CN211878327U - 近眼显示装置以及眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种近眼显示装置以及眼镜。其中，所述近眼显示装置包括：波导片，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射。本实用新型实施例通过设置所述波导片，增大了光线的传播距离、实现了对光路的折叠，并与所述透明散射膜相配合，有利于增大图像的成像范围，进而有利于增大视角和出瞳；而且，本实用新型实施例所采用的反射式体全息元件为薄膜状结构，有利于减小近眼显示装置的体积、使近眼显示装置更为轻薄，进而有利于提升用户体验。

Description

近眼显示装置以及眼镜

技术领域

本实用新型实施例涉及光学仪器领域，尤其涉及一种近眼显示装置以及眼镜。

背景技术

近眼显示技术起源于头盔显示应用(Head Mount Display，HMD)，是在80年代提出来的，主要为军事应用，结合了包括计算机视觉在内的计算机技术。随着半导体技术和光学技术的成熟，它开始走向了商用方面电子科技技术、数字图像处理技术以及精密光学制造技术的发展，近眼显示技术逐渐从军事领域进入人们的日常生活中。

近眼显示装置(Near-eye Display Device)被视为自电影、电视、电脑、移动电话之后的第五代新兴显示媒体。它在使用者的视野正前方建置一个显示器，在所述显示器上可以展示各种数据内容，包括影像、照片、网页、电子邮件与数位地图等。与智能手机、智能平板电脑、笔记本电脑和桌面式电脑相比，近眼显示装置能够用很小的显示屏幕结合光学投影技术，在使用者眼前投影出更大尺寸的屏幕以提供更大视角的画面信息。

但是，目前近眼显示装置的使用感受度仍有待提高

实用新型内容

本实用新型实施例解决的问题是提供一种近眼显示装置以及眼镜，有利于使所述近眼显示装置更为轻薄，并增大视场角，从而有利于提升用户体验。

为解决上述问题，本实用新型实施例提供一种近眼显示装置，包括：波导片，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射。

可选的，所述波导片具有相对的第一内壁和第二内壁，以及与所述第一内壁相背的第一外表面、与所述第二内壁相背的第二外表面，所述入射光在所述波导片的第二内壁上发生全反射，形成投射到所述第一内壁上的反射光。

可选的，所述透明散射膜设置于所述波导片的第一外表面上。

可选的，所述反射式体全息元件与所述波导片的第二外表面非接触设置。

可选的，所述近眼显示装置还包括：投影模块，用于产生入射光。

可选的，所述投影模块为短焦投影模组。

可选的，所述波导片的厚度为0.5mm至6mm。

可选的，所述反射式体全息元件的厚度小于或等于200μm。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件透射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件，所述偏振反射器件的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述相位延迟器件射出光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向相同时，所述偏振反射器件将所述相位延迟器件射出光透射；在所述相位延迟器件射出光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件将所述相位延迟器件射出光反射。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件透射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件，所述偏振反射器件的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光透射；在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光反射。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将所述相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

可选的，所述相位延迟器件为(1/4+nπ)相位延迟器件；其中，n为整数。

可选的，所述近眼显示装置还包括：偏振膜，在所述偏振反射器件射出光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述偏振反射器件射出光透射。

可选的，所述近眼显示装置还包括：偏振膜，所述偏振膜的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述部分透射部分反射器件透射光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述部分透射部分反射器件透射光进行透射。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件，覆盖于所述透明散射膜上。

可选的，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件，覆盖于所述反射式体全息元件背向所述波导片的表面。

相应的，本实用新型实施例还提供一种眼镜，包括：本实用新型实施例提供的近眼显示装置。

与现有技术相比，本实用新型实施例技术方案具有以下优点：

本实用新型实施例提供的近眼显示装置包括：波导片，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射，从而形成出射光进入到人眼瞳孔中，进而能够被人眼捕捉以实现近眼显示；本实用新型通过设置所述波导片，增大了光线的传播距离、实现了对光路的折叠，并与所述透明散射膜相配合，有利于增大图像的成像范围，从而有利于增大视角和出瞳；而且，反射式体全息元件通常为薄膜状结构，有利于减小近眼显示装置的体积，使所述近眼显示装置更为轻薄，上述两个方面均有利于提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本实用新型近眼显示装置一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型近眼显示装置另一实施例的结构示意图；

