CN113946054A - 一种显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括投影光机以及衍射光波导；衍射光波导包括基底、设置于基底的入瞳元件、扩瞳元件以及出瞳元件；投影光机与入瞳元件相对设置，用于将若干个投影光束射入入瞳元件；入瞳元件包括与每一个投影光束对应的入瞳光栅，入瞳光栅用于将投影光束输入至对应的扩瞳光栅；扩瞳元件包括与每一个入瞳光栅对应的若干个扩瞳光栅，且扩瞳光栅位于入瞳光栅的输出光路上，用于将投影光束输入至对应的出瞳元件；每一个出瞳元件包括若干个出瞳光栅,出瞳元件位于多个扩瞳光栅的输出光路的重叠区域，用于对投影光束耦合，形成输出光束并输出。本发明能够通过单个衍射光波导实现彩色图案的显示，具有轻量化以及色彩清晰等特点。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及光波导技术领域，特别涉及一种显示装置。
背景技术
随着虚拟成像技术的进步，用户对沉浸式体验的需求越来越高。近年来VR(Virtual Reality，虚拟现实)/AR(Augmented Reality，增强现实)技术的发展，进一步提升了用户的观赏体验。而且，基于头戴式设备的VR/AR眼镜能解放人们的双手，降低对屏幕的依赖，更具有灵活性以及交互性，营造更好的视觉效果。对于头戴式设备，近眼显示是其技术的关键，镜片的成像质量和轻薄性是在生产以及设计时主要的考虑因素。近眼显示系统一般由图像远近光传输系统组成，图像源发出的图像画面，通过光学传输系统传递到人眼中。在此，区别于VR对外部环境的阻断，AR则需要有一定透过率，使佩戴者在看到图像画面的同时，可以看到外界的环境，实现外部环境与虚拟图像的结合，达到增强现实的效果。因此，VR/AR的成像主要依赖于光学传输系统。目前，业内有多种实现光学传输的方案，例如，自由空间光学，自由曲面光学，及显示光波导。其中，光波导技术具有大显示清晰区域(eye box)，轻薄的特点，因此在虚拟成像方案上，光波导技术成为了主流的显示方案。
目前AR眼镜主要采用衍射光波导技术，例如Microsoft的HoloLens一代和二代，Magic Leap的AR眼镜。由于光波衍射的低效率以及光栅对波长的选择，AR眼镜大多数采用2～3层衍射光波导实现彩色显示，每一层波导传播一种颜色的光线，最后在出瞳时所有颜色的光线合束，形成彩色的图像。例如申请号为202010240060.6的专利申请，采用了3层镜片实现彩色图像的现实。这种方案虽然能够保证最后呈现的图像的均匀性以及光亮度，但是依赖多层衍射光波导，增加了佩戴重量，用户佩戴时需要承载较大的负重，同时也增加了制作成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于实现多彩图像的AR显示装置对用户有较大负重，针对现有技术的不足，提供一种显示装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种显示装置，包括投影光机以及衍射光波导；
所述衍射光波导包括基底、设置于所述基底的入瞳元件、扩瞳元件以及出瞳元件；
所述投影光机与所述入瞳元件相对设置，用于将若干个投影光束射入所述入瞳元件，其中，每一个所述投影光束独立地对应于预设的波长范围；
所述入瞳元件包括与每一个所述投影光束对应的入瞳光栅，所述入瞳光栅用于将所述投影光束输入至对应的扩瞳光栅；
所述扩瞳元件包括与每一个所述入瞳光栅对应的若干个扩瞳光栅，且所述扩瞳光栅位于所述入瞳光栅的输出光路上，用于将所述投影光束输入至对应的出瞳元件；
每一个所述出瞳元件包括若干个出瞳光栅,所述出瞳元件位于多个所述扩瞳光栅的输出光路的重叠区域，用于对所述投影光束耦合，形成输出光束并输出。
所述显示装置，其中，所述投影光机包括光机壳体、设置于所述光机壳体内的显示面板、两组输入光源、第一透镜组以及第二透镜组；
所述第一组光源对应的波长范围为蓝光以及绿光对应的波长范围；
所述第二组光源对应的波长范围为红光对应的波长范围；
所述显示面板位于所述第一透镜组的后焦平面以及所述第二透镜组的前焦平面；
所述输入光源位于所述第一透镜组的前焦平面；
每一个所述输入光源依次经过所述第一透镜组、所述显示面板、所述第二透镜组，并在所述第二透镜组的后焦平面形成与该输入光源对应的投影光束。
所述显示装置，其中，所述投影光机包括若干个显示光机，每一个所述显示光机包括投影镜组以及用于发射投影光束的发光面板，其中，每一个所述投影光束独立地对应于预设的波长范围，所述发光面板为Mirco LED面板；所述投影镜组与所述入瞳元件相对设置；
基于所述投影镜组，所述发光面板发射的投影光束射入所述入瞳元件。
所述显示装置，其中，所述入瞳元件包括入瞳区、以及设置于所述入瞳区表面的第一入瞳光栅和第二入瞳光栅,其中,所述第一入瞳光栅与所述第一组光源的光束对应，所述第二入瞳光栅与所述第二组光源的光束对应；
所述扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区，设有第三扩瞳光栅和第四扩瞳光栅的第三扩瞳区，其中，所述第三扩瞳光栅与所述第四扩瞳光栅对应的输出光路不同；
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区；
其中，所述第一扩瞳区以及所述第二扩瞳区位于所述第一入瞳光栅的方向不同的输出光路上；
所述第三扩瞳区位于所述第二入瞳光栅的输出光路上；
所述第一出瞳区位于所述第一扩瞳光栅的输出光路与所述第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区；
所述第二出瞳区位于所述第二扩瞳光栅的输出光路与所述第四扩瞳光栅的输出光路的重叠区。
所述显示装置，其中，以水平向右为正方向，所述第一入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ11＝0°；
所述第二入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ12＝-90°，所述入瞳光栅的光栅周期为300～450nm
所述第一扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ21＝-135°；
所述第二扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ22＝-45°；
所述第三扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝45°；
