CN205982819U - 一种近眼显示波导阵列视频眼镜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种近眼显示波导阵列视频眼镜，其包括：依次连接的横向波导阵列基片、纵向波导阵列基片以及耦合棱镜，耦合棱镜的不与纵向波导阵列基片连接的一端设置有投影镜头；当使用时，投影镜头的远离耦合棱镜的一端面向显示屏，显示屏所发出的光束依次通过投影镜头、耦合棱镜、纵向波导阵列基片以及横向波导阵列基片进入人眼。本实用新型的近眼显示波导阵列视频眼镜，通过投影镜头和阵列基片组的放大、折射和反射作用，获得了放大的图像显示，使图像看起来如同在远处的大屏幕图像，且增大了人眼所能观测到的竖直区域和水平区域，扩宽了用户的眼动范围，提升了用户的观赏体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及视频眼镜领域，特别涉及一种近眼显示波导阵列视频眼镜。
背景技术
随着智能手机和平板电脑的普及，人们通过便携式数字终端看视频和信息越来越普遍，然而，这种便携式数字终端由于要考虑便携性需要，其显示屏普遍较小。人们在通过这种便携式数字终端观看视频和信息时，往往难以获得理想的显示效果，无法满足人们在视觉欣赏方面的需求。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种近眼显示波导阵列视频眼镜，通过其观看便携式数字终端显示屏的内容时，可对显示图像进行放大，使显示图像看起来如同在远处的大屏幕图像，能够获得理想的显示效果。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
本实用新型提供一种近眼显示波导阵列视频眼镜，其包括：依次连接的横向波导阵列基片、纵向波导阵列基片以及耦合棱镜，所述耦合棱镜的不与所述纵向波导阵列基片连接的一端设置有投影镜头；
当使用时，所述投影镜头的远离所述耦合棱镜的一端面向显示屏，所述显示屏所发出的光束依次通过所述投影镜头、所述耦合棱镜、所述纵向波导阵列基片以及所述横向波导阵列基片进入人眼；
所述投影镜头用于对所述显示屏所发出的光束进行放大；
所述耦合棱镜用于对经过所述投影镜头放大后的光束进行耦合；
所述纵向波导阵列基片用于对经过所述耦合棱镜耦合后的光束进行分束，这里的“纵向”表示的是人眼所能观测到的竖直区域，即通过纵向波导阵列基片增加了人眼所能观测到的竖直区域；
所述横向波导阵列基片用于对经过所述纵向波导阵列基片分束后的光束进行反射后进入人眼，这里的“横向”表示的是人眼所能观测到的水平区域，即通过横向波导阵列基片增加了人眼所能观测到的水平区域。
较佳地，近眼显示波导阵列视频眼镜还包括：显示屏固定装置，设置于所述投影镜头的远离所述耦合棱镜的一端，用于固定所述显示屏。
较佳地，所述横向波导阵列基片和/或所述纵向波导阵列基片包括一个或多个基片单元。
较佳地，所述横向波导阵列基片的基片单元为一个棱镜或多个棱镜的组合。
较佳地，当所述横向波导阵列基片的基片单元为多个棱镜的组合时，多个所述棱镜包括一种或多种棱镜。
较佳地，所述纵向波导阵列基片的基片单元为一个棱镜或多个棱镜的组合。
较佳地，当所述纵向波导阵列基片的基片单元为多个棱镜的组合时，多个所述棱镜包括一种或多种棱镜。
较佳地，所述投影镜头为一个凸透镜或多个凸透镜的组合；进一步地，所述投影镜头的焦距为15mm-1000mm之间的任一值。凸透镜的面型可以为球面、非球面或自由曲面。
较佳地，所述横向波导阵列基片的长度为20mm-80mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。
较佳地，所述纵向波导阵列基片的长度为1mm-20mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。
相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：
（1）本实用新型提供的近眼显示波导阵列视频眼镜，通过投影镜头和阵列基片组的放大、折射和反射作用，获得了放大的图像显示，使图像看起来如同在远处的大屏幕图像，增加了显示效果，提升了用户的观赏体验；
（2）本实用新型的近眼显示波导阵列视频眼镜，设置了纵向波导阵列基片和横向波导阵列基片，分别扩宽了人眼所观测的竖直区域和水平区域，通过波导阵列基片组扩展了用户的眼动范围，进一步提升了用户的观看体验；
