的间距，实现在保证第一光束A透过形成第二光束B，同时反射第三光束C完全水平出射至用户眼睛，同时在水平和垂直方向达到最大动眼范围。其中，沿第一光束A的传播方向，第二平面P2和第三平面P3平行设置，且均与棱镜主体4的表面相交，棱镜主体4的表面为面向用户眼睛的一面和与其相反的一面，第二平面P2和第三平面P3平行的间距根据光束调整透镜21的尺寸以及相邻光束调整透镜21的间距确定。参考平面与第一光束A的传播方向垂直，反射组件2的尺寸覆盖所有光束调整透镜21在参考平面的参考平面上的垂直投影。

可选的，光束调整透镜的尺寸小于用户瞳孔尺寸；相邻两个光束调整透镜之间的间距小于用户瞳孔尺寸。通常眼睛的瞳孔直径为3.6mm，当设置光束调整透镜的尺寸小于眼睛的瞳孔直径以及相邻两个光束调整透镜之间的间距小于用户瞳孔尺寸时，光束调整透镜位于眼睛的正前方并不会阻挡眼睛接收外界环境光，像源发射的光与外界自然光均会在视网膜上形成清晰的视觉显示效果，相对于大尺寸的光束调整透镜消除了光栅感的视觉问题。

可选的，如图2或图3所示，光束调整透镜与第一光束的传播方向的夹角α满足0°<α≤45°；用户眼睛的视场角满足-40°<β≤40°。

具体的，继续参考图2或图3，偏振分光组件2的多个光束调整透镜21的感光平面与第一光束的传播方向的夹角α可以选择设置在0<α≤45°，考虑到人眼最舒适的视场范围，优选的，设置α＝45°，此时，经光束调整透镜21反射的第三光束C水平入射进入用户眼睛，沿第三光束C的传播方向为基准线，用户眼睛向多个光束调整透镜21的所在平面的最大对角线视场角可达到-40°<β≤40°，仍能看到清晰的图像。

图4为本发明实施例提供的种近眼显示装置的光束调整组件分布示意图；图5为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的显示效果示意图。沿光的传播方向，以设置偏振分光组件2包括9个光束调整透镜21为例，继续参照图2或图3，再结合4所示，依次设置5枚光束调整透镜21等间距排布在第一表面P1，依次设置4枚光束调整透镜21等间距排布在与第一表面平行的第二表面P2，设置每个光束调整透镜的圆形直径为1.6mm，在横向x方向和纵向y方向，相邻两个光束调整透镜圆心之间的间距为2mm，每个光束调整透镜的尺寸以及相邻两个光束调整透镜的间距均小于眼睛瞳孔尺寸，通过此结构设置，可以实现横向动眼范围16mm，纵向动眼范围4mm，对角线视场角范围-16°至16°。再结合图5所示，左边图像是像源发射的原始图案，右侧图像是经过本实施例提供的显示装置出射后采集到的成像图像。可以看出，右侧图像并没有出现光束调整透镜阻挡光的“洞”的情况，同时没有明显的光栅感的视觉图像。进一步的，通过增加光束调整透镜21在横向的数量和纵向的数量，在增大动眼范围的同时仍能看到清晰的图像，具有较高的视觉成像体验。

本发明实施例提供的光束调整透镜类似于细光束成像，像差更小，成像质量更好。理论上可以创建具有接近无限景深的图像，通过将光量限制为更小、更集中的光束，让所有事物都集中在焦点上，通过设置光束调整透镜在水平方向和垂直方向的阵列排布数量，比如在横向和纵向上的反射镜数量的扩展来对应增加某个方向的视场，设计实现不同视场的方案更加的灵活简便。可以满足很好的显示效果，同时光束调整透镜也并不会阻挡人眼接收外界环境。

本发明实施例还提供一种近眼显示装置的制备方法，用于制备上述实施例提供的近眼显示装置。图6为本发明实施例提供的一种近眼显示装置的制备方法。如图6所示，制备方法包括：

S101、提供像源，像源用于出射第一光束。

具体的，继续参照图2，提供像源1，像源1包括发光二极管显示装置、有机发光二极管显示装置、微型发光二极管显示装置以及液晶显示装置中的至少一种，像源1出射第一光束，用于眼睛视觉成像，其中，第一光束包括自然光。

S102、提供棱镜主体，棱镜主体位于像源一侧。

具体的，继续参照图2，提供棱镜主体4，设置在像源1的出射光的传播路径上，棱镜主体4包括玻璃或者透光率好的材料，作为近眼显示装置的光学元件的固定主体，承载内部感光元件。

