CN210864205U - 光学系统及增强现实设备 - Google Patents
光学系统及增强现实设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210864205U CN210864205U CN201921664445.4U CN201921664445U CN210864205U CN 210864205 U CN210864205 U CN 210864205U CN 201921664445 U CN201921664445 U CN 201921664445U CN 210864205 U CN210864205 U CN 210864205U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- working surface
- optical system
- display chip
- waveguide sheet
- waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本实用新型公开一种光学系统及增强现实设备，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片与波导片，所述波导片包括第一工作表面与第二工作表面，所述第一工作表面与所述第二工作表面；所述第一工作表面为微结构表面；所述显示芯片发出的光线经过所述第一工作表面进入所述波导片，所述光线在所述波导片内发生全反射后，从所述第二工作表面射出所述波导片。本实用新型提供一种光学系统及增强现实设备，解决了现有技术中在显示芯片后设置成像光路，导致增强现实设备的体积与重量增加，不便于用户佩戴的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学系统及增强现实设备。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，AR)是一种将虚拟信息投影至真实世界的技术，广泛应用于多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互等技术领域，增强现实技术通过将计算机生成的虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，从而实现对真实世界的增强。
在现有的增强现实设备，为了方便将显示图片传输至人眼处，通常是采用应用全反射原理的波导片对光线进行传输，由于光线在波导片内发生全反射时无法改变光线的角度，因此光线在进入波导片前，需要经过成像光路调整后完成成像后，在通过波导片将图像传输至人眼。由于成像光路通常为一个或多个透镜的组合，会严重增加增强现实设备的体积与重量，不便于用户佩戴。
实用新型内容
本实用新型提供一种光学系统及增强现实设备，旨在解决现有技术中在显示芯片后设置成像光路，导致增强现实设备的体积与重量增加，降低用户佩戴体验的问题。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种光学系统，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片与波导片，
所述波导片包括第一工作表面与第二工作表面，所述第一工作表面与所述第二工作表面相对设置；
所述第一工作表面为微结构表面；
所述显示芯片发出的光线经过所述第一工作表面成像后，进入所述波导片，所述光线在所述波导片内发生全反射后，从所述第二工作表面射出所述波导片。
可选地，所述微结构表面为菲涅尔结构表面，所述菲涅尔结构表面包括若干个依次连接的锯齿同心环。
可选地，每个所述锯齿同心环包括第二表面以及垂直于所述第一工作表面的第一表面，所述第二表面与所述第一工作表面形成的夹角沿所述第一工作表面的中心向边缘依次增大。
可选地，所述微结构表面为二元光学微结构表面。
可选地，当所述微结构表面为二元光学微结构表面，所述波导片为负色散波导片。
可选地，所述微结构表面通过模具注塑方式或压印方式形成。
可选地，所述波导片为平板结构。
可选地，所述显示芯片为OLED显示芯片或LCD显示芯片。
为实现上述目的，本申请提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括壳体以及设置在所述壳体内的如上述任一项实施方式所述的光学系统。
本申请提出的技术方案中，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片与波导片，所述波导片包括第一工作表面与第二工作表面，所述第一工作表面与所述第二工作表面相对设置。所述第一工作表面为微结构表面，光线在经过所述微结构表面时，所述微结构表面用于调整所述显示芯片的成像质量、光学畸变以及色差等光学参数，所述显示芯片发出的光线能够在所述微结构表面进行调整后进入所述波导片，从而使所述显示芯片翻出的光线不必经过成像系统而直接进入波导片，从而降低虚拟现实设备的体积与重量，提高用户的佩戴体验。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本实用新型光学系统的结构示意图；
图2是本实用新型第一工作表面为菲尼尔结构表面时的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 显示芯片 | 21 | 第一工作表面 |
| 20 | 波导片 | 22 | 第二工作表面 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型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，在本实用新型中如涉及“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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提供一种光学系统及增强现实设备。
请参照图1，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片10与波导片20，
所述波导片20包括第一工作表面21与第二工作表面22，所述第一工作表面21与所述第二工作表面22相对设置；
所述第一工作表面21为微结构表面；