（3）本实用新型设置了耦合棱镜，可以将显示屏的光耦合进纵向波导阵列基片中，耦合棱镜的尺寸比纵向波导阵列基片的小，只需安装在纵向波导阵列的上端，因此，与镜架装配时，只需对耦合棱镜进行包裹即可，不需要对波导阵列基片进行太多的遮挡，减小了对外界光线的遮挡；
（4）本实用新型结构简单，成本低，适用范围广。
当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：
图1为本实用新型的实施例1的近眼显示波导阵列视频眼镜的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3A为本实用新型的实施例1的纵向波导阵列基片的基片单元的结构示意图；
图3B为本实用新型的实施例1的纵向波导阵列基片的横截面图；
图3C为图3B的纵向波导阵列基片的光路图；
图4A为本实用新型的实施例2的纵向波导阵列基片的一基片单元的结构示意图；
图4B为本实用新型的实施例2的纵向波导阵列基片的横截面图；
图4C为图4B的纵向波导阵列基片的光路图；
图5为本实用新型的实施例2的近眼显示的波导阵列视频眼镜的结构示意图。
标号说明：1-显示屏，2-投影镜头，3-耦合棱镜，4-纵向波导阵列基片，5-横向波导阵列基片，6-人眼；
41-三角棱镜，42-菱形棱镜。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
结合图1-图3，本实施例对本实用新型的近眼显示波导阵列视频眼镜进行详细描述，其结构示意图如图1所示，图2为图1的俯视图，其包括：依次连接的横向波导阵列基片5、纵向波导阵列基片4以及耦合棱镜3，耦合棱镜3的不与纵向阵列基片4连接的一端设置有投影镜头2。当使用时，投影镜头2的远离耦合棱镜1的一端面对显示屏1，横向波导阵列基片5的出射面面对人眼6，显示屏1所发出的光束依次经过投影镜头2、耦合棱镜3、纵向波导阵列基片4以及横向波导阵列基片5进入人眼6，人眼6就可以看到显示屏1上所显示的内容。其中，投影镜头2用于对显示屏1所发出的光束进行放大，获得了放大的图像显示，使图像看起来像在远处的大屏幕上显示；耦合棱镜3用于将经过投影镜头2放大的后的光束耦合进纵向波导阵列基片4中；纵向波导阵列基片4用于对经过耦合棱镜3耦合后的光束进行分束，扩大了人眼所能观测到的竖直区域；横向波导阵列基片5用于对经过纵向波导阵列基片4分束后的光束进行反射，扩大了人眼所能观测到的水平区域；通过纵向波导阵列基片4和横向波导阵列基片5增加了佩戴者的眼动范围，观看更舒适，提升了佩戴者的观看体验。
下面对本实施例的横向波导阵列基片和纵向波导阵列基片进行详细描述， 本实施例的纵向波导阵列基片4由多个基片单元组成，本实施例中基片单元为三角棱镜41，其立体图如图3A所示；纵向波导阵列基片4由十个该基片单元拼接而成，拼接后的截面图如图3B所示，其光路图如图3C所示，从图中可看出其将耦合棱镜耦合后的一束光分为纵向的五束，即增加了显示屏光束的纵向范围，即扩大了人眼6可观测到的竖直区域。
如图1所示，横向波导阵列基片5也由多个基片单元组成，本实施例中包括五个基片单元，且五个基片单元可以自由选择，大小可以不同，如图所示，与纵向波导阵列基片4相邻的基片单元比较大，本实施例中，基片单元为菱形棱镜，其截面呈菱形，具有用于反射的第一棱面和面对人眼6的第二棱面，由图中可看出其增大了人眼6可观测到的横向区域。
不同实施例中，纵向波导阵列基片4和横向波导阵列基片5的基片单元的形状、大小和数量可以依据需要根据光路原理进行不同的设置。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是，纵向波导阵列基片4的结构不同，其也包括多个基片单元，且多个基片单元的形状不同，其包括两种基片单元，分别为三角棱镜41和菱形棱镜42，三角棱镜41与实施例1中的相同，如图3A所示，菱形棱镜42的示意图如图4A所示，本实施例由两个三角棱镜41和四个菱形棱镜42组成，拼接后的截面图如图4B所示，两个三角棱镜41设置在四个菱形棱镜42的两端，其光路图如图4C所示，其也可以将耦合棱镜3耦合后的一束光分为纵向的五束。与图3C相对比，可看出其省略了图3C中的一个胶合面，减少了光束传播过程中的损失，提高了成像效果。如图5所示为本实施例的近眼显示波导阵列视频眼镜的结构示意图。
本实用新型的视频眼镜设置了耦合棱镜3，通过耦合棱镜3将显示屏1的光耦合进纵向波导阵列基片4中，耦合棱镜3的尺寸比纵向波导阵列基片4的小，由图1和图5中可以看出，耦合棱镜位于整个波导阵列视频眼睛的上端，在将上述两实施例的视频眼镜与视频眼镜框架进行装配时，只需将耦合棱镜包裹即可，不需要对波导阵列基片进行太多的包裹，这样视频眼镜的框架就不会过多的遮挡外界视场进入人眼的光线。
