本發(fā)明屬于光學(xué)器件領(lǐng)域，特別涉及一種基于超透鏡的近眼顯示系統(tǒng)、ar眼鏡。

背景技術(shù)：

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar)是一種將計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息整合到現(xiàn)實(shí)世界的技術(shù)，被認(rèn)為是下一代顯示技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)ar，人們開發(fā)了各種技術(shù)來減少虛擬信息與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景之間的差異感，從而給用戶提供身臨其境的體驗(yàn)。其中基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡(ar眼鏡)的透明近眼顯示方案受到了廣泛的關(guān)注。在ar眼鏡中，放置在人眼前的顯示器會(huì)產(chǎn)生虛擬圖像，并允許用戶自然地體驗(yàn)虛擬信息和現(xiàn)實(shí)世界的混合。為了實(shí)現(xiàn)透明的近眼顯示，需要一個(gè)透明目鏡，它必須能夠?qū)⑸傻膱D像漂浮到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的所需位置。為此，人們提出了各種目鏡，例如基于球面鏡、自由曲面光學(xué)、衍射光學(xué)元件(does)和全息光學(xué)元件(hoes)的目鏡。他們的目的是在自身光學(xué)特性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)透明近眼顯示器，但由于傳統(tǒng)光學(xué)的限制，當(dāng)前的ar眼鏡難提供超寬視場(chǎng)(fov)，其實(shí)用性和便攜性仍然存在挑戰(zhàn)。

2、想要實(shí)現(xiàn)終極ar眼鏡，需要提供超寬視場(chǎng)(fov)，緊湊的外形和足夠的眼動(dòng)范圍，在瞳孔中可以觀察到完整的圖像，當(dāng)前方案多以提升某項(xiàng)性能為目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)寬視角、眼動(dòng)范圍的解決方案，提出一種基于超透鏡的近眼顯示方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于超透鏡的近眼顯示系統(tǒng)、ar眼鏡，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上技術(shù)問題。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例一方面提供一種基于超透鏡的近眼顯示系統(tǒng)，包括顯示器、透鏡組、偏振片、超透鏡和半反半透鏡；顯示器遠(yuǎn)離人眼設(shè)置，用于加載虛擬圖像信息，透鏡組用于構(gòu)成4f系統(tǒng)，偏振片用于調(diào)整光路中光場(chǎng)的偏振態(tài)，超透鏡用于將虛擬信息成像在視網(wǎng)膜上，半反半透鏡靠近人眼設(shè)置，用于將顯示器加載的虛擬場(chǎng)景傳遞至超透鏡。

3、在一可實(shí)施方式中，所述偏振片為三片，分別為第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片，所述第一偏振片與第二偏振片、第三偏振片的偏振狀態(tài)為正交。

4、在一可實(shí)施方式中，第一偏振片為左旋偏振片，第二偏振片和第三偏振片均為右旋偏振片。

5、在一可實(shí)施方式中，第一偏振片為右旋偏振片，第二偏振片和第三偏振片均為左旋偏振片。

6、在一可實(shí)施方式中，所述透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，第一透鏡和第二透鏡設(shè)于第一偏振片的兩側(cè)。

7、在一可實(shí)施方式中，所述超透鏡和所述半反半透鏡設(shè)于第二偏振片和第三偏振片之間。

8、在一可實(shí)施方式中，所述超透鏡設(shè)于靠近所述第三偏振片的一側(cè)，所述半反半透鏡設(shè)于靠近所述第二偏振片的一側(cè)。

9、在一可實(shí)施方式中，所述超透鏡的設(shè)計(jì)方法如下：

10、s1、根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)確定超透鏡的參數(shù)(直徑d，焦距f和出瞳距離d)；

11、s2、根據(jù)s1中的參數(shù)確定超透鏡的相位刨面，將曲線對(duì)2π做截?cái)?，將透鏡的區(qū)域進(jìn)行周期的劃分；

12、s3、對(duì)每個(gè)周期內(nèi)的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。

13、本申請(qǐng)實(shí)施例另一方面提供了一種ar眼鏡，包括上述任一近眼顯示系統(tǒng)。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

15、1、本申請(qǐng)利用超透鏡實(shí)現(xiàn)大視角的近眼顯示方案，使得虛擬場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)更大的視場(chǎng)角和眼動(dòng)范圍；

16、2、本申請(qǐng)采用優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)超透鏡在多波長(zhǎng)下成像。

技術(shù)特征：

1.一種基于超透鏡的近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：包括顯示器、透鏡組、偏振片、超透鏡和半反半透鏡；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述偏振片為三片，分別為第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片，所述第一偏振片與第二偏振片、第三偏振片的偏振狀態(tài)為正交。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：第一偏振片為左旋偏振片，第二偏振片和第三偏振片均為右旋偏振片。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：第一偏振片為右旋偏振片，第二偏振片和第三偏振片均為左旋偏振片。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，第一透鏡和第二透鏡設(shè)于第一偏振片的兩側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述超透鏡和所述半反半透鏡設(shè)于第二偏振片和第三偏振片之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述超透鏡設(shè)于靠近所述第三偏振片的一側(cè)，所述半反半透鏡設(shè)于靠近所述第二偏振片的一側(cè)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種近眼顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述超透鏡的設(shè)計(jì)方法如下：

9.一種ar眼鏡，其特征在于：包括權(quán)利要求1-8中任一近眼顯示系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種基于超透鏡的近眼顯示系統(tǒng)、AR眼鏡，屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域，其包括顯示器、透鏡組、偏振片、超透鏡和半反半透鏡；顯示器遠(yuǎn)離人眼設(shè)置，用于加載虛擬圖像信息，透鏡組用于構(gòu)成4f系統(tǒng)，偏振片用于調(diào)整光路中光場(chǎng)的偏振態(tài)，超透鏡用于將虛擬信息成像在視網(wǎng)膜上，半反半透鏡靠近人眼設(shè)置，用于將顯示器加載的虛擬場(chǎng)景傳遞至超透鏡。本申請(qǐng)的近眼顯示系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)寬視角、眼動(dòng)范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：龔永興,姚建云,程宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州納境科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2