图3是图2所示的近眼显示装置的光线传播路径的示意图；

图4是图3所示的光线传播路径中光的偏振态变化的示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，近眼显示装置的使用感受度仍有待提高。

具体地，在一些近眼显示装置的技术方案中，近眼显示设备(诸如头戴式显示器)可以包括设置于设备内的各种光学组件，例如：微显示器、透镜组件和/或其他光学元件等。其中，这些光学组件(例如：透镜组件)的体积通常较大，会占用大量的空间，进而容易导致近眼显示装置的体积和重量较大；而且，近眼显示装置通常会被配置成被用户佩戴的眼镜，例如：AR(Augmented Reality，增强现实)眼镜，较大体积和重量的近眼显示装置容易导致用户体验和使用感受度较差。

为了解决所述技术问题，本实用新型实施例提供一种近眼显示装置，包括：波导片，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射。

本实用新型实施例提供的近眼显示装置包括：波导片，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射，从而形成出射光进入到到人眼瞳孔中，进而能够被人眼捕捉以实现近眼显示；本实用新型通过设置所述波导片，增大了光线的传播距离、实现了对光路的折叠，并与所述透明散射膜相配合，有利于增大图像的成像范围，从而有利于增大视角和出瞳；而且，反射式体全息元件通常为薄膜状结构，有利于减小近眼显示装置的体积，使所述近眼显示装置更为轻薄，上述两个方面均有利于提升用户体验。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图1，示出了本实用新型近眼显示装置一实施例的结构示意图。

如图1所示，所述近眼显示装置包括：波导片2，通过其内部将入射光全反射；透明散射膜3，对所述波导片2全反射的光进行散射；反射式体全息元件5，对所述透明散射膜3散射出的光进行选择性反射或透射。

所述波导片2用于通过其内部将入射光进行全反射，从而实现光线的横向传输、以及增大光线的传播距离，进而实现对光路的折叠。具体的说，入射光在进入到所述波导片2中并入射到所述波导片2的内壁上时，发生全内反射(total internal reflection，TIR)，从而将入射光限制在波导片2中传播。

本实施例中，所述波导片2为平面介质光波导，所述波导片2的材料可以包括氧化硅、硅等材料。在其他实施例中，所述波导片还可以为其他类型和结构的光波导，所述波导片的材料相应也可以为其他合适的材料。

本实施例中，所述波导片2具有相对的第一内壁21和第二内壁22，以及与所述第一内壁21相背的第一外表面(未标示)、与所述第二内壁22相背的第二外表面(未标示)，所述入射光在所述波导片2的第二内壁22上发生全反射，形成投射到所述第一内壁21上的反射光。

本实施例中，通过使光线在波导片2中进行横向传输，在实现较大的光线传播距离的同时，还有利于使得近眼显示装置所占的体积较小。

因此，所述波导片2的厚度不宜过小，否则，所述波导片2对入射光传播距离的增加效果不明显；但是，所述波导片2的厚度也不宜过大，否则容易增加近眼显示装置的体积和重量，进而难以实现近眼显示装置的轻薄化。为此，本实施例中，所述波导片2的厚度为0.5mm至6mm。

需要说明的是，本实施例中，所述近眼显示装置还包括：投影模块1，用于产生入射光。

所述投影模块1用于将虚拟画面转换成投影图像，从而能够通过投影的方式将图像投射到所述波导片2中，使画面产生的入射光在波导片2中传播。

所述投影模块1投影出的图像所传播的距离越远，投影出的图像尺寸也越大，与直接将画面投影至所述透明散射膜3上相比，本实施例通过使投影模块1产生的入射光投影到所述波导片2中，再通过所述波导片2透射到所述透明散射膜3上，有利于增大光线的传播距离，进而有利于增大最终进入到人眼中的画面尺寸，相应有利于提高用户体验。

具体的，所述投影模块1通常可以包括激光、透镜系统、微显示器等组件。

需要说明的是，为保证所述投影模块1产生的入射光能够在所述波导片2中进行全反射传播，需合理设置所述投影模块1与所述波导片2的位置关系，使得所述投影模块1中产生的入射光的耦入角度能够满足光在所述波导片2的第二内壁22上发生全反射的条件。