所述第四扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝135°，所述扩瞳光栅的光栅周期均为150～300nm；
所述第一出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ31＝90°，所述第三出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ33＝180°；
所述第二出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ32＝90°，所述第四出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ34＝0°，所述出瞳光栅的光栅周期均为300～450nm。
所述显示装置，其中，每一个所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的一侧的长度小于远离所述入瞳元件的一侧的长度；
所述入瞳区的入瞳直径为2.5～7mm；
所述第一扩瞳区与所述第二扩瞳的最大宽度H1为所述入瞳直径的5～10倍，最大高度H1为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第三扩瞳区的最大宽度W3为所述入瞳直径的2～4倍，最大高度H3为所述入瞳直径的5～8倍；
所述第一出瞳区和所述第二出瞳区的长度L为宽度W的80％～90％，所述宽度W为所述最大高度H3的80％～90％，其中，所述长度L：宽度W＝16：0或4：3。
所述显示装置，其中，所述入瞳元件包括第一入瞳区、设置于所述第一入瞳区且与所述第一组光源的光束对应的第一入瞳光栅，第二入瞳区、设置于所述第二入瞳区且与所述第二组光源的光束对应的第二入瞳光栅，第三入瞳区、设于所述第三入瞳区且与所述第二组光源的光束对应的第三入瞳区；
所述扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区，设有第三扩瞳光栅的第三扩瞳区，以及设有第四扩瞳光栅的第四扩瞳区；
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区；
所述第一扩瞳区以及所述第二扩瞳区位于所述第一入瞳光栅的方向相反的输出光路上；
所述第三扩瞳区位于所述第二入瞳光栅的输出光路上，所述第四扩瞳区位于所述第三入瞳光栅的输出光路上；
所述第一出瞳区位于所述第一扩瞳光栅的输出光路与所述第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区；
所述第二出瞳区位于所述第二扩瞳光栅的输出光路与所述第四扩瞳光栅的输出光路的重叠区。
所述显示装置，其中，以水平向右为正方向，所述第一入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ11＝0°；
所述第二入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ13＝-60°；
所述第三入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ14＝-120°，所述入瞳光栅的光栅周期为300～450nm；
所述第一扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ21＝-135°；
所述第二扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ22＝-45°；
所述第三扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝60°；
所述第四扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ24＝120°，所述扩瞳光栅的光栅周期为150～300nm；
所述第一出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ31＝90°，所述第三出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ33＝180°；
所述第二出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ32＝90°，所述第四出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ34＝0°，所述出瞳光栅的光栅周期为300～450nm。
所述显示装置，其中，每一个所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的一侧的长度小于远离所述入瞳元件的一侧的长度；
所述入瞳区的入瞳直径为2.5～7mm；
所述第一扩瞳区与所述第二扩瞳的最大宽度H1为所述入瞳直径的5～10倍，最大高度H1为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第三扩瞳区和所述第四扩瞳区的最大宽度W3为所述入瞳直径的4～7倍，最大高度H3为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第一出瞳区和所述第二出瞳区的长度L为宽度W的80％～90％，所述宽度W为所述入瞳直径的3～6倍，其中，所述长度L：宽度W＝16：9或4：3。
所述显示装置，其中，所述扩瞳元件的外边缘设有滤光组件；
所述滤光组件包括第一滤光元件和/或第二滤光元件，其中，所述第一滤光元件和/或所述第二滤光元件包括用于过滤红光的滤光元件；
所述第一滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的外边缘；
所述第二滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述出瞳元件的外边缘。
所述显示装置，其中，所述扩瞳元件的外边缘设有滤光组件；
所述滤光组件包括第一滤光元件和/或第二滤光元件，其中，所述第一滤光元件和/或所述第二滤光元件包括用于过滤红光的滤光元件；
所述第一滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的外边缘；
所述第二滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述出瞳元件的外边缘。
所述显示装置，其中，所述第一滤光元件的厚度TH1为1.5～3mm的滤光带；
和/或所述第二滤光元件为厚度TH2为1.5～3mm的滤光带。
