CN106291935A - 大视角光场显示镜片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光场镜片显示领域，大视角光场显示镜片，包括用于接收信号发生装置发出的光场信号的第一光场镜片和第二光场镜片，该第一光场镜片的表面具有光学镀膜层，使得所述光场信号大角度在第一光场镜片中震荡，所述第一光场镜片内具有第一光栅，使得光场信号通过第一光栅衍射并垂向射出第一光场镜片；所述第一光场镜片的出光面与第二光场镜片的如光面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，所述光场信号通过第二光栅折射形成放大状的光场信号并垂向射出第二光场镜片形成放大的图像信号。

Description

大视角光场显示镜片
技术领域
本发明涉及光场镜片显示领域，特别涉及头盔显示系统中的光场镜片显示技术。
背景技术
传统的光场镜片只能传输一个固定的角度范围内的光场信号，而这个固定角度范围是由镜片材料的全反射临界角限制的，这就存在传输信号的全视场大小被限制，固定的镜片材料只能传输视场大小固定的信号。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种使用与全景头盔中的镜片光学提供，本系统通过较小的空间，即可将图像画面展开，即形成大视角视角。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
大视角光场显示镜片，包括用于接收信号发生装置发出的光场信号的第一光场镜片和第二光场镜片，该第一光场镜片的表面具有光学镀膜层，使得所述光场信号大角度在第一光场镜片中震荡，所述第一光场镜片内具有第一光栅，使得光场信号通过第一光栅衍射并垂向射出第一光场镜片；
所述第一光场镜片的出光面与第二光场镜片的如光面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，所述光场信号通过第二光栅折射形成放大状的光场信号并垂向射出第二光场镜片形成放大的图像信号。
在一些实施例中，所述第二光场镜片分为与第一光场镜片相对的第一段和具有将光场信号折射出第二光场镜片的第二段，所述第一段第二光场镜片的的表面具有光学镀膜层。
在一些实施例中，所述第二段相对第二光场镜片中光场信号射出的背向表面具有光学镀膜层。
在一些实施例中，所述第一光场镜片由导光材料制成，用来传输信号光场并对信号光场实现横向拉伸。
在一些实施例中，所诉信号发生装置用来发射需要向观察者展示的图片信号。
使用本发明的有益效果是：大视角光场显示镜片通过第一光场镜片和第二光场镜片的结合，通过第一光场镜片将光场信号拉伸，并通过第二光场信号继续对光场信号拉伸，并由第二光栅作用，将图像射出本镜片组，实现将图像信号放大的作用，即在小空间内实现对信号图像的拉伸，非常适合头盔VR系统使用，使得使用者产生较大的视野。
附图说明
图1正视图视角普通的光场镜片中信号光场的传播。
图2正视图视角本发明中新型的光场镜片中信号光场的传播。
图3正视图视角普通光场镜片和新型光场镜片传输射角的对比。
图4正试图视角包含发明中新型光场镜片的投影显示系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明是一种新型大视角光场显示镜片
如图1所示为普通的光场镜片中光场传输的情况介绍。
在图1中，普通光场镜片26包含了基质35和两条平行边界33，34。35为一种导光材料(如玻璃，塑料等)，基质35和边界33，34能够相互配合形成一个光腔使进入镜片的光场信号在其中发生震荡并向前传播，如图1中27所示为进入镜片中的光场信号，它沿着27所示的方向传播，到达边界33，此时它的入射角度如图1中Φ5所示，只要满足Φ5大于基质材料35的全反射临界角，就能够发生震荡并向前传播。Φ5以图1中法线28为基准测量。
信号光场在镜片中传播，会与29所示的光栅发生相互作用，光栅29会将信号光场的传播方向通过衍射效应改变，从而就会有部分信号光场形成图中30，31，32所示的出射光场而离开光场镜片26。
图2中描述了新型光场镜片36中的光场传播，新型光场镜片36包含基质37和平行的边界38，39。基质37由具有导光能力的材料(玻璃，塑料等)制成，边界38，39又包含内边界44，45，在内边界44，45的外表层有一层特殊的光学镀膜层46，47。
在光学镀膜层46和47的作用下能够使整个光场镜片的全反射临界角减小，如图2中Φ6所示，为光场信号沿着40方向传播，到达内边界44处的入射角度，以法线42测量，由于光场镜片36的全反射临界减小，那么Φ6的角度范围相对于Φ5(图2中示出)就会更大。
信号光场在镜片中传播，会与43所示的光栅发生相互作用，光栅43会将信号光场的传播方向通过衍射效应改变，从而就会有部分信号光场形成图2中48，49，50，51所示的出射光场而离开光场镜片36。
如图3所示为普通光场镜片1和新型光场镜片2的对比，其中光场的传播过程在前面图2和图1中已经描述过，图3中Φ1为普通光场镜片的全反射临界角，Φ3为光场信号在新型镜片中传播时在边界12处的入射角，由于光学涂层14的作用，使得型新光场镜片2的全反射临界角变小，Φ3能够满足全反射的角度范围就会变大，这就使得Φ3可以比Φ1更小，途中信号光场4所能被传输的范围就会比普通镜片的传输范围3要大，图3中21，22的距离表示新型光场镜片能够传输的视角大小，22，23的距离表示普通光场镜片能够传输的视角大小，显而易见新型光场镜片在视角大小的传输能力上要比普通光场镜片强。这都是光学涂层13，14的作用使镜片的全反射临界角变小带来的结果。
如图4中所示为包含新型光场镜片的投影显示系统工作原理。
信号发生装置100发射出光场信号，沿着图4示方向传播。到达第一光场镜片101，在表面光学元件105处发生反射，在第一光栅106作用下，信号光场在光学边界一111，和光学边界二112之间发生震荡并向前传播，同时第一光栅106作用下，部分信号光场会离开第一光场镜片101，沿着113，114的方向进入第二光场镜片，并在第二光栅107的作用下在第二光栅107的两平行边界，光学边界三120，光学边界四121之间发生震荡并向前传播，到达第三光栅108，108会对信号广场进行衍射，最后使得信号光场沿着115-119的方向离开第二光场镜片，形成最终的成像信号。

Claims (5)

1.大视角光场显示镜片，其特征在于：包括用于接收信号发生装置发出的光场信号的第一光场镜片和第二光场镜片，该第一光场镜片的表面具有光学镀膜层，使得所述光场信号大角度在第一光场镜片中震荡，所述第一光场镜片内具有第一光栅，使得光场信号通过第一光栅衍射并垂向射出第一光场镜片；
所述第一光场镜片的出光面与第二光场镜片的如光面相对，所述第二光场镜片内具有第二光栅，所述光场信号通过第二光栅折射形成放大状的光场信号并垂向射出第二光场镜片形成放大的图像信号。
2.根据权利要求1所述的大视角光场显示镜片，其特征在于：所述第二光场镜片分为与第一光场镜片相对的第一段和具有将光场信号折射出第二光场镜片的第二段，所述第一段第二光场镜片的的表面具有光学镀膜层。
3.根据权利要求2所述的大视角光场显示镜片，其特征在于：所述第二段相对第二光场镜片中光场信号射出的背向表面具有光学镀膜层。
4.根据权利要求1所述的大视角光场显示镜片，其特征在于：所述第一光场镜片由导光材料制成，用来传输信号光场并对信号光场实现横向拉伸。
5.根据权利要求1所述的大视角光场显示镜片，其特征在于：所诉信号发生装置用来发射需要向观察者展示的图片信号。
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