CN211263944U

CN211263944U - 一种近眼光学显示系统及调焦系统

Info

Publication number: CN211263944U
Application number: CN201922374885.2U
Authority: CN
Inventors: 岳智鹏; 王锐
Original assignee: Ningbo Hongyi Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Hongyi Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2029-12-25

Abstract

本实用新型提供了一种近眼光学显示系统及调焦系统，属于光电技术领域，该近眼光学显示系统，包括显示系统和光学放大系统，光学放大系统包括第一光学镜片和第二光学镜片；显示系统发出的光为入射光，第一光学镜片设置于入射光的光路上，从第一光学镜片透射出去的光线为第一透射光；第二光学镜片设置于第一透射光的光路上，从第二光学镜片透射出去的光线为第二透射光；第一光学镜片包括第一光学板层，第一光学板层的两侧表面分别设有第一增透膜层和第一半透反射膜层。其体积小，重量较轻，成像质量好，像差小，光学镜片的制作工艺难度小，大大节约了成本。该近眼光学调焦系统，通用性好，通过调焦就能够适应近视用户，无需佩戴近视眼镜。

Description

一种近眼光学显示系统及调焦系统

技术领域

本实用新型属于光学成像技术领域，具体涉及一种近眼光学显示系统及调焦系统。

背景技术

近眼显示技术是将虚拟的图像成像在用户眼前有限距离，光学显示配合环境建模、实时传感、应用系统开发和系统集成，共同工作使佩戴者产生虚拟世界的沉浸感。该技术在游戏、零售，教育，工业等领域已经得到了广泛的应用。

目前，近眼光学显示系统中普遍使用了非球面镜片对输入画面进行成像放大并使用菲涅尔镜片来减小镜片厚度。这些显示系统普遍存在视场角小，眼动范围小，像质较差、模组较大的问题，用户体验较差。另外，对于近视用户来说，这些光学系统不支持视度调节，降低了佩戴体验。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的在于提供一种近眼光学显示系统，其体积小，重量轻，成像质量好。

本实用新型实施方式的另一个目的在于提供一种近眼光学调焦系统，其体积小，重量轻，成像质量好，近视调节和使用都较方便。

本实用新型的实施方式是这样实现的：

本实用新型的实施方式提供了一种近眼光学显示系统，包括显示系统和光学放大系统，所述光学放大系统包括第一光学镜片和第二光学镜片；

所述显示系统发出的光为入射光，所述第一光学镜片设置于所述入射光的光路上，从所述第一光学镜片透射出去的光线为第一透射光；

所述第二光学镜片设置于所述第一透射光的光路上，从所述第二光学镜片透射出去的光线为第二透射光；

所述第一光学镜片包括第一光学板层，所述第一光学板层的两侧表面分别设有第一增透膜层和第一半透反射膜层。

可选地，所述第二光学镜片包括第二光学板层，所述第二光学板层的远离所述第一光学镜片的一侧表面设有第二增透膜层，所述第二光学板层的靠近所述第一光学镜片的一侧表面依次设有第二吸收型线偏振膜层、第二偏振反射膜层、第二相位延迟膜层和第六增透膜层。

可选地，所述光学放大系统还包括第三光学镜片，所述第二光学镜片包括第二光学板层，所述第二光学板层的靠近所述第一光学镜片的一侧表面依次设有第二相位延迟膜层和第六增透膜层，所述第二光学板层的远离所述第一光学镜片的一侧表面设有第二偏振反射膜层，所述第三光学镜片设置于所述第二透射光的光路上，从所述第三光学镜片透射出去的光线为第三透射光。

可选地，所述第三光学镜片包括第三光学板层，所述第三光学板层的靠近所述第二光学镜片的一侧表面设有第三增透膜层或第三偏振反射膜层，所述第三光学板层的远离所述第二光学镜片的一侧表面设有第四增透膜层。

可选地，所述光学放大系统还包括第四光学镜片，所述第四光学镜片设置于所述第一光学镜片与所述第二光学镜片之间。

可选地，所述第四光学镜片包括第四光学板层，所述第四光学板层的两侧表面均设有第五增透膜层。

可选地，所述第一光学板层、所述第二光学板层、所述第三光学板层和所述第四光学板层的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。