所述显示装置，其中，所述基底为蝶式双目镜片，所述入瞳元件设置于所述蝶式双目镜片的鼻桥上方的中心区域。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种显示装置，所述显示装置包括投影光机以及衍射光波导,针对每一个从投影光机输入的投影光束,衍射光波导中通过入瞳光栅、扩瞳光栅以及出瞳光栅依次对其进行入瞳、扩瞳以及出瞳。投影光机射入的投影光束独立地对应一定的波长范围，在最后出瞳时，一个出瞳元件带有若干个出瞳光栅，由于出瞳元件位于多个扩瞳光栅的输出光路重叠的区域，因此，对应各种波长范围的投影光束会在这里汇合，并形成输出光束输出。通过这种色彩分区、设置多个扩瞳区以及将多种色彩最后汇合输出的方式，能够实现一个衍射光波导实现彩色的图像输出，体积更小并且质量更轻。此外，通过设置使得色彩更为均匀，能量利用率高。
附图说明
图1为本发明提供的一种投影光机的结构示意图。
图2为本发明提供的无焦系统实现色彩分区的原理图。
图3为本发明提供的第二种投影光机的结构示意图。
图4为本发明提供的第一种衍射光波导与投影光机的立体结构示意图。
图5为本发明提供的第一种衍射光波导的元件分布图。
图6为本发明提供的第一种衍射光波导的光栅结构示意图。
图7为本发明提供的第二组光源的光束在衍射光波导内左侧路径示意图。
图8为本发明提供的第二种衍射光波导的元件分布图。
图9为本发明提供的第二种衍射光波导的光栅结构示意图。
图10为本发明提供的第二衍射光波导的第二入瞳光栅与第三入瞳光栅共用一个入瞳区的示意图。
图中标注的含义为：
100，衍射光波导；110，入瞳元件；111，第一入瞳区；112，第二入瞳区；113，第三入瞳区；121，第一扩瞳区；122，第二扩瞳区；123，第三扩瞳区；124，第四扩瞳区；131，第一出瞳区；132，第二出瞳区；141，设置于第一扩瞳区外缘的滤光组件；142，设置于第二扩瞳区外缘的滤光组件；300，第二种投影光机；301，第一光源；302，第二光源；311，第一透镜组；312，第二透镜组；320，偏振分束镜；330，显示面板；340，转角棱镜；400，第一种投影光机；401～403，发光面板；411～413，投影透镜组。
具体实施方式
本发明提供一种显示装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
举例说明，本发明实施例可以应用到AR眼镜等场景。该显示装置用于在AR眼镜的镜片上显示预设的图案。
需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本发明而示出，本发明的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本发明的实施方式可以应用于适用的任何场景。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施提供了一种显示装置，所述显示装置包括投影光机以及衍射光波导。
投影光机中设有需要显示的图像以及光源，投影光机通过光源将带有图像信息的光束射入衍射光波导中，本实施例将图像信息对应的图像命名为源图像，由投影光机射入衍射光波导的光束称为投影光束。
衍射光波导包括基底、设置在基底的入瞳元件110、扩瞳元件以及出瞳元件。
基底即为承载入瞳元件110、扩瞳元件以及出瞳元件的载体，本实施例为AR眼镜的基板。基底的形状可以为圆形、椭圆形或其他形状。
投影光机与入瞳元件110相对设置，投影光机射出的投影光束投射至入瞳元件110中。其中，为了实现多种颜色图案的显示，每一个投影光束都独立地对应于预设的波长范围。基于三原色原理，若需要实现多彩颜色的展示，可预设的波长范围为三个，分别为蓝光波长范围(470nm～475nm)、绿光波长范围(577～492nm)以及红光波长范围(760nm～622nm)。与之对应地，投影光机投出三束投影光束，分别对应蓝光波长范围、绿光波长范围以及红光波长范围。投影光束的数量可以更多或更少，例如只对应红光波长范围和蓝光波长范围，但最终展现的图像的颜色有限。因此，若需实现多彩的展示，投影光束至少对应蓝光波长范围、绿光波长范围以及红光波长范围。由于蓝光以及绿光的波长范围较为接近，且两者的波长范围都较窄，可将两者对应的波长范围连和为蓝绿光波长范围。因此投影光束对应的波长范围至少包括对应蓝光和绿光波长范围，以及对应红光的波长范围。
入瞳元件110包括与每一个所述投影光束对应的入瞳光栅，因此，每一个射入的投影光束都会进入入瞳元件110中的一个入瞳光栅中。针对每一个投影光束，该投影光束进入入瞳元件110后，基于入瞳光栅的衍射以及反射作用，可将入瞳投影光束朝不同方向传播。入瞳光栅的主要作用是将投影光束输入扩瞳光栅。
扩瞳元件包括与每一个所述入瞳光栅对应的若干个扩瞳光栅，且所述扩瞳光栅位于所述入瞳光栅的输出光路上，因此，入瞳光栅将投影光束输出后，投影光束沿着光路会进入扩瞳光栅。进入扩瞳光栅后，扩瞳光栅将输入的投影光束输出。
出瞳光栅位于多个所述扩瞳光栅的输出光路的重叠区域。因此，输出扩瞳光栅的投影光束在射出后，沿着扩瞳光栅的输出光路，会进入出瞳光栅中。出瞳光栅将输入的投影光束耦合，形成输出光束并输出。由于出瞳光栅并不仅限于对应的扩瞳光栅的输出光路，还在多个所述输出光路的重叠区域，因此，当输入同一个出瞳光栅的投影光束对应的波长范围之和，也就是投影波长范围，与该出瞳光栅的输出光束对应的波长范围之和，也就是投影波长范围，相同时，那么就相当于来源于同一源图像的不同色彩的图像进行汇合并输出，最终会在佩戴者眼中形成了带有多种色彩的显示图像。
奔实施例采用了一个基底即可实现多种色彩的图像的投影显示，减轻了整个显示装置的重量，提高用户佩戴的轻便性，以及降低了生产成本。
进一步地，在投影光机的设计方面，投影光机可采用为显示同一源图像的发出不同波长范围的显示光机组成。如图1所示，在本实施例提供的第一种投影光机400中，投影光机400包括并联的三个显示光机组成，每一个显示光机包括发光面板以及投影镜组，发光面板可选为Micro LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)面板，其具有显示图像和自发光功能，从而向投影镜组发射投影光束，每一个发光面板的自发光对应的波长范围相互独立，即每一个所述投影光束独立地对应于预设的波长范围。本例中，发光面板401对应的波长范围为蓝光范围、发光面板402对应的波长范围为绿光范围、发光面板403对应的波长范围为红光范围。投影镜组与入瞳元件相对设置，发光面板发出的投影光束穿过投影镜组，并通过投影镜组，射入对应的入瞳光栅中。例如，投影镜组401以及投影镜组402负责将蓝光以及绿光的投影光束入瞳对应的入瞳光栅中，投影镜组403负责将红光的投影光束入瞳对应的入瞳光栅。若为进入入瞳光栅的为蓝光以及绿光的集成光束，可对投影镜组401以及投影镜组402进行改进，使投影光束在进入入瞳光栅时或进入之前，蓝光和绿光混合。
