本公開涉及光學顯示技術，更具體地，涉及一種近眼顯示裝置、光學系統及電子設備。

背景技術：

1、增強現實技術和混合現實技術通過將虛擬信息與真實世界相結合，廣泛應用于多個行業。在對應的電子設備中，光波導片因其良好的光學效果和低工藝難度，被視為最佳的光學顯示器件之一。目前采用的技術方案均是在光波導上設置耦入光柵和耦出光柵。

2、為了提升顯示效果，目前采用的技術方案是通過增加光波導片的方式，這種方式，一方面會額外增加成本，另一方面會額外增加設備的重量。

技術實現思路

1、本發明的一個目的是提供一種近眼顯示裝置的新技術方案。

2、根據本發明的第一方面，提供了一種近眼顯示裝置，包括：依次疊加設置的第一光學透鏡、光波導片和第二光學透鏡，

3、所述第一光學透鏡具有第一外表面和第一內表面，所述光波導片具有第一平面和第二平面，所述第二光學透鏡具有第二外表面和第二內表面，所述第一外表面為靠近環境側的表面，所述第二外表面為靠近人眼側的表面，所述第一平面與所述第一內表面相鄰，所述第二平面與所述第二內表面相鄰，

4、所述第一外表面的至少部分為曲面，所述第二外表面的至少部分為曲面，所述第一內表面和所述第二內表面中至少一個為平面，

5、所述第一光學透鏡和所述第二光學透鏡中的至少一個光學透鏡的一個表面上設置有耦入光柵，所述第一平面和所述第二平面中的至少一個平面上設置有耦入光柵，

6、在所述第一內表面和所述第二內表面中的至少一個內表面上設置有耦出光柵，且所述耦出光柵所在的內表面為平面，所述第一平面和所述第二平面中的至少一個平面上設置有耦出光柵。

7、可選的，在所述第一外表面設置有耦入光柵的情況下，所述第一外表面具有平面部分和曲面部分，設置在所述第一外表面上的耦入光柵設置在所述第一外表面的平面部分上；

8、在所述第二外表面設置有耦入光柵的情況下，所述第二外表面具有平面部分和曲面部分，設置在所述第二外表面上的耦入光柵設置在所述第二外表面的平面部分上。

9、可選的，在所述第一光學透鏡設置有耦入光柵和耦出光柵的情況下，設置在所述第一光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于同一表面，或者，設置在所述第一光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于不同表面；

10、在所述光波導片設置有耦入光柵和耦出光柵的情況下，設置在所述光波導片上的耦入光柵和耦出光柵位于同一表面，或者，設置在所述光波導片上的耦入光柵和耦出光柵位于不同表面；

11、在所述第二光學透鏡設置有耦入光柵和耦出光柵的情況下，設置在所述第二光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于同一表面，或者，設置在所述第二光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于不同表面。

12、可選的，光機射出光線的方向為第一方向或第二方向，且所述光機射出的光線在進入所述耦入光柵之前不可經過曲面，其中，

13、所述第一方向為所述環境側至所述人眼側的方向，所述第二方向為所述人眼側至所述環境側的方向。

14、可選的，在所述光機射出光線的方向為第一方向的情況下，所述第一外表面具有平面部分，使得所述光機射出的光線全部穿過所述第一外表面的平面部分，或者，使得所述光機射出的光線經設置在所述第一外表面的平面部分上的耦入光柵進行衍射；

15、在所述光機射出的光線的方向為第二方向的情況下，所述第二外表面具有平面部分，使得所述光機射出的光線全部穿過所述第二外表面的平面部分，或者使得所述光機射出的光線經設置在所述第二外表面的平面部分上的耦入光柵進行衍射。

16、可選的，在所述光機射出光線的方向為第一方向，且所述第一外表面為全部曲面的情況下，所述第一光學透鏡的尺寸小于所述光波導片的尺寸，使得所述光機射出的光線直接進入所述光波導片，或者，使得所述光機射出的光線直接經設置在所述第一平面上的耦入光柵進行衍射；

17、在所述光機射出光線的方向為第二方向，且所述第二外表面為全部曲面的情況下，所述第二光學透鏡的尺寸小于所述光波導片的尺寸，使得所述光機射出的光線直接進入所述光波導片，或者，使得所述光機射出的光線直接經設置在所述第二平面上的耦入光柵進行衍射。