可选地，所述显示系统包括显示屏和设置于所述显示屏表面的第七增透膜层，所述显示屏为OLED显示屏、LCOS显示屏、LED显示屏或LCD显示屏。

本实用新型的实施方式还提供了一种近眼光学调焦系统，包括底座、镜筒和上述所述的近眼光学显示系统，所述底座为一端开口的筒状结构，所述显示系统设置于所述底座的内底面，所述镜筒为两端开口的筒状结构，所述镜筒设置于所述底座内且滑动配合，所述镜筒的轴线方向与所述底座的轴线方向相同，所述光学放大系统设置于所述镜筒内。

可选地，所述镜筒的外侧壁与所述底座的内侧壁之间设有马达。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型实施方式提供的近眼光学显示系统，其体积小，重量较轻，视场角大，成像质量好，像差小，光学镜片的制作工艺难度小，大大节约了成本。

本实用新型实施方式提供的近眼光学调焦系统，其体积小，重量较轻，视场角大，成像质量好，像差小，通用性好，通过调焦就能够适应近视用户，无需佩戴近视眼镜就能够看清虚拟世界，大大提升了用户的佩戴体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例一的近眼光学显示系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的近眼光学显示系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的近眼光学显示系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四的一种近眼光学调焦系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例四的另一种近眼光学调焦系统的结构示意图；

图中：10-第一光学镜片；101-第一光学板层；102-第一增透膜层；103-第一半透反射膜层；104-第一透射光；105-第二反射光；20-第二光学镜片；201-第二光学板层；202-第二增透膜层；203-第二吸收型线偏振膜层；204-第二偏振反射膜层；205-第二相位延迟膜层；206-第一反射光；207-第二透射光；208-第六增透膜层；30-第三光学镜片；301-第三光学板层；302-第三增透膜层；303-第四增透膜层；304-第三透射光；40-第四光学镜片；401-第四光学板层；402-第五增透膜层；403-第四透射光；404-第五透射光；405-第六透射光；50-显示系统；501-入射光；502-显示屏；503-第七增透膜层；60-人眼；71-底座；72-镜筒；73-马达。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

参考图1所示，本实用新型实施例一提供了一种近眼光学显示系统，包括显示系统50和光学放大系统。

显示系统50主要起到发出光线的作用，显示系统50包括显示屏502和设置于显示屏502表面的第七增透膜层503。本实施例中，定义显示系统50发出的光线为入射光501。显示屏502为OLED显示屏、LCOS显示屏、LED显示屏或LCD显示屏，显示系统50发出的光为偏振光。

光学放大系统包括第一光学镜片10和第二光学镜片20。

第一光学镜片10设置在入射光501的光路上。

第一光学镜片10包括第一光学板层101，第一光学板层101的两侧表面分别设有第一增透膜层102和第一半透反射膜层103，第一增透膜层102可以提高第一光学镜片10的透射率。本实施例中，第一半透反射膜层103位于第一光学镜片10的靠近显示系统50的一侧，当然，也可以是第一增透膜层102位于第一光学镜片10的靠近显示系统50的一侧。

第一光学板层101的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。需要说明的是，当第一光学板层101的一侧表面为菲涅尔面时，需要先在第一光学板层101的菲涅尔面上设置树脂层，然后在树脂层的表面设置光学膜层。

入射光501进入第一光学镜片10被处理后从第一光学镜片10透射出去形成第一透射光104。

第二光学镜片20设置在第一透射光104的光路上。

第二光学镜片20包括第二光学板层201，第二光学板层201的远离第一光学镜片10的一侧表面设有第二增透膜层202，第二增透膜层202可以提高第二光学镜片20的透射率，第二光学板层201的靠近第一光学镜片10的一侧表面依次设有第二吸收型线偏振膜层203、第二偏振反射膜层204、第二相位延迟膜层205和第六增透膜层208，第二吸收型线偏振膜层203设置于第二光学板层201的表面，第二偏振反射膜层204设置于第二吸收型线偏振膜层203的远离第二光学板层201的一侧，第二相位延迟膜层205设置于第二偏振反射膜层204的远离第二光学板层201的一侧，第六增透膜层208设置于第二相位延迟膜层205的远离第二光学板层201的一侧。