但这种方式投影光机的重量较大，且现今显示面板330的体型较大，入瞳元件110在基底上要占有大量的面积，出瞳元件的面积被压缩，FOV较小。
在第二种投影光机中，采用分瞳光机的方式，实现基于同一个显示面板330，生成对应不同波长范围的投影光束。投影光机300包括光机壳体、设置于光机壳体内的显示面板330、若干个输入光源、第一透镜组311以及第二透镜组312。该投影光机所采用的系统为无焦系统。
为方便说明，本实施例以包含第一组光源的光束和第二组光源的光束的投影光束为例进行说明，其中，所述第一组光源的光束对应的波长范围为蓝光和绿光对应的波长范围，所述第二组光源的光束对应的波长范围为红光对应的波长范围。
输入光源可由红光光源、绿光和蓝光的集成光源组成，本实施例中，输入光源包括与对应蓝光和绿光波长范围的第一光源301，以及对应红光波长范围的第二光源302。如图2所示，第一透镜组311的后焦面与第二透镜组312的前焦面重合，两者形成了无焦系统。其中，第一透镜组311由若干个透镜组成投影镜头，能够将输入光源均匀地投射到显示面板330上。第二透镜组312是由多个透镜组成的投影镜头，能够将带有显示面板330的光线耦合进入入瞳元件。
输入光源的入瞳面设置在第一透镜组311的前焦面，出瞳面位于第二透镜组312的后焦面。在该系统中，由于输入光源位于第一透镜组311的前焦面，以及显示面板330在第一透镜组311的后焦面，显示面板330所显示的图像的每一个像素都能得到每一束输入光源的均匀的照明。同时，显示面板330所显示的源图像位于第二透镜组312的前焦面，第二透镜组312对显示面板330上的每一个像素点直接出光，且在第二透镜组312的后焦面，也就是出瞳面形成一光线束腰，即输入光源对应的投影光束。在出瞳面上光斑能量密度最大，面积最小，每一个点都包含有投影图像的全部信息。因此，每一个所述输入光源依次经过所述第一透镜组311、所述显示面板330、所述第二透镜组312，并在所述第二透镜组312的后焦平面形成与该输入光源对应的投影光束。
当输入光源的光线穿过出瞳面上的光斑时，遮挡住光斑的一部分只能降低最后投影形成的图像的亮度，无法影响图案的完整性。故而，投影光束带有完整的源图像的图像信息。基于该特性，在第二透镜组312的出瞳面上设置多个孔径光阑，孔径光阑将光斑分为若干个小块，相当于将原图像拆分为与孔径光阑相同数量的子图像。每一个字图像都包含有与源图像相同的图像信息。然后针对每一个子图像耦合进入不同的入瞳光栅，便可朝不同方向发射投影光束。若入瞳元件110为多个孔径光阑，则对应一个输入光源，可分散得到多个投影光束。
同时，将输入光源拆分为若干个不重叠的子光源，如图2所示，根据无焦系统的对称性，每一个子光源会在出瞳面，也就是第二透镜组312的后焦面对称成像，对称中心为第一透镜组311以及第二透镜组312间的重叠焦面的焦点。其中，物像间的中心间隔与输入光源间的中心间隔成比例关系，放大倍数取决于第二透镜组312的焦距，即
Figure BDA0003326949560000101
其中β为垂轴放大率，f2为第二透镜组312的等效焦距，f1为第一透镜组311的等效焦距。同样与单个光源相同，多个子光源在第二透镜组312的出瞳面上会形成投影光束的束腰，且每个光斑都带有原图像的完整信息。
此外，若直接将所有波长范围的投影光束全部打到入瞳区表面，会有一半的能量因错误的衍射方向而导致全部损失，如此能量利用率便会降到25％，色彩的均匀性以及亮度都会降低。因此，本实施例利用彩色分区以及设置的多扩瞳区域，使得图像色彩更为均匀，提高显示效果，提高能量的利用率。
在图2中，投影光机中设定的输入光源有红光光源以及蓝绿光光源，输入光源可为Micro LED、激光等发光器件。本实施例采用的显示面板330为微型显示面板330，例如LCOS(Liquid Crystalon Silicon，硅胶液晶)面板。
为将投影光束输入至入瞳元件110，投影光机可直接在将入瞳元件110设置于第二透镜组312的后焦面的位置，通过调整入瞳元件110以及输入光源的相对位置，输入光源经过第二透镜组312形成的投影光束直接进入与其对应的入瞳元件110中。但输入光源、第一透镜组311等器件需要间隔一定的距离才能形成投影光束。因此若直接将入瞳元件110设置在第二透镜组312的后焦面的位置，显示装置的前端会有较长的突起，体型较大、不便于保存以及不够美观。
为此，投影光机中还设有调节镜组。调节镜组用于对输入光源的光路进行调节。通过对光路的调节，可缩小投影光机中各个器件之间的物理距离，从而缩小投影光机的大小。
例如，调节镜包括转角棱镜340，该转角棱镜340设置于第二透镜组312的后焦面或后焦面之后的位置，转角棱镜340具有光路转向的作用，通过调整转角棱镜340的形状，转角棱镜340可将射入的光线按照一定的角度转向。以等腰直角三角形的转角棱镜340为例，转角棱镜340的斜面位于第二透镜组312的后焦面，因此，输入的投影光束会被90度转向。故而，投影光机的长侧面可以与基底贴合，便于携带与保存。
例如，调节镜还包括偏振分束镜320，偏振分束镜320能够将输入光源分成两个相互垂直的光束。如图3所示，所述第一透镜组311所在平面与所述第二透镜组312所在平面相互垂直，所述显示面板330所在平面与所述第一透镜组311所在平面相互垂直。所述偏振分束镜320位于将所述第一透镜组311与所述第二透镜组312间的夹角平分的垂面上。因此，输入光源先经过第一透镜组311，再经过偏振分束镜320。偏振分束镜320将输入光源的光线分成两束，一束到达显示面板330，由于显示面板330位于第一透镜组311的后焦平面上，到达显示面板330的光线再穿过偏振分束镜320进入第二透镜组312，最后形成投影光束。
如图4所示，包括转角棱镜340以及偏振分束镜320的投影光机体型小，且基于该投影光机的显示装置在结构上更为稳定，体型也更小，便于携带以及保存。
若采用两个独立镜片的圆形，每一个基底都需要对应一个投影光机才能实现两个镜片都进行成像，成本较高，为了达到一个投影光机即可实现两个镜片都是进行成像，本实施例中，基底为蝶式双目镜片，基底的形状为碟状。在这一形状基础上，入瞳元件110设置在蝶式双目镜片的鼻桥上方的中心区域，在本实施例中，该中心区域位于波导的中轴线上，扩瞳元件以及出瞳元件分布在蝶式的两翼上。这种方式能够降低双目耦合的难度，提高生产效率。
