显示装置、现实增强设备以及显示方法与流程

技术特征：
1.一种显示装置，其特征在于，包括：第一投影组件、与第一投影组件对应的第一耦入模块、第二投影组件、与第二投影组件对应的第二耦入模块、光波导组件和耦出分光模块，其中所述第一耦入模块，用于将第一投影组件投射的第一图像光以预设的第一入射角度耦入所述光波导组件内，并按照预设的第一全反射夹角进行全反射传播以控制所述第一图像光入射到所述耦出分光模块；所述第二耦入模块，用于将第二投影组件投射的第二图像光以预设的第二入射角度耦入所述光波导组件内，并按照预设的第二全反射夹角进行全反射传播以控制所述第二图像光入射到所述耦出分光模块；所述耦出分光模块，用于将所述光波导组件内全反射传播的第一图像光按照第一偏折角度耦出所述光波导组件以进入人眼的第一位置区域，并将所述光波导组件内全反射传播的第二图像光按照第二偏折角度耦出所述光波导组件以进入人眼的第二位置区域；所述第一图像光和第二图像光为同一图像的不同光场信息，所述第一图像光和第二图像光均为准直光。2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块为衍射光栅元件；所述第一耦入模块和所述第二耦入模块相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且，所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，所述第二投影组件的出光侧朝向所述第二耦入模块；所述显示装置配置为：在一个时段的第一时隙，所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块，经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块响应于加载的电场调制对应的子像素射出的第一图像光并出射到人眼的第一位置区域；在一个时段的第二时隙，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块，经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块响应于加载的电场调制对应的子像素射出的第二图像光并出射到人眼的第二位置区域，所述第二时隙和第一时隙的时间间隔小于人眼视觉残留时间。3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一耦入模块和第二耦入模块为衍射光栅元件，设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧。4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述衍射光栅元件为表面浮雕光栅、全息布拉格光栅、可控纳米光栅中的一种。5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一耦入模块和第二耦入模块为平面反射元件，以预设角度设置在所述光波导组件的两侧。6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述平面反射元件为表面镀膜的楔形
反射面元件。7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块为微反射结构元件；所述第一耦入模块和第二耦入模块为反射光栅元件，设置在所述光波导组件远离人眼的一侧，相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，并且所述第二投影组件的出光侧朝向所述第二耦入模块；所述显示装置配置为：在一个时段，所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并出射到人眼的第一位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并出射到人眼的第二位置区域。8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述耦出分光子模块为微三角棱镜，所述微三角棱镜包括底边、第一侧边和第二侧边，所述底边的尺寸与所述子像素的尺寸对应，所述第一侧边将对应的第一投影组件的子像素投射的第一图像光出射到人眼的第一位置区域，所述第二侧边将对应的第二投影组件的子像素投射的第二图像光出射到人眼的第二位置区域；所述耦出分光模块的各耦出分光子模块的第一侧边与所述光波导组件的法线的夹角沿第一方向依次减小，所述耦出分光模块的各耦出分光子模块的第二侧边与所述光波导组件的法线的夹角沿第一方向依次增大。9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述耦出分光模块还包括覆盖各耦出分光子模块的折射率为第一折射率的第一偏折辅助部，所述第一折射率小于所述耦出分光子模块的折射率。10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块包括分光部和覆盖所述分光部的第二偏折辅助部，其中，所述分光部为微反射结构元件，所述第二偏折辅助部为液晶膜层，所述液晶膜层响应于施加在其上的电压偏转形成折射率可变的第二折射率，并且所述第二折射率小于所述分光部的折射率；所述第一耦入模块和第二耦入模块为反射光栅元件，设置在所述光波导组件远离人眼的一侧，相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，并且所述第二投影组件的出光侧朝向
所述第二耦入模块；所述显示装置配置为：在一个时段的第一时隙，所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块的分光部分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第一位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第二位置区域；在一个时段的第二时隙，所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块的分光部分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第三位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第四位置区域；其中，所述第二时隙和第一时隙的时间间隔小于人眼视觉残留时间，所述第一时隙的第一图像光和第二图像光、以及第二时隙的第一图像光和第二图像光为同一图像的不同光场信息。11.