CN216646971U - 近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种近眼显示设备，其能够基于光纤引擎和体全息光栅的视网膜投影成像光路来实现极其紧凑的近眼显示光路，有助于获得小型化的近眼显示设备，以便具备接近或完全相似的眼镜形态。该近眼显示设备包括：设备主体；显示镜片，其中该显示镜片被设置于该设备主体，并且该显示镜片设有体全息光栅；以及光纤引擎，其中该光纤引擎被对应地设置于该设备主体，并且该光纤引擎用于投射图像光至该显示镜片的该体全息光栅，以通过该体全息光栅重定向反射该图像光重而进行近眼显示。

Description

近眼显示设备

技术领域

本申请涉及近眼显示技术领域，特别是涉及一种基于光纤的近眼显示设备。

背景技术

近年来，诸如增强现实(英文Augmented reality，简称AR)和虚拟现实(英文Virtual Reality，简称VR)等近眼显示(英文Near-eye display，简称NED)技术越发火热。而随着投影显示越来越趋于小型化，可穿戴的近眼显示系统备受关注，人们在追求小体积、高分辨率的基础上，对其佩戴舒适度的要求也越来越高。

目前，常规的近眼显示设备中核心模块主要由产生图像源的光学引擎模块和基于衍射光波导的扩瞳入眼模块组成。但受限于光学引擎模块的体积过大，导致无论将光学引擎模块放置在镜腿或镜框上方等位置，都无法获得小型化的近眼显示设备，因此对于接近或完全眼镜形态的近眼显示设备需要切实可行的解决方法。

虽然采用传统中继的4f滤波透镜光路或采用基于空间光调制器和微机电扫描系统的投影光路均能够在较小的空间内实现视网膜成像的功能，但一方面受限于空间光调制器的有效面积和分辨率，基于SLM的投影光路所能获得的出瞳大小与视场角的乘积(即空间带宽积)是有限的，同时空间光调制器的背景光抑制存在一定的难度；另一方面基于MEMS微镜的投影光路，其空间带宽积也存在一定的上限，同时MEMS微镜的量产十分有限，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种近眼显示设备，其能够实现近似眼镜形态的显示设备，便于舒适佩戴和推广。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够基于光纤引擎和体全息光栅的视网膜投影成像光路来实现极其紧凑的近眼显示光路，有助于获得小型化的近眼显示设备，以便具备接近或完全相似的眼镜形态。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够采用特殊设计的体全息光栅将图像光重定向至人眼瞳孔处，使得重定向的图像光能够直接投影成像在视网膜上，进而实现紧凑、小型化的近眼显示设备。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够因体全息光栅对现实场景具有透视效果而获得清晰的虚实融合效果。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备所采用的特殊设计的体全息光栅具有光瞳复制功能，以便获得一定的眼眶大小来适配不同佩戴人群的瞳间距范围。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够基于光纤面板出射球面波的近眼显示光路来解决视场角限制的问题。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够抑制或消除传统4f滤波光路中仍然存在的杂散光以及光纤阵列之间的杂散光串扰等问题，进而提高图像的显示质量。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够采用非对称球面波的光纤面板来解决图像失真的问题，以保证图像投影的保真性。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够利用光纤扫描来替代价格昂贵的MEMS微镜，有助于降低成本，减小体积。

本实用新型的另一个优势在于提供一种近眼显示设备，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述近眼显示设备能够采用偏置且非对称分布的光纤扫描轨迹来校正图像失真，以便获得等间距像素分布的正常图像。

本实用新型的另一优势在于提供一种近眼显示设备，其中为了达到上述优势，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一个解决方案，不只提供一种简单的近眼显示设备，同时还增加了所述近眼显示设备的实用性和可靠性。

基于此，为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种近眼显示设备，包括：

设备主体；

显示镜片，其中所述显示镜片被设置于所述设备主体，并且所述显示镜片设有体全息光栅；以及

光纤引擎，其中所述光纤引擎被对应地设置于所述设备主体，并且所述光纤引擎用于投射图像光至所述显示镜片的所述体全息光栅，以通过所述体全息光栅重定向反射该图像光重而进行近眼显示。