此外，由于投影光束存在发散角，为了避免出现漏光，导致最终出瞳的图像残缺，本实施例中，在扩瞳元件的形状上进行了改进，所有扩瞳元件中接近所述入瞳元件110的一侧的长度小于远离所述入瞳元件110的一侧的长度。
本实施例设置两组光源，第一组光源的光束对应蓝光和绿光波长范围，第二组光源的光束对应红光波长范围，以此两种光源光束为例，本实施例提供两种具体的衍射光波导方案。
在第一种衍射光波导中，所述入瞳元件110包括入瞳区、以及设置于所述入瞳区表面的第一入瞳光栅和第二入瞳光栅,其中,所述第一入瞳光栅与所述第一组光源的光束对应，所述第二入瞳光栅与所述第二组光源的光束对应。如图5所示，入瞳元件110设置在投影光机的光路方向，入瞳元件110与设置于衍射光波导中鼻桥位置的上方，入瞳元件110域设置有两个方向的衍射光栅，竖直方向分布。
如图5以及图6所示，入瞳光栅的上半部分为第一入瞳光栅，光栅方向为V11，光栅周期为d11，第一入瞳光栅负责将第一组光源的光束传播到第一扩瞳区121以及第二扩瞳区122。经过测试，入瞳区的直径，也就是入瞳直径D，取值在2.5～7mm为佳。入瞳光栅的下半部分为第二入瞳光栅，光栅方向为V12，光栅周期为d12，负责将第二组光源的光束传播到第三扩瞳区123。
在本实施例中，以水平向右为正方向，V11与水平线的夹角为θ11＝0°，V12与水平线的夹角为θ12＝-90°，第一入瞳光栅和第二入瞳光栅的光栅周期d11和d12取值在300～450nm。因此，第一入瞳光栅的光栅方向与第二入瞳光栅的光栅方向相互垂直，也就是说，两者的衍射方向正交，后续设置的扩瞳元件的位置方向上也处于正交状态，因此本方案能同时在两个方向兼容入瞳光的衍射，提高波导的视场角(Field of view，FOV)。
所述扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区121，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区122，设有第三扩瞳光栅以及第四扩瞳光栅的第三扩瞳区123。第一扩瞳区121和第二扩瞳区122负责第一组光源的光束的传播。其中，所述第一扩瞳区121以及所述第二扩瞳区122位于所述第一入瞳光栅的方向不同的输出光路上。即第一扩瞳区121和第二扩瞳区122分别在入瞳区的两侧。
例如图5和图6中，θ11＝0°，因此第一入瞳光栅的输出光路为基底的平面上入瞳元件110的左侧以及右侧。本实施例将位于所述入瞳元件110左侧的扩瞳区标记为第一扩瞳区121，位于所述入瞳元件110右侧的扩瞳区标记为第二扩瞳区122。
第一扩瞳区121设有第一扩瞳光栅，第一扩瞳光栅的光栅方向为V21，与水平线的夹角为θ21，光栅周期为d21。第二扩瞳区122设有第二扩瞳光栅，第二扩瞳光栅的方向为V22，与水平防线的夹角为θ22，光栅周期为d23。本实施例中，θ21＝-135°，θ22＝-45°，第一扩瞳光栅和第二扩瞳光栅的光栅周期d21和d22取值在150～300nm。
同时，第三扩瞳区123负责第二组光源的光束的传播，所述第三扩瞳区123位于所述第二入瞳光栅的输出光路上。第三扩瞳区123位于入瞳区的一侧，并与第二入瞳光栅的光栅方向位于同一平面。本实施例中，θ12＝-90°，所以第三扩瞳区123位于入瞳区域的下方。第三扩瞳区123设有第三扩瞳光栅以及第四扩瞳光栅。第三扩瞳光栅的光栅方向为V23，与水平线的夹角为θ23，光栅周期为d23。第四扩瞳光栅的光栅方向为V24，与水平线的夹角为θ24，光栅周期为d24。第三扩瞳光栅的输出光路与第四扩瞳光栅的输出光路不同。例如，本实施例通过设定不同的光栅方向调整每一个光栅对应的输出光路，θ23＝45°，θ24＝135°，第三扩瞳光栅和第四扩瞳光栅的光栅周期d23和d24取值范围为150～300nm。
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区131，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区132。所述第一出瞳区131位于所述第一扩瞳区121的输出光路与所述第三扩瞳区123的输出光路的重叠区，所述第二出瞳区132位于所述第二扩瞳区122的输出光路与所述第四扩瞳区124的输出光路的重叠区。
例如图5和图6中，第一出瞳区131位于第一扩瞳光栅的输出光路与第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区，也就是第一扩瞳区121的下方以及第三扩瞳区123的右方。第一出瞳区131设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅。第一出瞳光栅的光栅方向为V31，与水平线的夹角为θ31，光栅周期为d31，负责将第一组光源的光束耦合出波导。第三出瞳光栅的光栅方向为V33，与水平线的夹角为θ33，光栅周期为d33，负责将第二组光源的光束耦合出波导。本实施例中，θ31＝90°，θ33＝180°。
第二出瞳区132设置在第二扩瞳光栅与第三扩瞳光栅的光路重叠处，即第二扩瞳区122的下方以及第三扩瞳区123的左方。第二出瞳区132设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅，第二出瞳光栅的光栅方向为V32，与水平线的夹角θ33，光栅周期为d32，负责将原图像中的蓝光与绿光耦合出波导。第四出瞳光栅的光栅方向为V34，与水平线的夹角θ34，光栅周期为d34，负责将图像源中的红光耦合出波导。本实施例中，θ32＝90°，θ34＝0°。
最终，第一扩瞳区121和第三扩瞳区123输出的投影光束在第一出瞳区131耦合形成输出光束并输出，在视野内形成位于基底左侧的彩色的显示图像。第二扩瞳区122和第三扩瞳区123输出的投影光束在第二出瞳区132耦合形成输出光束，在视野内形成位于基底右侧的彩色的显示图像。
其中，该方案的衍射光波导中，所述第一扩瞳区121和第二扩瞳区122是最大宽度为W1、最大高度为H1的四边形，其中最大宽度W1可以是入瞳直径D的5～10倍，最大高度可以是入瞳直径D的2～4倍，靠近入瞳区的一侧高度最低，远离入瞳区的一侧高度最大。所述第三扩瞳区123是最大宽度为W3，最大高度为H3的四边形，其中最大宽度W3可以是入瞳直径D的2～4倍，最大高度H3可以是入瞳直径D的5～8倍，靠近入瞳区的一侧高度最低，远离入瞳区的一侧高度最大，
第一扩瞳区121以及第二扩瞳区122的外围设有滤光组件，负责过滤红光。其中，滤光组件包括设置在第一扩瞳区121的外边缘的第一滤光带，以及设置在第二扩瞳区122的外边缘的第二滤光带。第一滤光带以及第二滤光带的厚度范围为1.5～3mm。
