一种近眼显示光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种近眼显示光学系统，其中，该近眼显示光学系统包括：显示器、超透镜阵列和投影镜片；超透镜阵列设置在显示器能够显示图像的一侧；投影镜片设置在超透镜阵列远离显示器的一侧；投影镜片用于将图像在显示器远离投影镜片的一侧投影放大为虚像；超透镜阵列包括多个可调超透镜；可调超透镜用于改变至少部分虚像与显示器之间的距离。通过本实用新型专利技术实施例提供的近眼显示光学系统，采用超透镜阵列作为调制虚像与显示器之间距离的光学元件，不仅能精准且快速地调制，缓解视觉辐辏调节冲突；相比于使用现有透镜(如微透镜)的近眼显示系统而言，该近眼显示光学系统还具备了质量轻、整体厚度薄、系统简单、价格更低以及产能高的优势。高的优势。高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示光学系统


[0001]本技术涉及虚拟现实
，具体而言，涉及一种近眼显示光学系统。

技术介绍

[0002]人眼在观看目标物体时，通常会调节两个眼球，将两个眼球转向至目标方向，例如，当目标物体较近，两个眼球向内翻转；当目标物体较远，两个眼球则会向外转动，这样便产生了视觉辐辏。与此同时，大脑会根据两眼球所观察到的目标物体的图像不同，通过大脑的信息提取和处理，进行“适应性调节”，也称焦点调节；例如，将眼球调节至正确的焦距，以使人能够从图像中感受到具有层次感的立体效果。通常，视觉辐辏与适应性调节是成对出现的，这是我们的生理现象，但是，当使用虚拟现实(VR，Virtual reality)技术的相关产品时，通常会在人眼与目标物体之间设置有基于双目视觉的近眼显示光学系统，其包括光学元件与显示器。观看者大脑中的视觉系统会按照人类正常的生理反应，迫使眼球聚焦在该近眼显示光学系统所生成的虚拟3D图像上，而人眼的晶状体却聚焦于该系统显示器的平面上，产生VAC(vergence
‑
accommodation conflict，视觉辐辏调节冲突或称为调焦冲突)，导致人眼的适应距离和辐辏距离不匹配，产生晕眩。
[0003]目前可以在该近眼显示光学系统的显示器与光学元件之间设置微透镜阵列，以通过全局或单独调控的方式改变该微透镜阵列的位置，进而达到改变虚像位置的目的，减轻VAC。但是，精准地推动或拉动微透镜阵列，难度较高；且微透镜阵列镜片厚度较厚，不够轻薄，不利于包含其的近眼显示光学系统往小型化和轻量化方向发展。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术实施例的目的在于提供一种近眼显示光学系统。
[0005]本技术实施例提供了一种近眼显示光学系统，包括：显示器、超透镜阵列和投影镜片；所述超透镜阵列设置在所述显示器能够显示图像的一侧；所述投影镜片设置在所述超透镜阵列远离所述显示器的一侧；所述投影镜片用于将所述图像在所述显示器远离所述投影镜片的一侧投影放大为虚像；所述超透镜阵列包括多个可调超透镜；所述可调超透镜用于改变至少部分所述虚像与所述显示器之间的距离。
[0006]可选地，可调超透镜包括：相对贴合设置的第一超透镜和位移模块；所述位移模块用于改变所述第一超透镜与所述显示器之间的距离，且所述位移模块在工作波段透明；每个所述第一超透镜的焦距相同。
[0007]可选地，第一超透镜包括：第一纳米结构以及填充在所述第一纳米结构周围的填充材料；所述填充材料为在工作波段透明或半透明材料，且所述填充材料的折射率与所述第一纳米结构的折射率之间的差值的绝对值大于或等于0.5。
[0008]可选地，可调超透镜包括：第二超透镜；所述第二超透镜包括：基底、第二纳米结构、相变材料层、第一电极层以及第二电极层；所述基底的一侧设置有多个所述第二纳米结构，所述第一电极层填充于所述第二纳米结构的周围，所述第一电极层的高度低于所述第
二纳米结构的高度；所述相变材料层设置在所述第一电极层远离所述基底的一侧，且填充于所述第二纳米结构的周围，所述第一电极层与所述相变材料层的高度之和大于或等于所述第二纳米结构的高度；所述第二电极层设置于所述相变材料层远离所述基底的一侧；所述第一电极层以及所述第二电极层用于对所述相变材料层加载电压，所述相变材料层能够根据所加载的电压改变所述第二超透镜的焦距。
[0009]可选地，相变材料层使用的相变材料为锗锑碲。
[0010]可选地，第一电极层与所述第二电极层为氧化铟锡。
[0011]可选地，可调超透镜包括：第三超透镜，所述第三超透镜包括电极层、电致动层和第三纳米结构；所述电致动层的两侧设置有所述电极层；所述第三纳米结构设置于所述电极层远离所述电致动层的一侧；所述电致动层在所述电极层提供的电场作用下，沿所述第三纳米结构的高度轴方向位移，改变所述第三超透镜的相位。
[0012]可选地，每个所述可调超透镜为单独调控的超透镜。
[0013]可选地，投影镜片包括：超透镜。
[0014]可选地，显示器包括：发光二极管显示器，有机发光二极管显示器，硅基液晶显示器，数字微镜器件或者基于微机电系统的激光束扫描显示器。