本实施例中，所述投影模块1为短焦投影模组。短焦投影模组通常包括短焦投影机，短焦投影机具有很短的投射比，其中，所述投射比指的是投影机到屏幕之间的距离与屏幕尺寸之比，能够在较短的距离内投射出较大尺寸的画面，例如：短焦投影模组的投射比通常小于1，甚至可以小于0.6。

本实施例中，通过采用短焦投影模组作为所述投影模块1，从而能够在较短的距离内投射出较大尺寸的画面，最终经过反射式体全息元件5进入到人眼中的画面尺寸也较大，这有利于增大近眼显示装置的视场角，相应有利于提升使用感受度；而且，与采用微显示器来显示出具有较大尺寸画面的方案相比，微显示器显示出较大尺寸的画面通常需要使微显示器的尺寸较大，这容易增加近眼显示装置的尺寸和体积，本实施例通过采用短焦投影模组，有利于减小近眼显示装置的体积，从而满足近眼显示装置轻便的要求。

所述透明散射膜3用于对所述波导片2全反射的光进行散射。本实施例中，所述透明散射膜3对波导片2全反射的光进行散射，从而能够在透明散射膜3上形成一个实像，将入射光形成的图像转换成为与所述反射式体全息元件5共轴的光线，以便通过反射式体全息元件5将图像反射或透射到人眼中，此外，所述透明散射膜3同时还能够对入射光起到扩散的作用，从而有利于增大光程，相应有利于增加出瞳。

本实施例中，所述透明散射膜3设置于所述波导片2的第一外表面上。本实施例中，所述入射光在所述波导片2的第二内壁22上发生全反射，形成投射到所述第一内壁21上的全反射光，因此，透明散射膜3对投射到第一内壁21上的全反射光进行散射。

本实施例中，可以通过选择具有特定散射效率范围的透明散射膜3，从而使得所述透明散射膜3的光能利用率不至于过小，进而使得最终进入到人眼中的光线较多，相应有利于成像质量、以及用户感受度。

需要说明的是，所述透明散射膜3的材料的折射率需要与所述波导片2的折射率相接近或相同，从而使得投射到所述波导片2的第一内壁21上的全反射的光在打到所述第一内壁21上时，投射到所述第一内壁21上的全反射的光不会在所述第一内壁21上发生全反射，而是透射到所述透明散射膜3上，进而使得所述透明散射膜3能够对投射到所述第一内壁21上的全反射的光起到散射的作用。

本实施例中，以所述透明散射膜3与所述波导片2之间为接触式设置作为一种示例。在其他实施例中，所述透明散射膜与所述波导片还可以不直接接触，所述透明散射膜与所述波导片之间还可以设置有其他介质层(未示出)，例如：粘结层，用于对透明散射膜起到固定和保护的作用，从而有利于提高近眼显示装置的稳固性和可靠性。相应的，为保证光线能够透射到所述透明散射膜3上，所述粘结层与所述波导片2以及所述透明散射膜3的折射率均相当或相同。

本实施例中，所述近眼显示装置用于实现增强现实(Augmented Reality)的近眼显示，所述透明散射膜3为透光材料，从而能够使外界的光线能够进入到人眼瞳孔中，相应实现对外界环境的透视(see-through)，进而实现现实世界与虚拟信息的叠加。

因此，本实施例中，可以通过选择具有特定透光率的透明散射膜3，从而提高对外界环境的透视效果，例如：防止出现进入到人眼瞳孔中的外界光线过暗等。本实施例在此不对所述透明散射膜3的透光率进行限定。

本实施例中，所述透明散射膜3为薄膜状结构，所述透明散射膜3的厚度通常较小，有利于减小近眼显示装置的体积，进而有利于优化用户体验。

本实施例中，所述透明散射膜3可以为体全息元件或微纳结构散射膜等。

所述反射式体全息元件5用于对所述透明散射膜3散射出的光进行选择性透射或反射，从而使所述反射式体全息元件5透射或反射的光出射进入到人眼瞳孔中，进而实现近眼显示；而且，反射式体全息元件5通常为薄膜状结构，不仅有利于减小近眼显示装置的体积，使所述近眼显示装置更为轻薄，进而有利于提升用户体验，还有利于与多层的膜层结构集成在一起，易于实现近眼显示装置的组装与制作。