所述显示芯片10发出的光线经过所述第一工作表面21进入所述波导片20，所述光线在所述波导片20内发生全反射后，从所述第二工作表面22射出所述波导片20。
其中，所述微结构表面是指所述第一工作表面21上的表面形状不规则的表面，具体的，所述微结构表面的面型可以是平面、球面、非球面、菲涅尔面和自由曲面，微结构可通过模具注塑的方式进行加工，还可以通过压印的方式加工。
其中，所述波导片20能够用于传输光线，光线从所述波导片20的一端进入所述波导片20，在所述波导片20中的发生多次全反射后，从所述波导片20的另一端射出所述波导片20。
本申请提出的技术方案中，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片10与波导片20，所述波导片20包括第一工作表面21与第二工作表面22，所述第一工作表面21与所述第二工作表面22相对设置。所述第一工作表面21为微结构表面，光线在经过所述微结构表面时，所述微结构表面用于调整所述显示芯片10的成像质量、光学畸变以及色差等光学参数，所述显示芯片10发出的光线能够在所述微结构表面进行调整后进入所述波导片20，从而使所述显示芯片10翻出的光线不必经过成像系统而直接进入波导片20，从而降低虚拟现实设备的体积与重量，提高用户的佩戴体验。
在可选的实施方式中，所述微结构表面为菲涅尔结构表面，相比于普通球面透镜，菲涅尔透镜在提供聚焦功能的前提下，菲涅尔透镜的厚度小于平凸式透镜，从而减小了所述波导片20沿所述第一工作表面21的法线方向的尺寸，并且降低了所述光学系统的整体重量。具体的，所述菲涅尔结构表面包括若干个依次连接的锯齿同心环，当光线射向所述菲涅尔结构表面时，光线在每个锯齿同心环的倾斜表面上发生透射或反射，所述倾斜表面可以根据入射光线调整倾斜角度，从而调整光线进入所述波导片20的入射方向。
在可选的实施方式中，每个所述锯齿同心环包括第二表面和垂直于所述第一工作表面21的第一表面，所述第二表面与所述第一工作表面21形成的夹角沿所述第一工作表面21的中心向边缘依次增大。
在可选的实施方式中，所述微结构表面为二元光学微结构表面，其中，所述二元光学表面微结构是基于衍射原理，以二阶或多台阶的表面微结构来实现光波位相变换，以衍射光学方式对波前复振幅分布产生作用的结构特征。具体的，所述二元光学表面微结构可以通过模具注塑或纳米压印或光刻方式进行加工。优选地，所述二元光学微结构表面为由多个台阶组成的微结构表面。
在可选的实施方式中，当所述微结构表面为二元光学微结构表面，所述波导片20为负色散波导片20。其中，色散系数是衡量镜片成像品质的重要指标，通常用阿贝数表示，色散系数越大，色散越不明显，镜片的成像品质越好；色散系数越小，色散越明显，镜片的成像品质就差。另外，折射率随着波长的增加而减小的色散叫正常色散，相反，折射率随波长的增加而增加的色散叫负色散。当所述波导片20为负色散波导片20时，所述显示芯片10发出的光线在经过所述微结构表面后，所述微结构表面调整所述显示芯片10发出的图像的成像质量，视场角，光学畸变，光学色差等光学参数，从而使显示芯片10发出的光线不必再经过成像光路，可以直接从所述微结构表面进入波导片20，并通过所述波导片20将光线向所述波导片20的另一侧传输。
在可选的实施方式中，所述波导片20为平板结构，具体的是，由于所述显示芯片10发出的光线在所述波导片20内通过全反射进行传输，所述波导片20为平板结构时能够保证所述波导片20能够稳定且定向的将光线传输至所述波导片20的另一侧，可以理解的是，于另一实施方式中，所述波导片20为曲面结构，所述波导片20中相对设置并用于进行全反射的曲面相互平行，从而方便根据AR设备的实际布局进行调整出光方向。
在可选的实施方式中，所述显示芯片10为OLED显示芯片10或LCD显示芯片10，其中有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示芯片10与液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)显示芯片10为透射式显示芯片10，所述透射式显示芯片10相比于反射式显示芯片10，所述透射式显示芯片10具有高亮度的特点，当所述显示芯片10为高亮度显示芯片10时，所述显示芯片10不需要配套的赵明光路仍能够保持发出的光线具有较高的亮度，从而进一步减小所述光学系统的尺寸。可以理解的是，所述显示芯片10还可以为数字光处理(Digital Light Processing，DLP)显示芯片10或液晶附硅(LiquidCrystal on Silicon，LCOS)显示芯片10，所述DLP显示芯片10与所述LCOS显示芯片10为反射式显示芯片10。
本实用新型还提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括如上述任一实施方式所述的光学系统，该光学系统的具体结构参照上述实施例，由于该光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统沿光线传输方向包括显示芯片与波导片；
所述波导片包括第一工作表面与第二工作表面，所述第一工作表面与所述第二工作表面相对设置；
所述第一工作表面为微结构表面；
所述显示芯片发出的光线经过所述第一工作表面成像后，进入所述波导片，所述光线在所述波导片内发生全反射后，从所述第二工作表面射出所述波导片。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述微结构表面为菲涅尔结构表面，所述菲涅尔结构表面包括若干个依次连接的锯齿同心环。
3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，每个所述锯齿同心环包括第二表面以及垂直于所述第一工作表面的第一表面，所述第二表面与所述第一工作表面形成的夹角沿所述第一工作表面的中心向边缘依次增大。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述微结构表面为二元光学微结构表面。
5.如权利要求3所述的光学系统，其特征在于，当所述微结构表面为二元光学微结构表面，所述波导片为负色散波导片。
6.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述微结构表面通过模具注塑方式或压印方式形成。
7.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述波导片为平板结构。