[0015]本技术实施例所提供的方案中，采用超透镜阵列作为调制虚像与显示器之间距离的光学元件，不仅能精准且快速地进行调制，缓解视觉辐辏调节冲突；相比于使用现有透镜(如微透镜)的近眼显示系统而言，该近眼显示光学系统还具备了质量轻、整体厚度薄、系统简单、价格更低以及产能高的优势。
[0016]为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1示出了本技术实施例所提供的一种近眼显示光学系统的结构示意图；
[0019]图2示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，投影镜片为超透镜的结构示意图；
[0020]图3示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，全局调控的示意图；
[0021]图4示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，部分调控的示意图；
[0022]图5示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，一种可调超透镜的具体结构示意图；
[0023]图6示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有位移模块的超透镜阵列进行整体调控的示意图；
[0024]图7示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有位移模块的超透镜阵列进行部分调控的示意图；
[0025]图8示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，第二超透镜的具体
结构示意图；
[0026]图9示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有第二超透镜的超透镜阵列进行整体调控的示意图；
[0027]图10示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有第二超透镜的超透镜阵列进行部分调控的示意图；
[0028]图11示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，第三超透镜的具体结构示意图；
[0029]图12示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有第三超透镜的超透镜阵列进行整体调控的示意图；
[0030]图13示出了本技术实施例所提供的近眼显示光学系统中，具有第三超透镜的超透镜阵列进行部分调控的示意图。
[0031]图标：
[0032]1‑
显示器、2
‑
超透镜阵列、3
‑
投影镜片、21
‑
可调超透镜、211
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示光学系统，其特征在于，包括：显示器(1)、超透镜阵列(2)和投影镜片(3)；所述超透镜阵列(2)设置在所述显示器(1)能够显示图像的一侧；所述投影镜片(3)设置在所述超透镜阵列(2)远离所述显示器(1)的一侧；所述投影镜片(3)用于将所述图像在所述显示器(1)远离所述投影镜片(3)的一侧投影放大为虚像；所述超透镜阵列(2)包括多个可调超透镜(21)；所述可调超透镜(21)用于改变至少部分所述虚像与所述显示器(1)之间的距离。2.根据权利要求1所述的近眼显示光学系统，其特征在于，所述可调超透镜(21)包括：相对贴合设置的第一超透镜(211)和位移模块(212)；所述位移模块(212)用于改变所述第一超透镜(211)与所述显示器(1)之间的距离，且所述位移模块(212)在工作波段透明；每个所述第一超透镜(211)的焦距相同。3.根据权利要求2所述的近眼显示光学系统，其特征在于，所述第一超透镜(211)包括：第一纳米结构以及填充在所述第一纳米结构周围的填充材料；所述填充材料为在工作波段透明或半透明材料，且所述填充材料的折射率与所述第一纳米结构的折射率之间的差值的绝对值大于或等于0.5。4.根据权利要求1所述的近眼显示光学系统，其特征在于，所述可调超透镜(21)包括：第二超透镜(213)；所述第二超透镜(213)包括：基底(2131)、第二纳米结构(2132)、相变材料层(2133)、第一电极层(2134)以及第二电极层(2135)；所述基底(2131)的一侧设置有多个所述第二纳米结构(2132)，所述第一电极层(2134)填充于所述第二纳米结构(2132)的周围，所述第一电极层(2134)的高度低于所述第二纳米结构(2132)的高度；所述相变材料层(2133)设置在所述第一电极层(2134)远离所述基底(2131)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞，朱健，郝成龙，谭凤泽，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：