根据本申请的一个实施例，所述光纤引擎为光纤面板光引擎，其中所述光纤面板光引擎包括微显示器、第一微透镜阵列、光纤面板以及第二微透镜阵列，其中所述光纤面板位于所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列位于所述微显示器和所述光纤面板之间。

根据本申请的一个实施例，所述光纤面板光引擎进一步包括线偏振片和窄带滤光片，并且所述线偏振片被对应地设置于所述第二微透镜阵列和所述窄带滤光片之间。

根据本申请的一个实施例，所述光纤面板包括光纤阵列和吸光包层，并且所述吸光包层包覆于所述光纤阵列中的每个光纤。

根据本申请的一个实施例，所述光纤引擎为光纤面板光引擎，其中所述光纤面板光引擎包括微显示器、第一微透镜阵列、光纤面板以及光偏转器，其中所述光纤面板位于所述第一微透镜阵列和所述光偏转器之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列位于所述微显示器和所述光纤面板之间。

根据本申请的一个实施例，所述光偏转器包括透明基板、微透镜单元以及类菲涅耳透镜单元，其中所述微透镜单元阵列排布于所述透明基板上靠近所述光纤面板的侧表面，并且所述类菲涅耳透镜单元阵列排布于所述透明基板上远离所述光纤面板的侧表面。

根据本申请的一个实施例，所述光纤面板光引擎所出射的球面波相对于所述微显示器的中心像素呈现非对称的光线分布，并且所述光偏转器被设计用于使出射的球面波在所述体全息光栅的表面上相对于中心像素的横截面尺寸相等。

根据本申请的一个实施例，所述光纤引擎为光线扫描引擎，其中所述光纤扫描引擎包括激光器模组、保偏光纤、致动器以及准直器，其中所述保偏光纤的首端面面向所述激光器模组，并且所述保偏光纤的末端面面向所述准直器，其中所述致动器被设置于所述保偏光纤的末端，用于使所述保偏光纤的所述末端面进行二维轨迹扫描。

根据本申请的一个实施例，所述激光器模组包括激光发射器和耦合透镜，其中所述耦合透镜被对应地设置于所述激光发射器和所述保偏光纤的所述首端面之间，用于将经由所述激光发射器发射的激光会聚于所述保偏光纤的所述首端面，以耦入所述保偏光纤。

根据本申请的一个实施例，所述光纤扫描光引擎中所述致动器驱动所述保偏光纤的扫描轨迹呈现偏置非对称分布。

根据本申请的一个实施例，所述设备主体包括镜框和一对镜腿，并且两个所述镜腿分别被对应地设置于所述镜框的外侧，其中所述显示镜片被设置于所述镜框，并且所述光纤引擎被对应地设置于所述镜腿。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的近眼显示设备的结构示意图；

图2示出了根据本申请的上述实施例的所述近眼显示设备的工作原理示意图；

图3示出了根据本申请的上述实施例的所述近眼显示设备中光纤面板的横截面示意图；

图4示出了根据本申请的上述实施例的所述近眼显示设备的第一变形示例；

图5示出了根据本申请的上述第一变形示例的所述近眼显示设备中光偏转器的结构示意图；

图6示出了根据本申请的上述第一变形示例的所述近眼显示设备在校正前的图像失真示意图；

图7示出了根据本申请的上述第一变形示例的所述近眼显示设备在图像失真校正时的球面波示意图；

图8示出了根据本申请的上述第一变形示例的所述近眼显示设备在校正后的光路示意图；

图9示出了根据本申请的上述实施例的所述近眼显示设备的第二变形示例；

图10A、10B以及10C分别示出了根据本申请的上述第二变形示例的所述近眼显示设备在校正前的扫描角度、扫描轨迹以及致动信号的示意图；

图11A、11B以及11C分别示出了根据本申请的上述第二变形示例的所述近眼显示设备在校正后的扫描角度、扫描轨迹以及致动信号的示意图；

图12A、12B以及12C分别示出了根据本申请的上述第二变形示例的所述近眼显示设备的正向失真、反向失真以及所显示图像的示意图。

附图标记：1、近眼显示设备；10、设备主体；100、眼镜架；11、镜框；12、镜腿；20、显示镜片；200、体全息光栅；30、光纤引擎；31、光纤面板光引擎；311、微显示器；312、第一微透镜阵列；313、光纤面板；3131、光纤阵列；3132、吸光包层；314、第二微透镜阵列；315、线偏振片；316、窄带滤光片；317、光偏转器；3171、透明基板；3172、微透镜单元；3173、类菲涅耳透镜单元；32、光纤扫描光引擎；321、激光器模组；3211、激光发射器；3212、耦合透镜；322、保偏光纤；3220、单模保偏光纤；3221、首端面；3222、末端面；323、致动器；324、准直器。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