第二光学板层201的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。需要说明的是，当第二光学板层201的一侧表面为菲涅尔面时，需要先在第二光学板层201的菲涅尔面上设置树脂层，然后在树脂层的表面设置光学膜层。

本实施例的成像原理如下：

从显示系统50发出的入射光501进入第一光学镜片10处理后透射出去形成第一透射光104，第一透射光104进入第二光学镜片20处理后被反射形成第一反射光206，第一反射光206又进入第一光学镜片10处理后被反射形成第二反射光105，第二反射光105进入第二光学镜片20处理后透射出去形成第二透射光207，第二透射光207到达人眼60，从而形成特定位置和特定放大倍数的数字虚像。

本近眼光学显示系统能够大大降低成像像差，从而提高像质；同时，也可以控制所成虚像的位置，比如对于近视200度的用户，其可看清的距离为0.25-0.5m，那么虚像位置可设置在0.5m就能保证其可看清楚。

实施例2

参考图2所示，本实用新型实施例二提供了一种近眼光学显示系统，包括显示系统50和光学放大系统。

光学放大系统包括第一光学镜片10、第二光学镜片20和第三光学镜片30。

第一光学镜片10设置在入射光501的光路上。

第二光学镜片20设置在第一透射光104的光路上。

第二光学镜片20包括第二光学板层201，第二光学板层201的靠近第一光学镜片10的一侧表面依次设有第二相位延迟膜层205和第六增透膜层208，第六增透膜层208位于第二相位延迟膜层205的远离第二光学板层201的一侧，第二光学板层201的远离第一光学镜片10的一侧表面设有第二偏振反射膜层204。

从第二光学镜片20透射出去的光为第二透射光207。

第三光学镜片30设置于第二透射光207的光路上。

第三光学镜片30包括第三光学板层301，第三光学板层301的靠进第二光学镜片20的一侧表面设有第三增透膜层302或第三偏振反射膜层，本实施例中，第三光学板层301的靠进第二光学镜片20的一侧为第三增透膜层302，第三光学板层301的远离第二光学镜片20的一侧表面设有第四增透膜层303。

第三光学板层301的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。需要说明的是，当第二光学板层201的一侧表面为菲涅尔面时，需要先在第二光学板层201的菲涅尔面上设置树脂层，然后在树脂层的表面设置光学膜层。

第二透射光207进入第三光学镜片30被处理后从第三光学镜片30透射出去形成第三透射光304。

本实施例的成像原理如下：

从显示系统50发出的入射光501进入第一光学镜片10处理后透射出去形成第一透射光104，第一透射光104进入第二光学镜片20处理后被反射形成第一反射光206，第一反射光206又进入第一光学镜片10处理后被反射形成第二反射光105，第二反射光105进入第二光学镜片20处理后透射出去形成第二透射光207，第二透射光207进入第三光学镜片30被处理后从第三光学镜片30透射出去形成第三透射光304，第三透射光304到达人眼60，从而形成特定位置和特定放大倍数的数字虚像。

实施例3

参考图3所示，本实用新型实施例三提供了一种近眼光学显示系统，包括显示系统50和光学放大系统。

光学放大系统包括第一光学镜片10、第二光学镜片20、第三光学镜片30和第四光学镜片40。

需要说明的是，本实施例的光学放大系统是在实施例二的光学放大系统的基础上增加了第四光学镜片40构成的，因此，本实施例中的第一光学镜片10、第二光学镜片20和第三光学镜片30的结构、工作原理和产生的技术效果可以参考实施例二中的相应内容，此处不做详细描述。

第四光学镜片40设置于第一光学镜片10与第二光学镜片20之间。

第四光学镜片40包括第四光学板层401，第四光学板层401的两侧表面均设有第五增透膜层402。

第四光学板层401的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。需要说明的是，当第四光学板层401的一侧表面为菲涅尔面时，需要先在第四光学板层401的菲涅尔面上设置树脂层，然后在树脂层的表面设置光学膜层。