具体的，根据体布拉格效应(Bragg Diffraction)，所述反射式体全息元件5对光线具有角度选择性，当投射到所述反射式体全息元件5上的光的角度满足布拉格匹配条件时，所述反射式体全息元件5对光线进行反射，同时将图像放大成虚像；当投射到所述反射式体全息元件5上的光的角度不满足布拉格匹配条件时，所述反射式体全息元件5对光线进行透射。

所述透明散射膜3散射出来的光具有多个方向。作为一种示例，本实施例中，所述反射式体全息元件5对满足角度选择条件的散射光进行反射，而且，反射式体全息元件5还能够将形成在透明散射膜3上的实像放大成位于远处的虚像，使虚像能够位于被人眼观察到的范围内，进而实现近眼显示。具体的，本实施例中，所述反射式体全息元件5反射的光线的反向延长线在用户眼睛的前方汇合形成虚像的像点，像点的集合形成被人眼观察到的画面。

本实施例中，所述反射式体全息元件5采用全息干涉方法制作而成，所述反射式体全息元件5可以为反射式体全息透镜。

本实施例中，所述反射式体全息元件5的材料可以包括银盐材料、光致折变聚合物或重铬酸盐明胶等。

所述反射式体全息元件5的厚度越大，所述反射式体全息元件5的角度敏感性越小，也就是说，能够被所述反射式体全息元件5反射的光线的角度范围越窄，进而容易降低成像质量。为此，本实施例中，所述反射式体全息元件5的厚度小于或等于200μm。

本实施例中，所述反射式体全息元件5与所述波导片2的第二外表面为非接触设置。通过使所述反射式体全息元件5与波导片2的第二外表面非接触设置，从而能够通过在所述反射式体全息元件5与波导片2的第二外表面之间设置光介质层，使得在入射光进入波导片2内部时，入射光能够在波导片2的第二内壁22上发生全反射。

具体的，本实施例中，所述反射式体全息元件5与所述波导片2的第二外表面之间设置有空间间隙8。空气的折射率非常低，通过设置所述空间间隙8，有利于保证入射光能够在所述第二内壁22上发生全反射。在其他实施例中，所述反射式体全息元件5与所述波导片2的第二外表面之间还可以设置有其他具有较低折射率的光介质层，使得入射光能够在波导片的第二内壁上进行全反射。

需要说明的是，为保证所述反射式体全息元件5能够接收到所述透明散射膜3散射出的光，从而对所述透明散射膜3散射出的光进行选择性透射或反射，本实施例中，需合理设置所述波导片2的厚度、反射式体全息元件5与所述波导片2的第二外表面之间的距离，以使所述透明散射膜3能够位于所述反射式体全息元件5的焦距范围内。具体的，本实施例中，所述透明散射膜3位于所述反射式体全息元件5的焦平面范围内。

其中，所述透明散射膜3位于所述反射式体全息元件5的焦平面范围内指的是：所述透明散射膜3位于所述反射式体全息元件5的焦平面上，或者，所述透明散射膜3与反射式体全息元件5之间的距离小于所述反射式体全息元件5的焦平面的距离。

本实施例中，所述近眼显示装置还包括：设置于所述反射式体全息元件5的上表面和下表面的透光基底层4。

所述反射式体全息元件5为薄膜状结构，所述反射式体全息元件5的厚度较薄，通过在所述反射式体全息元件5的上表面和下表面设置所述透光基底层4，从而使得所述透光基底层4能够对所述反射式体全息元件5起到固定和支撑的作用，而且，所述透光基底层4还能够保护反射式体全息元件5，从而有利于减小外界环境对反射式体全息元件5的影响。

所述透光基底层4为透光材料，从而防止对光线的透射产生影响。本实施例中，所述透光基底层4的材料可以为玻璃或者光学树脂等透光材料。

本实施例中，所述反射式体全息元件5对所述透明散射膜3散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件(图未示)，覆盖于所述反射式体全息元件5背向所述波导片2的表面。