考虑到基于SLM的投影光路和基于MEMS微镜的投影光路所获得的空间带宽积均存在一定的上限，同时空间光调制器的背景光抑制也存在一定的难度，而MEMS微镜的量产规模有限，成本较高，因此本申请提供了一种近眼显示设备，其能够基于光纤引擎和体全息光栅的视网膜投影成像光路来实现极其紧凑的近眼显示光路，有助于获得小型化的近眼显示设备，以便实现近似眼镜形态的显示设备，便于舒适佩戴和推广。

具体地，请参考附图1至图3，本申请的一个实施例提供了一种近眼显示设备1，其可以包括设备主体10、显示镜片20以及光纤引擎30。所述显示镜片20被设置于所述设备主体10，并且所述显示镜片20设有体全息光栅200。所述光纤引擎30被对应地设置于所述设备主体10，并且所述光纤引擎30用于投射图像光至所述显示镜片20的所述体全息光栅200，以通过所述体全息光栅200重定向反射该图像光而进行近眼显示。

值得注意的是，本申请的所述近眼显示设备1是一种基于光纤引擎与体全息光栅入眼结合器的光路方案，也就是说，经由所述光纤引擎30射出的图像光(如平面波或球面波)在投射到所述显示镜片20后，采用特殊设计的体全息光栅200将该图像光重定向至人眼瞳孔处，使得重定向的图像光直接投影成像在视网膜上，进而实现紧凑、小型化的AR近眼显示设备。

可选地，本申请的所述显示镜片20由透明材料制成。与此同时，由于所述体全息光栅200对于现实场景具有透视效果，因此所述近眼显示设备1可以获得清晰的虚实融合图像，以使用户获得增强现实体验，即本申请的所述近眼显示设备1可以被实施为AR近眼显示设备。

更具体地，如图1所示，本申请的所述近眼显示设备1的所述设备主体10可以但不限于被实施为眼镜架100，以使所述近眼显示设备1被实施为AR眼镜，便于佩戴。换言之，本申请的所述设备主体10可以包括镜框11和一对镜腿12，并且两个所述镜腿12分别被对应地设置于所述镜框11的外侧，其中所述显示镜片20被设置于所述镜框11，并且所述光纤引擎30被对应地设置于所述镜腿12，以形成近眼显示眼镜，便于用户舒适地佩戴。

值得注意的是，尽管在附图1和上述描述中以所述设备主体10被实施为所述眼镜架100为例，阐述本实用新型的特征和优势，但本领域的技术人员可以理解的是，附图1以及相应的描述中揭露的所述近眼显示设备1仅为举例，其并不构成对本实用新型的内容和范围的限制，例如，在本申请的其他示例中，所述近眼显示设备1也可以包括诸如头盔或头戴支架等等适于被佩戴至用户头部的装置，只要能够确保能够实现近眼显示即可，本申请对此不再赘述。

根据本申请的上述实施例，如图2所示，本申请的所述近眼显示设备1的所述光纤引擎30可以被实施为光纤面板光引擎31，其中所述光纤面板光引擎31可以包括微显示器311、第一微透镜阵列312、光纤面板313以及第二微透镜阵列314，其中所述光纤面板313位于所述第一微透镜阵列312和所述第二微透镜阵列314之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列312位于所述微显示器311和所述光纤面板313之间。这样，经由所述微显示器311出射的发射光线在经过由所述第一微透镜阵列312、所述光纤面板313以及所述第二微透镜阵列314构成的小型化4f中继透镜后，会产生与所述微显示器311上的像素一一对应的细光束，使得携带图像信息的平面波(即图像光)被投影至所述显示镜片20的所述体全息光栅200，然后经过所述体全息光栅200的重定向以会聚到人眼瞳孔处而直接成像在视网膜上。