本实施例的成像原理如下：

从显示系统50发出的入射光501进入第一光学镜片10处理后透射出去形成第一透射光104，第一透射光104进入第四光学镜片40处理后透射出去形成第四透射光403，第四透射光403进入第二光学镜片20处理后被反射形成第一反射光206，第一反射光206又进入第四光学镜片40处理后透射出去形成第五透射光404，第五透射光404进入第一光学镜片10处理后被反射形成第二反射光105，第二反射光105进入第四光学镜片40处理后透射出去形成第六透射光405，第六透射光405进入第二光学镜片20处理后透射出去形成第二透射光207，第二透射光207进入第三光学镜片30被处理后从第三光学镜片30透射出去形成第三透射光304，第三透射光304到达人眼60，从而形成特定位置和特定放大倍数的数字虚像。

实施例4

参考图4所示，本实用新型实施例四提供了一种近眼光学调焦系统，包括底座71、镜筒72和近眼光学显示系统。

需要说明的是，本实施例中的近眼光学显示系统可以采用实施例一、实施例二或实施例三中的近眼光学显示系统，其结构、工作原理和产生的技术效果参考实施例一、实施例二和实施例三中的相应内容，此处不做详细赘述。

本实施例采用实施例一中的近眼光学显示系统进行说明。

底座71为一端开口的筒状结构，显示系统50设置于底座71的内底面，镜筒72为两端开口的筒状结构，镜筒72设置于底座71内，镜筒72与底座71滑动配合，镜筒72的轴线方向与底座71的轴线方向相同，镜筒72相对底座71能够在其轴线方向上滑动，光学放大系统设置于镜筒72内。

使用时，通过转动镜筒72可以调节光学放大系统与显示系统50之间的距离来调节控制虚像的距离，来更好地适应近视用户对数字影像的观看需要。

当然，参考图5所示，镜筒72的外侧壁与底座71的内侧壁之间设有马达73，马达73可以采用VCM马达(音圈马达)，马达73的设置能够实现对镜筒72的自动调焦，大大提升了用户的体验。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims

1.一种近眼光学显示系统，其特征在于：包括显示系统和光学放大系统，所述光学放大系统包括第一光学镜片和第二光学镜片；

2.根据权利要求1所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述第二光学镜片包括第二光学板层，所述第二光学板层的远离所述第一光学镜片的一侧表面设有第二增透膜层，所述第二光学板层的靠近所述第一光学镜片的一侧表面依次设有第二吸收型线偏振膜层、第二偏振反射膜层、第二相位延迟膜层和第六增透膜层。

3.根据权利要求1所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述光学放大系统还包括第三光学镜片，所述第二光学镜片包括第二光学板层，所述第二光学板层的靠近所述第一光学镜片的一侧表面依次设有第二相位延迟膜层和第六增透膜层，所述第二光学板层的远离所述第一光学镜片的一侧表面设有第二偏振反射膜层，所述第三光学镜片设置于所述第二透射光的光路上，从所述第三光学镜片透射出去的光线为第三透射光。

4.根据权利要求3所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述第三光学镜片包括第三光学板层，所述第三光学板层的靠近所述第二光学镜片的一侧表面设有第三增透膜层或第三偏振反射膜层，所述第三光学板层的远离所述第二光学镜片的一侧表面设有第四增透膜层。

5.根据权利要求4所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述光学放大系统还包括第四光学镜片，所述第四光学镜片设置于所述第一光学镜片与所述第二光学镜片之间。

6.根据权利要求5所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述第四光学镜片包括第四光学板层，所述第四光学板层的两侧表面均设有第五增透膜层。

7.根据权利要求6所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述第一光学板层、所述第二光学板层、所述第三光学板层和所述第四光学板层的一侧表面为平面、球面、非球面或自由曲面，另一侧表面为平面、球面、非球面、自由曲面或菲涅尔面。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的近眼光学显示系统，其特征在于：所述显示系统包括显示屏和设置于所述显示屏表面的第七增透膜层，所述显示屏为OLED显示屏、LCOS显示屏、LED显示屏或LCD显示屏。

9.一种近眼光学调焦系统，其特征在于：包括底座、镜筒和权利要求1-8中任意一项所述的近眼光学显示系统，所述底座为一端开口的筒状结构，所述显示系统设置于所述底座的内底面，所述镜筒为两端开口的筒状结构，所述镜筒设置于所述底座内且滑动配合，所述镜筒的轴线方向与所述底座的轴线方向相同，所述光学放大系统设置于所述镜筒内。

10.根据权利要求9所述的近眼光学调焦系统，其特征在于：所述镜筒的外侧壁与所述底座的内侧壁之间设有马达。