18、可選的，各耦入光柵對應的區域沿著疊加設置對應的方向存在部分重疊或完全重疊；

19、各耦出光柵對應的區域沿著疊加設置對應的方向存在部分重疊或完全重疊。

20、可選的，所述耦入光柵為一維光柵，所述耦出光柵為一維光柵；或者，

21、所述耦入光柵為一維光柵，所述耦出光柵為二維光柵；或者，

22、所述耦入光柵為一維光柵，所述耦出光柵為相混合的一維光柵和二維光柵。

23、可選的，設置有所述耦出光柵的內表面還設置有轉折光柵。

24、可選的，所述第一光學透鏡的光焦度和所述第二光學透鏡的光焦度的符號相反。

25、根據本發明的第二方面，提供了一種光學系統，包括：如第一方面中任一項所述的近眼顯示裝置和光機，所述光機用以將光線投射至所述耦入光柵。

26、根據本發明的第三方面，提供了一種電子設備，包括如第二方面所述的光學系統。

27、本發明實施例提供的近眼顯示裝置，不僅在光波導片上設置耦入光柵和耦出光柵，還在光學透鏡上設置耦入光柵和耦出光柵，光線可以經設置在光波導片上的耦入光柵衍射進入第一光學透鏡上，進行反射傳播，再經設置在光波導片上的耦出光柵衍射出去，進入用戶的眼睛，光線還可以經設置在光學透鏡上的耦入光柵衍射進入光學透鏡上，進行反射傳播，再經耦出光柵衍射出去，進入用戶的眼睛，這樣使得第一光學透鏡或第二光學透鏡實現光波導基底的光線反射的功能，可以不再單獨設置一個光波導基底就能實現雙片衍射光波導疊合實現的顯示效果，節省了產品成本，降低了產品重量，在顯示效果方面，提高光學效率，降低了光學損失，提升顯示圖像的色彩均勻性和亮度均勻性，另外，第一光學透鏡和第二光學透鏡形成的組合，可以實現視力矯正、糾正虛像距的功能。

28、通過以下參照附圖對本說明書的示例性實施例的詳細描述，本說明書的實施例的特征及其優點將會變得清楚。

技術特征：

1.一種近眼顯示裝置，其特征在于，包括：依次疊加設置的第一光學透鏡、光波導片和第二光學透鏡，

2.根據權利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，在所述第一外表面設置有耦入光柵的情況下，所述第一外表面具有平面部分和曲面部分，設置在所述第一外表面上的耦入光柵設置在所述第一外表面的平面部分上；

3.根據權利要求1所述近眼顯示裝置，其特征在于，在所述第一光學透鏡設置有耦入光柵和耦出光柵的情況下，設置在所述第一光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于同一表面，或者，設置在所述第一光學透鏡上的耦入光柵和耦出光柵位于不同表面；

4.根據權利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，光機射出光線的方向為第一方向或第二方向，且所述光機射出的光線在進入所述耦入光柵之前不可經過曲面，其中，

5.根據權利要求4所述的近眼顯示裝置，其特征在于，在所述光機射出光線的方向為第一方向的情況下，所述第一外表面具有平面部分，使得所述光機射出的光線全部穿過所述第一外表面的平面部分，或者，使得所述光機射出的光線經設置在所述第一外表面的平面部分上的耦入光柵進行衍射；

6.根據權利要求4所述的近眼顯示裝置，其特征在于，在所述光機射出光線的方向為第一方向，且所述第一外表面為全部曲面的情況下，所述第一光學透鏡的尺寸小于所述光波導片的尺寸，使得所述光機射出的光線直接進入所述光波導片，或者，使得所述光機射出的光線直接經設置在所述第一平面上的耦入光柵進行衍射；

7.根據權利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，各耦入光柵對應的區域沿著疊加設置對應的方向存在部分重疊或完全重疊；

8.根據權利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述耦入光柵為一維光柵，所述耦出光柵為一維光柵；或者，

9.根據權利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，設置有所述耦出光柵的內表面還設置有轉折光柵。

10.根據權利要求1-9中任一所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述第一光學透鏡的光焦度和所述第二光學透鏡的光焦度的符號相反。

11.一種光學系統，其特征在于，包括：如權利要求1-9中任一項所述的近眼顯示裝置和光機，所述光機用以將光線投射至所述耦入光柵。

12.一種電子設備，其特征在于，包括如權利要求11所述的光學系統。

技術總結
本公開涉及一種近眼顯示裝置、光學系統及電子設備，包括：依次疊加設置的第一光學透鏡、光波導片和第二光學透鏡，第一光學透鏡具有第一外表面和第一內表面，光波導片具有第一平面和第二平面，第二光學透鏡具有第二外表面和第二內表面，第一外表面的至少部分為曲面，第二外表面的至少部分為曲面，第一內表面和第二內表面中至少一個為平面，第一光學透鏡和第二光學透鏡中的至少一個光學透鏡的一個表面上設置有耦入光柵，第一平面和第二平面中的至少一個平面上設置有耦入光柵，在第一內表面和第二內表面中的至少一個內表面上設置有耦出光柵，且所述耦出光柵所在的內表面為平面，第一平面和第二平面中的至少一個平面上設置有耦出光柵。

技術研發人員：李紹民
受保護的技術使用者：歌爾光學科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/10