在出瞳区域方面，本实施例中，第一出瞳区131以及第二出瞳区132的长度为L，宽度为W。为了更好的符合一般原图像的规格以及人眼视觉效果，长度L可以是W的80％～90％，宽度W可以是H3的80％～90％，且L:W＝16:9或L:W＝4:3。此外，为了贴近人眼的瞳距，所述第一出瞳区131和第二出瞳区132的中心间隔为60～70mm。这一宽度值可根据佩戴者的要求作出调整。
第一出瞳光栅、第二出瞳光栅、第三出瞳光栅和第四出瞳光栅的光栅周期d31、d32、d33和d34取值在300～450nm。
以第一组光源的光束为例，介绍光路的传播路线。当第一组光源的光束进入第一入瞳光栅时产生衍射，形成±1级衍射光(假定右侧衍射光为﹢1级光，左侧衍射光为﹣1级光)。以+1级衍射光为例，+1级衍射光耦合到波导内并通过全反射传播至对应的第一扩瞳区121，此为第一入瞳光，第一入瞳光在接触到第一扩瞳光栅后产生衍射，衍射光朝着第一出瞳光栅进行全反射，此为第一扩瞳光。第一扩瞳光接触到第一出瞳光栅后产生衍射，衍射光耦合出波导并进入人眼，此为第一组光源的光束对应的输出光束。
如图7所示，以对应波长范围为红光范围的第二组光源的光束为例，在投影光机的作用下，第二组光源的光束从第二入瞳光栅耦合进波导。第二组光源的光束接触入瞳光栅，产生衍射现象。衍射产生+1级以及-1级的光束，由于θ12＝-90°，因此设﹢1级光向下传播，﹣1级光向上传播。﹢1级衍射光经第四扩瞳光栅向第二出瞳区132偏折，在第四出瞳光栅的作用下耦合出衍射光波导。而﹣1级光在传播时会有部分光接触到第一入瞳光栅，从而向第二扩瞳区122偏折，这一部分串扰光会影响色彩的均匀性，因此在为防止红光干扰，影响成像质量，本实施例中，所述扩瞳元件的外边缘设有滤光组件。由于本例中引起串色的光为红光，因此滤光组件用于过滤红光。第三扩瞳区123本身对应的是红光，可不设定滤光组件。
在设置滤光组件时，考虑投影光束的传播方向，滤光组件可包括第一滤光元件和/或第二滤光元件，其中，第一滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件110的外边缘，第二滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述出瞳元件的外边缘。
例如图5与图6所示，第一扩瞳区121接近第一入瞳区111的区域、第二扩瞳区122接近第二出瞳区132均设置有用于过滤红光的滤光组件。值得注意的是，这里提到滤光组件用于过滤红光，仅由于此时第一组光源的光束对应的是蓝光和绿光的波长范围，第一组光源的光束对应的是红光的波长范围，若第一组光源的光束以及第二组光源的光束对应的波长范围次序颠倒，滤光组件应为用于过滤蓝光和绿光。这一点可以基于前文描述滤光组件的设置得到。
在第二种衍射光波导中，如图8和图9所示，入瞳元件110包括三个入瞳区，分别是第一入瞳区111，第二入瞳区112和第三入瞳区113，均位于衍射光波导的鼻桥位置的上方。入瞳元件还包括设置于第一入瞳区111的第一入瞳光栅，第一入瞳光栅与第一组光源的光束对应，
第一入瞳区111设有第一入瞳光栅，光栅方向为V11，与水平线的夹角θ11，光栅周期为d11，第一入瞳光栅与所述第一组光源的光束对应，用于将对应蓝绿光波长范围的光束入瞳波导，并将第一组光源的光束传输至扩瞳元件。
第二入瞳区112设有第二入瞳光栅，光栅方向为V13，与水平线的夹角θ13，光栅周期为d13，第二入瞳光栅与所述第二组光源的光束对应，负责将对应红光波长范围的光束传播到扩瞳元件。
第三入瞳区113设有第三入瞳光栅，光栅方向为V14，与水平线的夹角为θ14，光栅周期为d14，第三入瞳光栅与所述第二组光源的光束对应，负责将对应红光波长范围的光束传播到扩瞳元件。
此外，如图10所示，第二入瞳区112以及第三入瞳区113可以重叠，只需要两者的光栅不出现重叠即可。
扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区121，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区122，设有第三扩瞳光栅的第三扩瞳区123，以及设有第四扩瞳光栅的第四扩瞳区124。
其中，所述第一扩瞳区121位于第一入瞳区111的一个光路方向，例如第一入瞳区111的右侧。第一扩瞳区121设有第一扩瞳光栅，光栅方向为V21，与水平线的夹角θ21，光栅周期为d21。
所述第二扩瞳区122位于第一入瞳区111的另一个光路方向，例如第一入瞳区111的左侧，设有第二扩瞳光栅，光栅方向为V22，与水平线的夹角θ22，光栅周期为d22。即所述第一扩瞳区121以及所述第二扩瞳区122位于所述第一入瞳光栅的方向不同的输出光路上。
所述第三扩瞳区123位于所述第二入瞳光栅的输出光路上，第三扩瞳区123设有第三扩瞳光栅，光栅方向为V23，与水平线的夹角θ23，光栅周期为d23。
所述第四扩瞳区124位于所述第三入瞳光栅的输出光路上，第四扩瞳区124设有第四扩瞳光栅，光栅方向为V24，与水平线的夹角θ24，光栅周期为d24。
所述第一出瞳区131位于第一扩瞳区121和第三扩瞳区123的光路重叠处，例如第一扩瞳区121的下方和第三扩瞳区123的右方。第一出瞳区131内设有第一出瞳光栅和第三出瞳光栅。
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区131，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区132。
所述第一出瞳区131位于所述第一扩瞳光栅的输出光路与所述第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区，第一出瞳光栅的光栅方向为V31，与水平线的夹角θ31，光栅周期为d31，负责将第一组光源的光束耦合出波导。
第三出瞳光栅的光栅方向为V33，与水平线的夹角θ33，光栅周期为d33，负责将第二组光源的光束耦合出波导。
所述第二出瞳区132位于所述第二扩瞳光栅的输出光路与所述第四扩瞳光栅的输出光路的重叠区，例如位于第二扩瞳区122的下方和第四扩瞳区124的左方，第二出瞳区132内设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅，第二出瞳光栅的光栅方向为V32，与水平线的夹角θ32，光栅周期为d32，负责将第一组光源的光束耦合出波导。
第四出瞳光栅的光栅方向为V34，与水平线的夹角θ34，光栅周期为d34，负责将第二组光源的光束耦合出波导。
因此，针对每一个出瞳区，都能够将最初的第一组光源的光束和第二组光源的光束耦合形成输出光束并耦合出波导，最终在人的视野内形成彩色的图像。由于光路的传播路线与第一种衍射光波导传播路线类似，故在此不再赘述。