本实施例中，所述反射式体全息元件5对散射出的光进行反射，因此，在用户使用近眼显示装置时，人眼位于所述透明散射膜3背向所述波导片2的一侧，外界光线从所述反射式体全息元件5背向波导片2的一侧透射进入到人眼中，通过在反射式体全息元件5背向所述波导片2的表面上设置所述遮光元件，从而实现对外界光线的阻挡，进而实现增强现实和虚拟现实(VirtualReality，VR)的切换。

具体的，所述遮光元件可以为电子阀门或遮罩等。

图2示出了本实用新型近眼显示装置另一实施例的结构示意图。本实用新型实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述，本实施例与前述实施例的不同之处在于：

所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光进行透射。

具体的，所述反射式体全息元件51对光线具有角度选择性，能够对角度不满足布拉格匹配条件的光进行透射，也就是说，所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光中不满足布拉格匹配条件的光进行投射，从而使光线从反射式体全息元件51背向所述波导片21的一侧出射进入到人眼。

相应的，外界光线从透明散射膜31背向所述波导片21的一侧透射。

因此，通过利用所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光的选择性反射或透射的特性，在实际应用中，能够根据需要来灵活调整近眼显示装置与外界环境的相对位置。

所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件6，用于使所述反射式体全息元件51透射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件7，所述偏振反射器件7的偏振方向与所述相位延迟器件6第一次射出光的偏振方向不同，且在所述相位延迟器件6射出光的偏振方向与所述偏振反射器件7的偏振方向相同时，所述偏振反射器件7将所述相位延迟器件6射出光透射；在所述相位延迟器件6射出光的偏振方向与所述偏振反射器件7的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件7将所述相位延迟器件6射出光反射。

所述相位延迟器件6使所述反射式体全息元件51透射的光的偏振方向发生旋转，从而在所述反射式体全息元件51透射的光在第一次经过相位延迟器件6射出后，可以通过所述相位延迟器件6，使相位延迟器件6射出光的偏振方向与所述偏振反射器件7的偏振方向不相同，相应使所述偏振反射器件7将相位延迟器件6射出光反射；随后，在经过所述相位延迟器件6后，所述偏振反射器件7反射的光的偏振方向发生旋转，之后相位延迟器件6射出光被所述反射式体全息元件51反射，再次经过相位延迟器件6后，可以使相位延迟器件6射出光的偏振方向与所述偏振反射器件7的偏振方向相同，进而使光线经所述偏振反射器件7透射。

因此，本实施例中通过设置所述相位延迟器件6和所述偏振反射器件7，有利于增加光线传播的路程、实现对光路的折叠，从而有利于在使近眼显示装置较薄的情况下增加体全息透镜的焦距，进而有利于增大有效孔径，相应有利于增大视场角(FOV)以及提高成像质量，同时，相位延迟器件6和偏振反射器件7的厚度均较小，也有减小所述近眼显示装置的体积和重量，有进而有利于提高使用感受度。

作为一种示例，本实施例中，所述相位延迟器件6的厚度小于500微米；所述偏振反射器件7的厚度小于500微米；所述相位延迟器件6和所述偏振反射器件7的厚度均较小。

本实施例中，所述相位延迟器件6为(1/4+nπ)相位延迟器件；其中，n为整数。

作为一种示例，本实施例中，所述相位延迟器件6为四分之一相位延迟器件，例如：四分之一波片。四分之一相位延迟器件能够实现圆偏振光和线偏振光的转换。

作为一种示例，本实施例中，所述偏振反射器件7对P偏振光透射，对S偏振光反射。

作为一种示例，图3示出了本实施例中光线的传播路径示意图，图4是图3所示的光线传播路径中偏振态变化的示意图。以下结合图3和图4，对本实施例中光线的传播路径以及光线的偏振态的改变进行说明。

作为一种示例，具体的，光线经过所述透明散射膜31散射，之后所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光进行透射，此时，所述反射式体全息元件51透射光为左旋圆偏振光；之后，所述反射式体全息元件51透射光在第一次经过(如图4中I所示)所述相位延迟器件6后，左旋圆偏振光变成S偏振光；所述相位延迟器件6第一次射出光为S偏振光，从而被所述偏振反射器件7反射；所述偏振反射器件7反射的光在第二次经过(如图4中II所示)相位延迟器件7后，又变成左旋圆偏振光；所述相位延迟器件6第二次射出光被所述反射式体全息元件5反射，相应的，左旋圆偏振光在被反射后旋转方向会发生改变，左旋圆偏振光变成右旋圆偏振光；经所述反射式体全息元件5反射形成的右旋圆偏振光在第三次经过(如图4中III所示)后，所述右旋圆偏振光转变为P偏振光；所述相位延迟器件6第三次射出光的偏振方向与所述偏振反射器件7的偏振方向相同，从而被所述偏振反射器件7透射。