根据权利要求1-10中任一项所述的显示装置，其特征在于，所述第一投影组件和第二投影组件均包括准直背光源和显示面板，其中，所述准直背光源，用于出射准直背光至所述显示面板，所述准直背光源为激光光源；所述显示面板，用于控制各个像素的出射光的颜色和灰阶，并根据入射的所述准直背光出射准直的图像光，所述显示面板为lcd、lcos或micro-oled；和/或所述光波导组件为透明玻璃基板。12.一种现实增强设备，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的显示装置。13.一种使用权利要求1-11中任一项所述的显示装置的显示方法，其特征在于，包括：使用第一耦入模块将第一投影组件投射的第一图像光以预设的第一入射角度耦入光波导组件内，并按照预设的第一全反射夹角在所述光波导组件内进行全反射传播以控制所述第一图像光入射到耦出分光模块；使用第二耦入模块将第二投影组件投射的所述第二图像光以预设的第二入射角度耦入所述光波导组件内，并按照预设的第二全反射夹角在所述光波导组件内进行全反射传播以控制所述第二图像光入射到所述耦出分光模块；使用耦出分光模块将所述光波导组件内全反射传播的所述第一图像光按照第一偏折角度耦出所述光波导组件以进入人眼的第一位置区域；使用所述耦出分光模块将所述光波导组件内全反射传播的所述第二图像光按照第二偏折角度耦出所述光波导组件以进入人眼的第二位置区域；其中，所述第一图像光和第二图像光为同一图像的不同光场信息，所述第一图像光和第二图像光均为准直光。14.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波
导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块为衍射光栅元件；所述第一耦入模块和第二耦入模块相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且，所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，所述第二投影组件的出光侧朝向所述第二耦入模块；所述方法包括：在一个时段的第一时隙：所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块，经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块响应于加载的电场调制对应的子像素射出的第一图像光并出射到人眼的第一位置区域；在一个时段的第二时隙：所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块，经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块响应于加载的电场调制对应的子像素射出的第二图像光并出射到人眼的第二位置区域；其中，所述第二时隙和第一时隙的时间间隔小于人眼视觉残留时间。15.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块为微反射结构元件；所述第一耦入模块和第二耦入模块为反射光栅元件，设置在所述光波导组件远离人眼的一侧，相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，并且所述第二投影组件的出光侧朝向所述第二耦入模块；在一个时段，所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并出射到人眼的第一位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并出射到人眼的第二位置区域。16.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于，所述耦出分光模块设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，所述耦出分光模块在所述光波导组件上的正投影覆盖所述人眼在所述光波导组件上的正投影，所述耦出分光模块包括与第一投影组件和第二投影组件的各子像素一一对应的耦出分光子模块，所述耦出分光子模块包括分光部和覆盖所述分光部的第二偏折辅助部，其中，所述分光部为微反射结构元件，所述第二偏折辅助部为液晶膜层，所述液晶膜层响应于施加在其上的电压偏转形成折射率可变的第二折射率，并且所述第二折射率小于所述分光部的折射率；所述第一耦入模块和第二耦入模块为反射光栅元件，设置在所述光波导组件远离人眼的一侧，相对于所述耦出分光模块分别设置在所述光波导组件的两侧；所述第一投影组件和第二投影组件分别设置在所述光波导组件靠近人眼的一侧，并且所述第一投影组件的出光侧朝向所述第一耦入模块，并且所述第二投影组件的出
光侧朝向所述第二耦入模块；所述方法包括：在一个时段的第一时隙：所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块的分光部分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第一位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第二位置区域；在一个时段的第二时隙：所述第一投影组件投射第一图像光至所述第一耦入模块并经所述第一耦入模块耦入所述光波导组件，所述第二投影组件投射第二图像光至所述第二耦入模块并经所述第二耦入模块耦入所述光波导组件，所述耦出分光模块的每个耦出分光子模块的分光部分别调制对应的第一投影组件的子像素射出的第一图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第三位置区域、同时分别调制对应的第二投影组件的子像素射出的第二图像光并经第二偏折辅助部调整偏折角度并出射到人眼的第四位置区域；其中，所述第二时隙和第一时隙的时间间隔小于人眼视觉残留时间，所述第一时隙的第一图像光和第二图像光、以及第二时隙的第一图像光和第二图像光为同一图像的不同光场信息。

技术总结
本发明公开了一种显示装置、现实增强设备以及显示方法。显示装置包括：第一耦入模块，将第一图像光以第一入射角度耦入光波导组件并进行全反射传播以控制其入射到耦出分光模块；第二耦入模块，将第二图像光以第二入射角度耦入光波导组件并进行全反射传播以控制其入射到耦出分光模块；耦出分光模块，分别将第一图像光和第二图像光耦出光波导组件以进入人眼的第一位置区域和第二位置区域；第一图像光和第二图像光为同一图像的不同光场信息且均为准直光。本发明提供的实施例通过两个耦入模块分别将第一图像光和第二图像光以预定角度耦入光波导组件并在光波导组件中全反射传播，并耦出到人眼的两个位置区域，提高分辨率的同时避免视觉辐辏冲突。避免视觉辐辏冲突。避免视觉辐辏冲突。


技术研发人员：杨军星 朱劲野 马森 于静 韩天洋
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：2021.01.18
技术公布日：2022/7/29