其中，所述入瞳区的直径D取值在2.5～7mm，第一入瞳光栅和第二入瞳光栅的光栅周期d11和d12取值在300～450nm。
在本实施例中，以上夹角的具体参数为θ11＝0°，θ13＝-60°，θ14＝-120°，θ21＝-135°，θ22＝-45°，θ23＝60°，θ24＝120°，θ31＝90°，θ33＝180°，θ32＝90°，θ34＝0°。
此外，由于入瞳光束存在发散角，为了避免出现漏光现象，导致出瞳的图像残缺，如前一种波导，在第一扩瞳区121以及第二扩瞳区122的形状上进行了改进。
所述第一扩瞳区121和第二扩瞳区122是最大宽度为W1，最大高度为H1的四边形，其中最大宽度W1可以是入瞳直径D的5～10倍，最大高度可以是入瞳直径D的2～4倍，靠近入瞳区的一侧高度最低，远离入瞳区的一侧高度最大，第一扩瞳光栅和第二扩瞳光栅的光栅周期d21和d22取值在150～300nm。
所述第三扩瞳区123和第四扩瞳区124是最大宽度为W3，最大高度为H3的四边形，位于波导鼻桥的两侧，呈“八字形”分布。这两个扩瞳区朝向入瞳区的一侧两扩瞳区域距离最短，远离入瞳区的一侧距离最长。其中最大宽度W3可以是入瞳直径D的4～7倍，最大高度H3可以是入瞳直径D的2～4倍，靠近入瞳区的一侧高度最低，远离入瞳区的一侧高度最大，第三扩瞳光栅和第四扩瞳光栅的光栅周期d23和d24取值在150～300nm。
第一扩瞳区121以及第二扩瞳区122的外边缘设有滤光组件，负责过滤杂光。在设置滤光组件时，考虑投影光束的传播方向，滤光组件可包括第一滤光元件和/或第二滤光元件，其中，第一滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件110的外边缘，第二滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述出瞳元件的外边缘。
滤光组件包括用于对第一扩瞳区121进行滤光的第一滤光带，以及对第二扩瞳区122进行红光过滤的第二滤光带，第一扩瞳区121外围设有第一滤光带，第二扩瞳区122外围设有第二滤光带。所述第一滤光带设置在第一扩瞳区121的外边缘，厚度TH1取值在1.5～3mm；所述第二滤光带142设置在第二扩瞳区122的外边缘，厚度TH2取值在1.5～3mm。
所述第一出瞳区131和第二出瞳区132的长度为L，宽度为W，长度L可以是W的80％～90％，宽度W可以是入瞳直径D的3～6倍，且L:W＝16:9或L:W＝4:3，第一出瞳光栅、第二出瞳光栅、第三出瞳光栅和第四出瞳光栅的光栅周期d31、d32、d33和d34取值在300～450nm。
所述第一出瞳区131和第二出瞳区132的中心间隔为60～70mm，该数值与人眼的瞳距相同，可根据佩戴者的要求做出调整。

Claims (12)

1.一种显示装置，包括投影光机以及衍射光波导；
所述衍射光波导包括基底、设置于所述基底的入瞳元件、扩瞳元件以及出瞳元件；
所述投影光机与所述入瞳元件相对设置，用于将若干个投影光束射入所述入瞳元件，其中，每一个所述投影光束独立地对应于预设的波长范围；
所述入瞳元件包括与每一个所述投影光束对应的入瞳光栅，所述入瞳光栅用于将所述投影光束输入至对应的扩瞳光栅；
所述扩瞳元件包括与每一个所述入瞳光栅对应的若干个扩瞳光栅，且所述扩瞳光栅位于所述入瞳光栅的输出光路上，用于将所述投影光束输入至对应的出瞳元件；
每一个所述出瞳元件包括若干个出瞳光栅,所述出瞳元件位于多个所述扩瞳光栅的输出光路的重叠区域，用于对所述投影光束耦合，形成输出光束并输出。
2.根据权利要求1所述显示装置，其特征在于，所述投影光机包括光机壳体、设置于所述光机壳体内的显示面板、两组输入光源、第一透镜组以及第二透镜组；
所述第一组光源对应的波长范围为蓝光以及绿光对应的波长范围；
所述第二组光源对应的波长范围为红光对应的波长范围；
所述显示面板位于所述第一透镜组的后焦平面以及所述第二透镜组的前焦平面；
所述输入光源位于所述第一透镜组的前焦平面；
每一个所述输入光源依次经过所述第一透镜组、所述显示面板、所述第二透镜组，并在所述第二透镜组的后焦平面形成与该输入光源对应的投影光束。
3.根据权利要求1所述显示装置，其特征在于，所述投影光机包括若干个显示光机，每一个所述显示光机包括投影镜组以及用于发射投影光束的发光面板，其中，每一个所述投影光束独立地对应于预设的波长范围，所述发光面板为Mirco LED面板；所述投影镜组与所述入瞳元件相对设置；
基于所述投影镜组，所述发光面板发射的投影光束射入所述入瞳元件。
4.根据权利要求2所述显示装置，其特征在于，所述入瞳元件包括入瞳区、以及设置于所述入瞳区表面的第一入瞳光栅和第二入瞳光栅,其中,所述第一入瞳光栅与所述第一组光源的光束对应，所述第二入瞳光栅与所述第二组光源的光束对应；
所述扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区，设有第三扩瞳光栅和第四扩瞳光栅的第三扩瞳区，其中，所述第三扩瞳光栅与所述第四扩瞳光栅对应的输出光路不同；
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区；
其中，所述第一扩瞳区以及所述第二扩瞳区位于所述第一入瞳光栅的方向不同的输出光路上；
所述第三扩瞳区位于所述第二入瞳光栅的输出光路上；
所述第一出瞳区位于所述第一扩瞳光栅的输出光路与所述第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区；
所述第二出瞳区位于所述第二扩瞳光栅的输出光路与所述第四扩瞳光栅的输出光路的重叠区。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，以水平向右为正方向，所述第一入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ11＝0°；
所述第二入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ12＝-90°，所述入瞳光栅的光栅周期为300～450nm
所述第一扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ21＝-135°；
所述第二扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ22＝-45°；
所述第三扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝45°；