需要说明的是，以上对本实施例的光线偏振态的改变的说明仅作为一种示例。在其他实施例中，还可以对相位延迟器件和偏振反射器件整体进行旋转，也可以实现光程增加的效果。

本实施例中，以所述偏振反射器件7与所述相位延迟器件6为接触设置作为一种示例。在其他实施例中，所述偏振反射器件和相位延迟器件之间还可以设置有其他介质层(例如：粘结层)，在该实施例中，为减小对光路的影响，任意两个相接触的膜层的折射率均相当或相同。

本实施例中，所述偏振反射器件7背向所述相位延迟器件6的表面上也设置有一透光基底层41，所述透光基底层41用于对所述偏振反射器件7起到保护作用。

本实施例中，所述近眼显示装置还包括：偏振膜9，在偏振反射器件7射出光的偏振方向与偏振膜9的偏振方向相同时，将偏振反射器件7射出光透射。

通过设置所述偏振膜9，从而过滤掉与所述偏振反射器件7的偏振方向不同的光，进而有利于减少杂散光和干扰光。

具体的，本实施例中，所述偏振膜9为P偏振膜。

本实施例中，所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件10，覆盖于所述透明散射膜31上。

所述反射式体全息元件51对所述透明散射膜31散射出的光进行透射，因此，本实施例中，在用户使用近眼显示装置时，人眼位于所述反射式体全息元件51背向所述波导片21的一侧，外界光线从透明散射膜31背向波导片21的一侧透射进入到人眼中，通过在所述透明散射膜31上设置所述遮光元件10，从而实现对外界光线的阻挡，进而实现增强现实和虚拟现实(VirtualReality，VR)的切换。

具体的，所述遮光元件可以为电子阀门或遮罩。

作为一种示例，本实施例中，所述近眼显示装置的整体厚度为3mm至20mm，所述近眼显示装置的厚度较小，所述近眼显示装置较为轻薄。

在其他实施例中，近眼显示装置的整体厚度还可以在其他数值范围内，本实施例在此不做限定。

相应的，本实用新型还提供一种实施例的近眼显示装置，本实用新型实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述，本实施例与前述实施例的不同之处在于：

所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件透射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将所述相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

本实施例中，通过设置所述相位延迟器件和部分透射部分反射器件，所述部分透射部分反射器件能够对所述相位延迟器件射出光进行多次反射，有利于增加光线的传播路程，相应有利于增大有效孔径，进而有利于增大视场角。

本实施例中，所述近眼显示装置还包括：偏振膜，所述偏振膜的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述部分透射部分反射器件透射光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述部分透射部分反射器件透射光进行透射。

所述偏振膜用于过滤掉与所述偏振膜的偏振方向不相同的光，从而有利于减少干扰光和杂散光。本实施例中，所述偏振膜的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且所述部分透射部分反射器件不会改变光的偏振方向，因此，所述偏振膜的偏振方向与所述部分透射部分反射器件第一次透射出的光的偏振方向不同，从而能够对部分透射部分反射器件第一次透射出的光起到过滤的作用，有利于减少杂散光和干扰光。

本实施例中，所述偏振膜为P偏振膜。

相应的，本实用新型还提供一种实施例的近眼显示装置，本实用新型实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述，本实施例与前述实施例的不同之处在于：

所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件，所述偏振反射器件的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光透射；在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光反射。

当所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射时，通过设置所述相位延迟器件和偏振反射器件，相应也有利于实现对光路的折叠以及增加光程，从而有利于增大有效孔径，进而有利于增大视场角。