8.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述显示芯片为OLED 显示芯片或LCD显示芯片。
9.一种增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括壳体以及设置在所述壳体内的如权利要求1-8任一项权利要求所述的光学系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921664445.4U CN210864205U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 光学系统及增强现实设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921664445.4U CN210864205U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 光学系统及增强现实设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210864205U true CN210864205U (zh) | 2020-06-26 |
Family
ID=71288507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201921664445.4U Active CN210864205U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 光学系统及增强现实设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210864205U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115469393A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-12-13 | 珠海莫界科技有限公司 | 衍射光波导及ar眼镜 |
-
2019
- 2019-09-30 CN CN201921664445.4U patent/CN210864205U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115469393A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-12-13 | 珠海莫界科技有限公司 | 衍射光波导及ar眼镜 |
| CN115469393B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-09-05 | 珠海莫界科技有限公司 | 衍射光波导及ar眼镜 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11927768B2 (en) | Display system and light guide | |
| TWI652520B (zh) | 電子裝置 | |
| JP6688807B2 (ja) | 光学系 | |
| CN214751119U (zh) | 光学模组和头戴显示设备 | |
| CN104216120A (zh) | 半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统 | |
| CN212846157U (zh) | 成像结构和头戴显示设备 | |
| CN104898283A (zh) | 一种目镜系统和头戴显示器 | |
| CN111856850B (zh) | 一种多通道微透镜阵列投影系统 | |
| WO2019028970A1 (zh) | 光学系统、放大影像装置、虚拟现实眼镜及增强现实眼镜 | |
| WO2022016793A1 (zh) | 光学系统及投影装置 | |
| TWI725283B (zh) | 電子裝置 | |
| CN204989624U (zh) | 一种目镜系统和头戴显示器 | |
| CN202675155U (zh) | 匀光装置及光源系统 | |
| CN210864205U (zh) | 光学系统及增强现实设备 | |
| WO2022227541A1 (zh) | 光学镜组和头戴显示设备 | |
| TW201917438A (zh) | 光學鏡頭 | |
| CN212391666U (zh) | 光学系统及虚拟现实设备 | |
| WO2024016663A1 (zh) | 一种光学系统以及增强现实设备 | |
| CN110596898B (zh) | 一种一屏双目式头戴显示光学系统及设备 | |
| CN205301689U (zh) | 一种用于无人机航拍的高像质光学成像镜头 | |
| CN114236825A (zh) | 光学系统及头戴显示设备 | |
| WO2021243777A1 (zh) | 光学系统及增强现实设备 | |
| CN210005802U (zh) | 光学系统及具有其的虚拟现实设备 | |
| CN209858858U (zh) | 投影光路及头戴显示设备 | |
| CN209511892U (zh) | 一种矩形光斑的闪光灯透镜系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201020 Address after: 261031 north of Yuqing street, east of Dongming Road, high tech Zone, Weifang City, Shandong Province (Room 502, Geer electronic office building) Patentee after: GoerTek Optical Technology Co.,Ltd. Address before: 266104 Laoshan Qingdao District North House Street investment service center room, Room 308, Shandong Patentee before: GOERTEK TECHNOLOGY Co.,Ltd. |