所述第四扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝135°，所述扩瞳光栅的光栅周期均为150～300nm；
所述第一出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ31＝90°，所述第三出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ33＝180°；
所述第二出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ32＝90°，所述第四出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ34＝0°，所述出瞳光栅的光栅周期均为300～450nm。
6.根据权利要求5所述显示装置，其特征在于，每一个所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的一侧的长度小于远离所述入瞳元件的一侧的长度；
所述入瞳区的入瞳直径为2.5～7mm；
所述第一扩瞳区与所述第二扩瞳的最大宽度H1为所述入瞳直径的5～10倍，最大高度H1为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第三扩瞳区的最大宽度W3为所述入瞳直径的2～4倍，最大高度H3为所述入瞳直径的5～8倍；
所述第一出瞳区和所述第二出瞳区的长度L为宽度W的80％～90％，所述宽度W为所述最大高度H3的80％～90％，其中，所述长度L：宽度W＝16：0或4：3。
7.根据权利要求2所述显示装置，其特征在于，所述入瞳元件包括第一入瞳区、设置于所述第一入瞳区且与所述第一组光源的光束对应的第一入瞳光栅，第二入瞳区、设置于所述第二入瞳区且与所述第二组光源的光束对应的第二入瞳光栅，第三入瞳区、设于所述第三入瞳区且与所述第二组光源的光束对应的第三入瞳区；
所述扩瞳元件包括设置有第一扩瞳光栅的第一扩瞳区，设置有第二扩瞳光栅的第二扩瞳区，设有第三扩瞳光栅的第三扩瞳区，以及设有第四扩瞳光栅的第四扩瞳区；
所述出瞳元件包括设有第一出瞳光栅以及第三出瞳光栅的第一出瞳区，设有第二出瞳光栅和第四出瞳光栅的第二出瞳区；
所述第一扩瞳区以及所述第二扩瞳区位于所述第一入瞳光栅的方向相反的输出光路上；
所述第三扩瞳区位于所述第二入瞳光栅的输出光路上，所述第四扩瞳区位于所述第三入瞳光栅的输出光路上；
所述第一出瞳区位于所述第一扩瞳光栅的输出光路与所述第三扩瞳光栅的输出光路的重叠区；
所述第二出瞳区位于所述第二扩瞳光栅的输出光路与所述第四扩瞳光栅的输出光路的重叠区；
所述第一组光源的光束基于所述第一入瞳光栅入射，并传播至所述第二扩瞳光栅以及所述第三扩瞳光栅；
所述第二组光源的光束基于所述第二入瞳光栅入射，并传播至所述第三扩瞳光栅；
所述第三组光源的光束基于所述第三入瞳光栅入射，并传播至所述第四扩瞳光栅。
8.根据权利要求7所述显示装置，其特征在于，以水平向右为正方向，所述第一入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ11＝0°；
所述第二入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ13＝-60°；
所述第三入瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ14＝-120°，所述入瞳光栅的光栅周期为300～450nm；
所述第一扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ21＝-135°；
所述第二扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ22＝-45°；
所述第三扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ23＝60°；
所述第四扩瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ24＝120°，所述扩瞳光栅的光栅周期为150～300nm；
所述第一出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ31＝90°，所述第三出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ33＝180°；
所述第二出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ32＝90°，所述第四出瞳光栅的光栅方向与正方向的夹角θ34＝0°，所述出瞳光栅的光栅周期为300～450nm。
9.根据权利要求8所述显示装置，其特征在于，每一个所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的一侧的长度小于远离所述入瞳元件的一侧的长度；
所述入瞳区的入瞳直径为2.5～7mm；
所述第一扩瞳区与所述第二扩瞳的最大宽度H1为所述入瞳直径的5～10倍，最大高度H1为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第三扩瞳区和所述第四扩瞳区的最大宽度W3为所述入瞳直径的4～7倍，最大高度H3为所述入瞳直径的2～4倍；
所述第一出瞳区和所述第二出瞳区的长度L为宽度W的80％～90％，所述宽度W为所述入瞳直径的3～6倍，其中，所述长度L：宽度W＝16：9或4：3。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述显示装置，其特征在于，所述扩瞳元件的外边缘设有滤光组件；
所述滤光组件包括第一滤光元件和/或第二滤光元件，其中，所述第一滤光元件和/或所述第二滤光元件包括用于过滤红光的滤光元件；
所述第一滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述入瞳元件的外边缘；
所述第二滤光元件设置于所述扩瞳元件中接近所述出瞳元件的外边缘。
11.根据权利要求10所述显示装置，其特征在于，所述第一滤光元件的厚度TH1为1.5～3mm的滤光带；
和/或所述第二滤光元件为厚度TH2为1.5～3mm的滤光带。
12.根据权利要求1所述显示装置，其特征在于，所述基底为蝶式双目镜片，所述入瞳元件设置于所述蝶式双目镜片的鼻桥上方的中心区域。
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