关于所述相位延迟器件和偏振反射器件的具体描述，可参考前述实施例的相应描述，本实施例在此不再赘述。

本实施例中，所述近眼显示装置还包括：偏振膜，在所述偏振反射器件射出光的偏振方向与偏振膜的偏振方向相同时，将所述偏振反射器件射出光透射。

本实施例通过设置所述偏振膜，有利于减少杂散光和干扰光，进而提高成像质量。

关于所述偏振膜的具体描述，可参考前述实施例的相应描述，本实施例在此不再赘述。

相应的，本实用新型还提供一种实施例的近眼显示装置，本实用新型实施例与前述实施例的相同之处在此不再赘述，本实施例与前述实施例的不同之处在于：

所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将所述相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

本实施例中，通过设置所述相位延迟器件和部分透射部分反射器件，所述部分透射部分反射器件能够对所述相位延迟器件射出光进行多次反射，有利于增加光线的传播路程，相应有利于增大有效孔径，进而有利于增大视场角。

本实施例中，所述近眼显示装置还包括：偏振膜，所述偏振膜的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述部分透射部分反射器件透射光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述部分透射部分反射器件透射光进行透射。

所述偏振膜用于过滤掉与所述偏振膜的偏振方向不相同的光，从而有利于减少干扰光和杂散光。

本实施例中，所述偏振膜为P偏振膜。

关于本实用新型实施例的具体描述，可参考前述实施例的相关描述，本实施例在此不再赘述。

相应的，本实用新型实施例还提供一种眼镜，包括：本实用新型实施例提供的近眼显示装置。

由前述的实施例可知，本实用新型实施例提供的近眼显示装置有利于增大视角和出瞳，而且，本实用新型实施例提供的近眼显示装置的体积和重量较小，近眼显示装置较为轻薄，因此，本实用新型实施例提供的眼镜具有较好的使用感受度，相应有利于提高用户体验。

具体的，本实施例中，所述眼镜可以为AR眼镜或VR眼镜。

所述眼镜还可以包括镜架、镜腿等组件。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (18)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括:

波导片，通过其内部将入射光全反射；

透明散射膜，对所述波导片全反射的光进行散射；

反射式体全息元件，对所述透明散射膜散射出的光进行选择性反射或透射。

2.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述波导片具有相对的第一内壁和第二内壁，以及与所述第一内壁相背的第一外表面、与所述第二内壁相背的第二外表面，所述入射光在所述波导片的第二内壁上发生全反射，形成投射到所述第一内壁上的反射光。

3.如权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述透明散射膜设置于所述波导片的第一外表面上。

4.如权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件与所述波导片的第二外表面非接触设置。

5.如权利要求1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：投影模块，用于产生入射光。

6.如权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，所述投影模块为短焦投影模组。

7.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述波导片的厚度为0.5mm至6mm。

8.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件的厚度小于或等于200μm。

9.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；

所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件透射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件，所述偏振反射器件的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述相位延迟器件射出光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向相同时，所述偏振反射器件将所述相位延迟器件射出光透射；在所述相位延迟器件射出光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件将所述相位延迟器件射出光反射。

10.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；

所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件透射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

11.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；

所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；偏振反射器件，所述偏振反射器件的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光透射；在所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向与所述偏振反射器件的偏振方向不相同时，所述偏振反射器件将所述反射式体全息元件反射的光反射。

12.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；

所述近眼显示装置还包括：相位延迟器件，用于使所述反射式体全息元件反射的光的偏振方向发生旋转；部分透射部分反射器件，用于将所述相位延迟器件射出光进行部分透射和部分反射。

13.如权利要求9至12任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述相位延迟器件为(1/4+nπ)相位延迟器件；其中，n为整数。

14.如权利要求9或11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：偏振膜，在所述偏振反射器件射出光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述偏振反射器件射出光透射。

15.如权利要求10或12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：偏振膜，所述偏振膜的偏振方向与所述相位延迟器件第一次射出光的偏振方向不同，且在所述部分透射部分反射器件透射光的偏振方向与所述偏振膜的偏振方向相同时，将所述部分透射部分反射器件透射光进行透射。

16.如权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行透射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件，覆盖于所述透明散射膜上。

17.如权利要求3所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射式体全息元件对所述透明散射膜散射出的光进行反射；所述近眼显示装置还包括：遮光元件，覆盖于所述反射式体全息元件背向所述波导片的表面。

18.一种眼镜，其特征在于，包括：如权利要求1至17任一项所述的近眼显示装置。

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