[发明专利]一种近眼显示系统及智能眼镜

说明书

本发明公开了一种近眼显示系统及智能眼镜，近眼显示系统包括：光纤扫描器，用于扫描出射光束，所述光纤扫描器出射的每个像素点的光束为锥形光束；物镜镜组，用于将所述光纤扫描器出射的锥形光束放大成像至中间像面处；光瞳扩大器，设置在所述中间像面处，所述光瞳扩大器用于扩大所述光纤扫描器出射光束的数值孔径NA；光波导；目镜镜组，设置在所述光瞳扩大器和所述光波导之间，所述目镜镜组用于将所述光瞳扩大器出射的光束导入所述耦入单元。用以解决现有技术中存在的将FSD作为AR眼镜的图像源，容易导致视场丢失的问题，实现了保证FSD图像源视场的情况下，扩大波导所能接收到的光束大小。

技术领域

本发明涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示系统及智能眼镜。

背景技术

光纤扫描显示技术(fiber scaning display，FSD)的成像原理是，通过光纤扫描器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，并调制光源出光，即调制出待显示图像的每个像素点对应的光，然后，通过扫描光纤将待显示图像的每个像素点对应的光逐一投射到投影面上，从而形成投射画面。

但是，FSD作为AR眼镜的图像源，存在图像源出射到光学系统的光束尺寸过小的问题。如图1A所示，光纤扫描器1所扫描的像面2上的每个像素点出射的光锥(光锥由扫描光纤的数值孔径NA决定)经光学系统3准直后进入波导4的耦入单元5，那么耦入单元5所能接收到的光束尺寸如图1A中的入射光瞳所示。这里的入射光瞳即为波导4所能接收到的光束大小。也就是说，在这种情况下，入射光瞳大小取决于扫描光纤的NA以及光学系统3的焦距f，又由于扫描光纤的NA较小、焦距f不能太大(如果太大则不能保证图像源的视场FOV)，因此入射光瞳往往比较小。

较小的入射光瞳会导致，波导最终的出射光瞳分布如图1B所示，图中阴影圆圈代表视场1的光线出瞳分布，黑色圆圈代表视场2的光线出瞳分布，由于出瞳尺寸过小，导致波导中扩瞳不连续，人眼所看到的画面就会不清晰、视场丢失等情况。如图1B中所示，代表人眼入瞳的加粗圆圈只能圈住一个视场1光线的出瞳，而丢失了视场2光线的出瞳。可见，现有技术中存在将FSD作为AR眼镜的图像源，由于波导入射光瞳较小，容易导致视场丢。

发明内容

本发明的目的是提供一种近眼显示系统及智能眼镜，用以解决现有技术中存在的将FSD作为AR眼镜的图像源，容易导致视场丢失的问题，实现了保证FSD图像源视场的情况下，扩大波导所能接收到的光束大小。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供近眼显示系统，包括：

光纤扫描器，用于扫描出射光束，所述光纤扫描器出射的每个像素点的光束为锥形光束；

物镜镜组，用于将所述光纤扫描器出射的锥形光束放大成像至中间像面处；

光瞳扩大器，设置在所述中间像面处，所述光瞳扩大器用于扩大所述光纤扫描器出射光束的数值孔径NA；

光波导，包括耦入单元、耦出单元和设置在所述耦入单元和耦出单元之间的中继单元；

目镜镜组，设置在所述光瞳扩大器和所述光波导之间，所述目镜镜组用于将所述光瞳扩大器出射的光束导入所述耦入单元。

可选的，所述物镜镜组包括共光轴设置的第一透镜组、光阑和第二透镜组，从靠近所述光纤扫描器的方向开始依次设置所述第一透镜组、所述光阑和所述第二透镜组。

可选的，所述光瞳扩大器包括漫射器、衍射光学元件、双微透镜阵列或非球面折射光学元件中的任意一种。

可选的，所述耦入单元/中继单元/耦出单元为反射镜或光栅。

本发明实施例第二方面提供一种智能眼镜，包括镜片、容置所述镜片的镜框和设置在所述镜框两侧的镜腿；