CN203275774U - 一种简易的透视式lcos光学目镜 - Google Patents

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一种简易的透视式LCOS光学目镜，其特征在于，包括：LED面光源、偏振片、LCOS微型显示器、PBS偏振光分束器、凸透镜、以及一半透半反凹面镜，所述LCOS微型显示器、凸透镜、以及半透半反凹面镜依次设置，所述PBS偏振光分束器设于LCOS微型显示器与凸透镜之间，所述偏振片以及LED面光源依次设于PBS偏振光分束器的一侧，LED面光源发出的光经过偏振片后进入PBS偏振光分束器，再由PBS偏振光分束器反射后均匀照射到LCOS微型显示器中，LCOS微型显示器产生的影像经PBS偏振光分束器透射后由凸透镜和半透半反凹面镜放大后进入人眼瞳孔或者投影到屏幕上。本实用新型结构简单、加工容易、组装效率高、成本低，便于小型化和轻量化。

Description

一种简易的透视式LCOS光学目镜
技术领域： 
本实用新型涉及一种简易的透视式LCOS光学目镜。 
背景技术：
传统的头盔显示器中的光学系统大致由中继光学系统、目镜系统和光学组合玻璃构成。目前头盔显示器中用于放大图像源的光学系统总的来说可以分为以下两类：（1）由液晶显示器01和目镜系统组成的无中继光学元件的放大系统，如图1所示；（2）由液晶显示器01、中继光学元件03、以及目镜系统组成的放大系统，如图2所示。 
其中，图1的液晶显示器01中的图像直接由目镜系统进行放大，无需中继光学元件，这种结构的特点是便于小型化。而图2的液晶显示器01中的图像首先要经由中继光学元件03形成一个中继图像，将图像源成像在目镜系统中的焦平面04上, 再经过目镜系统中的凹面镜02转变成平行光, 再经光学组合玻璃投射到观察者眼睛05中，相比之下这种结构可以获得更大的视场，但为使图像源的像呈现在观察者眼前, 并保证成像质量, 中继光学元件03和目镜系统均使用了多个透镜、棱镜或反射镜等多组光学元件，结构复杂，增加了整体重量，不便于小型化和轻量化，不能很好满足佩戴舒适的要求。目前，图1所示的无中继元件的放大系统在小型显示器中得到了广泛的应用，但是这种由凹面镜02和半反半透镜06组成的无中继元件的放大系统即使是在降低光学指标的情况下，也很难将厚度降低到20mm以下，而且由于光线会两次经过半反半透镜06，显示器01的亮度会因为光能的损失而大大降低，因此, 需要在保证像质的前提 下，简化光学系统的结构, 使其小型化和轻量化。 
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种简易的透视式LCOS光学目镜，其结构简单、加工容易、组装效率高、成本低，便于小型化和轻量化。 
一种简易的透视式LCOS光学目镜，其特征在于包括：LED面光源、偏振片、LCOS微型显示器、PBS偏振光分束器、凸透镜、以及一半透半反凹面镜，所述LCOS微型显示器、凸透镜、以及半透半反凹面镜依次设置，所述PBS偏振光分束器设于LCOS微型显示器与凸透镜之间，所述偏振片以及LED面光源依次设于PBS偏振光分束器的一侧，LED面光源发出的光经过偏振片后进入PBS偏振光分束器，再由PBS偏振光分束器反射后均匀照射到LCOS微型显示器中，LCOS微型显示器产生的影像经PBS偏振光分束器透射后由凸透镜和半透半反凹面镜放大后进入人眼瞳孔或者投影到屏幕上。 
作为上述方案的改进： 
所述半透半反凹面镜的内表面设有一半透半反射膜，且该半透半反凹面镜为等厚的凹面平板。 
所述LED面光源为LED白光面光源或RGB三色LED面光源。 