可以理解的是，本申请的所述近眼显示设备1采用基于光纤面板的这种4f中继透镜光路能够获得极其紧凑的光学引擎；与此同时，本申请经过特殊设计的体全息光栅具有光瞳复制的功能，以便获得一定的眼眶大小来适配不同佩戴人群的瞳间距范围。

可选地，如图2所示，本申请的所述光纤面板光引擎31可以进一步包括线偏振片315和窄带滤光片316，其中所述线偏振片315被对应地设置于所述第二微透镜阵列314和所述窄带滤光片316之间，用于过滤经由所述第二微透镜阵列314出射的图像光中的杂光，提高图像光的成像质量。

值得注意的是，为了消除传统4f滤波光路中仍存在的杂散光以及光纤阵列之间的杂散光串扰等问题，如图3所示，本申请的所述光纤面板313可以包括光纤阵列3131和吸光包层3132，其中所述吸光包层3132包覆于所述光纤阵列3131中的每个光纤，以使所述光纤阵列3131中每个光纤相互独立的传输光线，便于有效地抑制杂散光，进而产生高质量的图像。换言之，本申请的所述吸光包层3132填充在所述光纤阵列3131的光纤间隙中，以使所述光纤阵列3131中相邻的光纤之间被所述吸光包层3132隔开，防止出现杂散光串扰的问题，有助于获得高质量的图像光投射。

此外，由于本申请的所述光纤面板光引擎31所投射的平面波的横截面尺寸D₀会受限于所述微显示器311的有效面积，因此投影至所述体全息光栅200表面的横截面尺寸D₁也会存在一定的限制。与此同时，由于所述近眼显示设备1对所述显示镜片20到人眼的距离L也提出了一定的约束要求，因此基于光纤面板出射平面波的近眼显示光路能够获得的视场角存在一定的限制。

为了解决视场角被限制的问题，附图4示出了根据本申请的上述实施例的所述近眼显示设备1的第一变形示例。具体地，如图4所示，根据本申请的所述第一变形示例的所述近眼显示设备1中的所述光纤面板光引擎31利用光偏转器317来替换上述第二微透镜阵列314，以使所述光纤面板光引擎31出射球面波(即图像光)，从而形成出射球面波的近眼显示光路来解决视场角限制的问题。

更具体地，在本申请的第一变形示例中，如图4所示，所述光纤面板光引擎31可以包括所述微显示器311、所述第一微透镜阵列312、所述光纤面板313以及所述光偏转器317，其中所述光纤面板313位于所述第一微透镜阵列312和所述光偏转器317之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列312位于所述微显示器311和所述光纤面板313之间。这样，经由所述微显示器311出射的发射光线在经过由所述第一微透镜阵列312、所述光纤面板313以及所述光偏转器317构成的小型化4f中继透镜后会实现微显示器出射球面波，此时通过球面波的发散角度θ₀和球面波的会聚点F到所述体全息光栅200表面的距离L₁来获取任意的横截面尺寸D₀，进而可实现任意视场角的近眼显示光路。

可选地，如图5所示，本申请的所述光偏转器317可以包括透明基板3171、微透镜单元3172以及类菲涅耳透镜单元3173，其中所述微透镜单元3172阵列排布于所述透明基板3171上靠近所述光纤面板313的侧表面，并且所述类菲涅耳透镜单元3173阵列排布于所述透明基板3171上远离所述光纤面板313的侧表面，以便通过由所述微透镜单元3172和所述类菲涅耳透镜单元3173构成的结构来实现所述微显示器311上像素的任意出射角度。

值得注意的是，如图4所示，当本申请的所述光纤面板光引擎31出射的对称球面波被倾斜入射至所述体全息光栅200的表面时，球面波相对于表面中心会呈现出不对称分布，如D₁＜D₂，而所述体全息光栅200是以表面中心对称的球面波曝光制备而获得的，则倾斜入射的图像光在经过所述体全息光栅200重定向反射而被人眼视网膜接收的图像会存在失真问题，即图像会发生像素偏移，如图4的中心虚线所示，θ₁＜θ₂；或如图6所示的局部像素的压缩和扩大等现象，进而影响图像投影的保真性。