较佳实施例中，视频眼镜还设置有显示屏固定装置，其设置于投影镜头2的远离耦合棱镜3的一端，用于固定显示屏，使显示屏1和视频眼镜为一体化结构，不会由于移动而产生错位，影响观看效果。
较佳实施例中，投影镜头为一个凸透镜或多个凸透镜的组合；进一步地，投影镜头的焦距为15mm-1000mm之间的任一值；凸透镜的面型可以为球面、非球面或自由曲面。横向波导阵列基片的长度为20mm-80mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。纵向波导阵列基片的长度为1mm-20mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。如此设置，不仅能够达到很好的显示效果，且美观，佩戴舒适。
此处公开的仅为本实用新型的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，并不是对本实用新型的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本实用新型所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，包括：依次连接的横向波导阵列基片、纵向波导阵列基片以及耦合棱镜，所述耦合棱镜的不与所述纵向波导阵列基片连接的一端设置有投影镜头；
所述投影镜头的出射端与所述耦合棱镜的入射端相连，所述耦合棱镜的出射端与所述纵向波导阵列基片的入射端相连，所述纵向波导阵列基片的出射端与所述横向波导阵列基片的入射端相连；
当使用时，所述投影镜头的远离所述耦合棱镜的一端面向显示屏，所述显示屏所发出的光束依次通过所述投影镜头、所述耦合棱镜、所述纵向波导阵列基片以及所述横向波导阵列基片进入人眼；
所述投影镜头用于对所述显示屏所发出的光束进行放大；
所述耦合棱镜用于对经过所述投影镜头放大后的光束进行耦合；
所述纵向波导阵列基片用于对经过所述耦合棱镜耦合后的光束进行分束；
所述横向波导阵列基片用于对经过所述纵向波导阵列基片分束后的光束进行反射后进入人眼。
2.根据权利要求1所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，还包括：显示屏固定装置，设置于所述投影镜头的远离所述耦合棱镜的一端，用于固定所述显示屏。
3.根据权利要求1所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述横向波导阵列基片和/或所述纵向波导阵列基片包括一个或多个基片单元。
4.根据权利要求3所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述横向波导阵列基片的基片单元为一个棱镜或多个棱镜的组合。
5.根据权利要求4所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，当所述横向波导阵列基片的基片单元为多个棱镜的组合时，多个所述棱镜包括一种 或多种棱镜。
6.根据权利要求3所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述纵向波导阵列基片的基片单元为一个棱镜或多个棱镜的组合。
7.根据权利要求6所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，当所述纵向波导阵列基片的基片单元为多个棱镜的组合时，多个所述棱镜包括一种或多种棱镜。
8.根据权利要求1所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述投影镜头为一个凸透镜或多个凸透镜的组合；
所述投影镜头的焦距为15mm-1000mm之间的任一值。
9.根据权利要求1所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述横向波导阵列基片的长度为20mm-80mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。
10.根据权利要求1所述的近眼显示波导阵列视频眼镜，其特征在于，所述纵向波导阵列基片的长度为1mm-20mm之间的任一值，高度为10mm-100mm之间的任一值，最薄处厚度为1mm-20mm之间的任一值。
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