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：（1）LCOS微型显示器、凸透镜、以及半透半反凹面镜依次设置，所述PBS偏振光分束器设于LCOS微型显示器与凸透镜之间，所述偏振片以及LED面光源依次设于PBS偏振光分束器的一侧，结构简单紧凑、加工容易、组装效率高、成本低，便于小型化和轻量化。（2）LCOS微型显示器的像素可以造得更高，从而提高分辨率，图像也更加清晰，保证高质量图像。（3）本实用新型可将LCOS微型显示器3上的图像虚拟成 像到2m或者更远处，人眼瞳孔可通过半透半反凹面镜观测来自LCOS微型显示器的图像；还可通过半透半反凹面镜观测位于半透半反凹面镜之外的外部环境，使功能更趋完善，且因为半透半反凹面镜6为等厚的凹面平板，其放大倍数是1：1比例的，所以观测外部环境的物体时，被观测物不会被放大。（4）所述LED面光源为LED白光面光源或RGB三色LED面光源，可形成自然、光滑的面光源。 
附图说明：
图1为传统的头盔显示器中的无中继光学元件的光学系统的光学原理图。 
图2为传统的头盔显示器中的有中继光学元件的光学系统的光学原理图。 
图3是本实用新型的光学原理图。 
具体实施方式：
如图3所示，一种简易的透视式LCOS光学目镜，包括：LED面光源1、偏振片2、LCOS微型显示器3、PBS偏振光分束器4、凸透镜5、以及一半透半反凹面镜6。所述LCOS微型显示器3、凸透镜5、以及半透半反凹面镜6依次设置，所述PBS偏振光分束器4设于LCOS微型显示器3与凸透镜5之间，所述偏振片2以及LED面光源1依次设于PBS偏振光分束器4的一侧，LED面光源1发出的光经过偏振片2后进入PBS偏振光分束器4，再由PBS偏振光分束器4反射后均匀照射到LCOS微型显示器3中，LCOS微型显示器3产生的影像经PBS偏振光分束器4透射后由凸透镜5和半透半反凹面镜6二级放大后进入人眼瞳孔7或者投影到屏幕上。 
进一步地，所述半透半反凹面镜6的内表面设有一半透半反射膜61，且该半透半反凹面镜6为等厚的凹面平板。 
再进一步地，所述LED面光源为LED白光面光源或RGB三色LED面光 源。当选用RGB三色LED面光源时，只需按一定频率使R、G、B颜色的LED灯轮流点亮，与LCOS微型显示器的显示频率协调起来即可。 
本实用新型可将LCOS微型显示器3上的图像虚拟成像到2m或者更远处，人眼瞳孔可通过半透半反凹面镜观测来自LCOS微型显示器的图像。人眼瞳孔还可通过半透半反凹面镜观测位于半透半反凹面镜之外的外部环境，因为半透半反凹面镜6的放大倍数是1：1比例的，所以外部环境的物体不会被放大。 
上述所述的RGB面光源包括RGB三色LED和导光板，RGB三色LED位于导光板一侧，RGB三色LED按一定频率闪烁发出的光照射到导光板，导光板里面的光学单元将入射光混合并旋转90度发射出去，在导光板的一个面上形成均匀的混合光面光源。 
LED白光面光源是白光LED照射到导光板，导光板里面的光学单元将入射光混合并旋转90度发射出去，在导光板的一个面上形成均匀的混合光面光源。 
上述实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种简易的透视式LCOS光学目镜，其特征在于包括：LED面光源、偏振片、LCOS微型显示器、PBS偏振光分束器、凸透镜、以及一半透半反凹面镜，所述LCOS微型显示器、凸透镜、以及半透半反凹面镜依次设置，所述PBS偏振光分束器设于LCOS微型显示器与凸透镜之间，所述偏振片以及LED面光源依次设于PBS偏振光分束器的一侧，LED面光源发出的光经过偏振片后进入PBS偏振光分束器，再由PBS偏振光分束器反射后均匀照射到LCOS微型显示器中，LCOS微型显示器产生的影像经PBS偏振光分束器透射后由凸透镜和半透半反凹面镜放大后进入人眼瞳孔或者投影到屏幕上。
2.根据权利要求1所述的一种简易的透视式LCOS光学目镜，其特征在于：所述半透半反凹面镜的内表面设有一半透半反射膜，且该半透半反凹面镜为等厚的凹面平板。
3.根据权利要求1或2所述的一种简易的透视式LCOS光学目镜，其特征在于：所述LED面光源为LED白光面光源或RGB三色LED面光源。
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