为了解决图像失真的问题，本申请的所述光纤面板光引擎31所出射的球面波需要相对于所述微显示器311的中心像素呈现非对称的光线分布。具体地，如图7和图8所示，本申请的所述光纤面板光引擎31中的所述光偏转器317通过特殊设计，使得出射的球面波在所述体全息光栅200表面相对于中心像素的横截面尺寸相等，即D₁＝D₂，进而确定所述光偏转器317中心像素和边缘像素的出射角度θ₀、θ₁、θ₂，这样其他偏置像素的出射角度可分别根据角度范围(θ₀，θ₁)和(θ₀，θ₂)进行等间距采样或任意形式间距采样的设置进行设计，例如，θ₀＝arcsin(n*sinθ)-θ，从而解决图像失真的问题。

换言之，本申请的所述光纤面板光引擎31中的所述光偏转器317被设计，用于使出射的球面波在所述体全息光栅200表面上相对于中心像素的横截面尺寸相等。

值得注意的是，尽管根据本申请的上述实施例和第一变形示例的所述近眼显示设备1均是以所述光纤面板光引擎31作为所述光纤引擎30，以提供基于光纤面板的小型化近眼显示光路，但其仅为示例；本领域技术人员可以理解的是，在本申请的其他示例中，所述近眼显示设备1还可以光纤扫描光引擎作为所述光纤引擎30，以提供基于光纤扫描的小型化近眼显示光路。

示例性地，在本申请的第二变形示例中，如图9所示，所述近眼显示设备1的所述光纤引擎30可以被实施为光纤扫描光引擎32，以替换价格昂贵的MEMS微镜，有助于降低成本。具体地，本申请的所述光纤扫描光引擎32可以包括激光器模组321、保偏光纤322、致动器323以及准直器324，其中所述保偏光纤322的首端面3221面向所述激光器模组321，并且所述保偏光纤322的末端面3222面向所述准直器324，其中所述致动器323被设置于所述保偏光纤322的末端，用于使所述保偏光纤322的末端面3222进行二维轨迹扫描。这样，来自所述激光器模组321的激光先从所述首端面3221入射至所述保偏光纤322内，再在经过所述保偏光纤322传输后从所述末端面3222出射，此时在所述保偏光纤322末端一定的距离处设置的所述致动器323会使所述保偏光纤322的所述末端面3222进行二维轨迹扫描，以形成球面波出射；进而被所述准直器324准直后投射至所述体全息光栅200的表面，以实现视网膜投影成像。

可选地，如图9所示，本申请的所述激光器模组321可以包括激光发射器3211和耦合透镜3212，其中所述耦合透镜3212被对应地设置于所述激光发射器3211和所述保偏光纤322的所述首端面3221之间，用于将经由所述激光发射器3211发射的激光会聚于所述保偏光纤322的所述首端面3221，以耦入所述保偏光纤322。

可选地，如图9所示，本申请的所述保偏光纤322可以但不限于被实施为单模保偏光纤3220。

可选地，本申请的所述准直器324可以但不限于被实施为诸如透镜、球透镜、菲涅尔透镜或超透镜等。可以理解的是，本申请的所述致动器323能够使所述保偏光纤322的末端面3222实现二维的轨迹扫描以出射球面波；而为了实现视网膜投影成像，所述保偏光纤322的末端面3222出射的光线必须为准直光，即细光束，故本申请在所述保偏光纤322末端设置所述准直器324。

值得注意的是，当光纤扫描出射的对称球面波投影至所述体全息光栅200表面时，本申请的所述近眼显示设备1也会存在图像失真的问题。具体地，如图10A至图10C所示，对称球面波对应的图像源呈现等像素间距分布，并且所述致动器323驱动的扫描轨迹也呈现对称等角间距分布，这种致动扫描方式所产生的光线在所述体全息光栅200表面的投影就会呈现非对称的分布，即如图10A所示的θ₁＝θ₂和D₁＝D₂，这样经过所述体全息光栅200重定向反射后的图像必然会存在如图6所示的失真现象。