S103、在棱镜主体中制备光束调整组件，光束调整组件包括多个光束调整透镜，光束调整透镜位于第一光束的传播路径上，用于调整第一光束为第二光束，第二光束的能量小于第一光束的能量。

具体的，继续参照图2，预先在棱镜主体5中在第一光束A的传播路径上阵列排布多个光束调整组件21，通过设定多个光束调整组件21的尺寸，相邻间距以及每个光束调整组件21的感光平面与第一光束A的传播方向的夹角，最后形成光束调整组件。多个光束调整透镜21将像源1出射的第一光束A透过和反射后最终进入用户眼睛，光束调整组件21的感光平面与第一光束A的传播方向的夹角α，优选的设置α＝45°。通过此结构设置，用户在较大的动眼范围内仍能看到清晰的图像，具有较高的视觉成像体验。

S104、在棱镜主体中制备反射镜组件，反射镜组件位于第二光束的传播路径上，用于反射第二光束形成第三光束；光束调整透镜还位于第三光束的传播路径上，用于反射第三光束至用户眼睛。

示例性，继续参照图2，反射镜组件3包括球面反射镜或非球面反射镜，将反射组件3内嵌设置在棱镜主体4内，通过合理设置球面反射镜或非球面反射镜的焦距等参数，反射镜组件3对第二光束B准直形成第三光束C后反射输出，当第三光束C满足平行光束出射，从而可以提高成像的清晰度。进一步的，满足光束调整透镜21同时位于第三光束C的传播路径上，反射第三光束C进入用户眼睛，通过调整每个光束调整透镜21的尺寸以及每个光束调整透镜21在空间上的排布，如在同一平面间隔排布，在垂直平面错开排布，实现第三光束C的光强度一致且平行出射进入用户眼睛，形成清晰的图像。

综上所述，本发明实施例还提供一种近眼显示装置的制备方法，用于制备上述实施例提供的近眼显示装置，通过将光束调整组件和反射镜组件内嵌集成设置于棱镜主体中，减少显示装置体积和重量，有利于系统集成以及提高可穿戴性；再通过设置光束调整组件的多个光束调整透镜位于像源发射的第一光束的传播路径上，使第一光束透过多个光束调整透形成能量较小的第二光束，反射镜组件将第二光束反射准直形成第三光束，第三光束到达多个光束调整透镜被反射进入用户眼睛，通过此结构设计在减少显示装置体积和重量，易系统集成和易穿戴的同时，减少了像源光束在棱镜主体内的反射次数、减少了光栅感的视觉效果，提高了用户眼睛的成像清晰度。

可选的，光束调整透镜包括透反透镜；偏振分光透镜在棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在棱镜主体中制备多个透反透镜，透反透镜位于第一光束和第三光束的传播路径上，用于部分透过第一光束形成第二光束，并反射第三光束至用户眼睛。

具体的，继续参考图2，光束调整透镜包括透反透镜，在棱镜主体中内嵌设置多个透反透镜，通过设置每个透反透镜的透过率和反射率的比值满足1:1，具体的，满足第一光束A一半透过形成第二光束B，一半反射形成杂散光，在保证像源1出射光的反射次数最少和系统集成度高的前提下，达到最佳视觉成像效果。

可选的，光束调整透镜包括偏振分光透镜，在棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在棱镜主体中制备多个偏振分光透镜，偏振分光透镜位于第一光束的传播路径上，用于透过第一光束中与偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成第二光束。

示例性的，继续参考图3，光束调整透镜包括偏振分光透镜，偏振分光透镜具有选择光束的偏振方向的功能，在棱镜主体中内嵌设置多个偏振分光透镜，多个偏振分光透镜在横向和纵向分别阵列排布，每个偏振分光透镜均位于第一光束的传播路径上，将第一光束A中与偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光透过形成第二光束B’。合理的设置偏振分光透镜的尺寸、相邻间距以及与第一光束的传播方向的夹角，实现较大的动眼范围的同时，视觉成像清晰。

制备方法还包括：

在棱镜主体中制备四分之一波片，四分之一波片分别位于第二光束和第三光束的传播路径上，第二光束经四分之一波片后入射至反射镜组件，第三光束经四分之一波片后入射至偏振分光透镜。

示例性的，参照图3，在棱镜主体4中内嵌设置四分之一波片5和反射镜组件3依次位于第二光束B’的传播路径上，当第二光束B’经四分之一波片5后被反射镜组件3反射后再次经过四分之一波片5后形成偏振方向与第二光束B’的偏振方向正交的第三光束C’，此时，当第三光束C’沿光束传播方向到达偏振分光透镜，由于不满足预设的透射要求，偏振分光透镜至少部分反射第三光束C’至用户眼，第三光束C’在眼睛内聚焦成像。