为了校正图像失真，本申请的所述光纤扫描光引擎32中所述致动器323驱动所述保偏光纤322的扫描轨迹呈现偏置非对称分布。具体地，如图11A至图11C所示，所述致动器323的偏置位置对应于图像的中心像素，即本申请的所述致动器323扫描的光线相对于中心像素的光线呈现非对称分布，如θ₁＞θ₂，其可以通过致动信号在一个周期内非对称的持续时间和幅值(t₁，A₁，t₂，A₂)来实现D₁＝D₂的要求。此时若要求θ₁和θ₂对应的扫描角度范围内像素相同，则角间隔Δθ₁＞Δθ₂，对应像素间隔Pitch1＞Pitch2。

综上所述，未偏置对称的致动方式，其扫描产生的图像经过体全息光栅重定向反射引入的图像失真为正向失真，如图12A所示；通过施加偏置非对称的致动方式，其扫描产生的图像自身存在一定的失真为反向失真，如图12B所示；而此反向失真的图像经过体全息光栅重定向反射后被人眼接收的图像，就可以获得等间距像素分布的正常图像，如图12C所示。

以上所述实施例的各技术特征在不改变本实用新型的基本原理的情况下，可以进行组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.近眼显示设备，其特征在于，包括：

设备主体；

显示镜片，其中所述显示镜片被设置于所述设备主体，并且所述显示镜片设有体全息光栅；以及

光纤引擎，其中所述光纤引擎被对应地设置于所述设备主体，并且所述光纤引擎用于投射图像光至所述显示镜片的所述体全息光栅，以通过所述体全息光栅重定向反射该图像光重而进行近眼显示。

2.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤引擎为光纤面板光引擎，其中所述光纤面板光引擎包括微显示器、第一微透镜阵列、光纤面板以及第二微透镜阵列，其中所述光纤面板位于所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列位于所述微显示器和所述光纤面板之间。

3.根据权利要求2所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤面板光引擎进一步包括线偏振片和窄带滤光片，并且所述线偏振片被对应地设置于所述第二微透镜阵列和所述窄带滤光片之间。

4.根据权利要求3所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤面板包括光纤阵列和吸光包层，并且所述吸光包层包覆于所述光纤阵列中的每个光纤。

5.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤引擎为光纤面板光引擎，其中所述光纤面板光引擎包括微显示器、第一微透镜阵列、光纤面板以及光偏转器，其中所述光纤面板位于所述第一微透镜阵列和所述光偏转器之间以形成4f中继透镜，并且所述第一微透镜阵列位于所述微显示器和所述光纤面板之间。

6.根据权利要求5所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光偏转器包括透明基板、微透镜单元以及类菲涅耳透镜单元，其中所述微透镜单元阵列排布于所述透明基板上靠近所述光纤面板的侧表面，并且所述类菲涅耳透镜单元阵列排布于所述透明基板上远离所述光纤面板的侧表面。

7.根据权利要求6所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤面板光引擎所出射的球面波相对于所述微显示器的中心像素呈现非对称的光线分布，并且所述光偏转器被设计用于使出射的球面波在所述体全息光栅的表面上相对于中心像素的横截面尺寸相等。

8.根据权利要求1所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤引擎为光纤扫描光引擎，其中所述光纤扫描光引擎包括激光器模组、保偏光纤、致动器以及准直器，其中所述保偏光纤的首端面面向所述激光器模组，并且所述保偏光纤的末端面面向所述准直器，其中所述致动器被设置于所述保偏光纤的末端，用于使所述保偏光纤的所述末端面进行二维轨迹扫描。

9.根据权利要求8所述的近眼显示设备，其特征在于，所述激光器模组包括激光发射器和耦合透镜，其中所述耦合透镜被对应地设置于所述激光发射器和所述保偏光纤的所述首端面之间，用于将经由所述激光发射器发射的激光会聚于所述保偏光纤的所述首端面，以耦入所述保偏光纤。

10.根据权利要求9所述的近眼显示设备，其特征在于，所述光纤扫描光引擎中所述致动器驱动所述保偏光纤的扫描轨迹呈现偏置非对称分布。

11.根据权利要求1至10中任一所述的近眼显示设备，其特征在于，所述设备主体包括镜框和一对镜腿，并且两个所述镜腿分别被对应地设置于所述镜框的外侧，其中所述显示镜片被设置于所述镜框，并且所述光纤引擎被对应地设置于所述镜腿。

Images