综上所述，本发明实施例还提供的一种近眼显示装置的制备方法，制备得到的近眼显示装置，在减少显示装置体积和重量，提高系统集成度和提高可穿戴性的同时，减少了像源光束在棱镜主体内的反射次数、减少了光栅感的视觉效果，提高了用户眼睛的成像清晰度，具有较大的市场应用性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，本发明的各个实施方式的特征可以部分地或者全部地彼此耦合或组合，并且可以以各种方式彼此协作并在技术上被驱动。对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (13)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：像源、光束调整组件、反射镜组件和棱镜主体，所述像源位于所述棱镜主体的一侧，所述光束调整组件和所述反射镜组件集成设置于所述棱镜主体中；

所述像源用于出射第一光束；

所述光束调整组件包括多个光束调整透镜，所述光束调整透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为第二光束，所述第二光束的能量小于所述第一光束的能量；

所述反射镜组件位于所述第二光束的传播路径上，用于反射所述第二光束形成第三光束；

所述光束调整透镜还位于所述第三光束的传播路径上，用于反射所述第三光束至用户眼睛。

2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整透镜包括透反透镜；

所述透反透镜位于所述第一光束和所述第三光束的传播路径上，用于部分透过所述第一光束形成所述第二光束，并反射所述第三光束至所述用户眼睛。

3.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述透反透镜的反射率和透过率的比值为1：1。

4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整透镜包括偏振分光透镜；

所述偏振分光透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于透过所述第一光束中与所述偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成所述第二光束；

所述近眼显示装置还包括四分之一波片，所述四分之一波片分别位于所述第二光束和所述第三光束的传播路径上，所述第二光束经所述四分之一波片后入射至所述反射镜组件，所述第三光束经所述四分之一波片后入射至所述偏振分光透镜。

5.根据权利要求4所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置还包括起偏组件；

所述起偏组件位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为线偏振光束。

6.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整组件位于第一平面，所述第一平面与所述棱镜主体的表面相交；

所述光束调整组件中的多个所述光束调整透镜在所述第一平面矩阵排布。

7.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整组件至少包括第一子光束调整组件和第二子光束调整组件，所述第一子光束调整组件位于第二平面，所述第二子光束调整组件位于第三平面，所述第二平面和所述第三平面平行设置，且均与所述棱镜主体的表面相交；

所述第一子光束调整组件的多个所述光束调整透镜阵列在所述第二平面矩阵排布；所述第二子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在所述第三平面矩阵排布；且所述第一子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在参考平面上的垂直投影与所述第二子光束调整组件的多个所述光束调整透镜在所述参考平面上的垂直投影不交叠，所述参考平面与所述第一光束的传播方向垂直。

8.根据权利要求6或7所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整透镜的尺寸小于用户瞳孔尺寸；

相邻两个所述光束调整透镜之间的间距小于用户瞳孔尺寸。

9.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射镜组件包括球面反射镜或非球面反射镜；

所述第三光束包括平行光束。

10.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光束调整透镜与所述第一光束的传播方向的夹角α满足0°<α≤45°；

所述用户眼睛的视场角满足-40°<β≤40°。

11.一种近眼显示装置的制备方法，用于制备权利要求1-10任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，包括：

提供像源，所述像源用于出射第一光束；

提供棱镜主体，所述棱镜主体位于所述像源一侧；

在所述棱镜主体中制备光束调整组件，所述光束调整组件包括多个光束调整透镜，所述光束调整透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于调整所述第一光束为第二光束，所述第二光束的能量小于所述第一光束的能量；

在所述棱镜主体中制备反射镜组件，所述反射镜组件位于所述第二光束的传播路径上，用于反射所述第二光束形成第三光束；所述光束调整透镜还位于所述第三光束的传播路径上，用于反射所述第三光束至用户眼睛。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述光束调整透镜包括透反透镜；在所述棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在所述棱镜主体中制备多个透反透镜，所述透反透镜位于所述第一光束和所述第三光束的传播路径上，用于部分透过所述第一光束形成所述第二光束，并反射所述第三光束至所述用户眼睛。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述光束调整透镜包括偏振分光透镜；在所述棱镜主体中制备光束调整组件，包括：

在所述棱镜主体中制备多个偏振分光透镜，所述偏振分光透镜位于所述第一光束的传播路径上，用于透过所述第一光束中与所述偏振分光透镜的偏振方向相同的偏振光形成所述第二光束；

所述制备方法还包括：

在所述棱镜主体中制备四分之一波片，所述四分之一波片分别位于所述第二光束和所述第三光束的传播路径上，所述第二光束经所述四分之一波片后入射至所述反射镜组件，所述第三光束经所述四分之一波片后入射至所述偏振分光透镜。

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