CN218181219U - 一种简易大视场角近眼显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种简易大视场角近眼显示装置，包括图像源、第一透镜、第二透镜、第一棱镜、第二棱镜；所述图像源出射光束经所述第一透镜收拢后从所述第一棱镜的入光面入射，入射光束在所述第一棱镜内部左右表面发生全反射，然后被所述第一棱镜的一倾斜面改变光束路径，使光束从所述第一棱镜的右表面出射至所述第二透镜，经过所述第二透镜的凸面反射后，从所述第一棱镜的右表面重新返回所述第一棱镜内，并从所述倾斜面处进入所述第二棱镜，然后从所述第二棱镜的出射面出射后成像；其中所述倾斜面为所述第一棱镜和所述第二棱镜的贴合面。本实用新型结构简单、成本低，且具有大视场角近眼显示的优点。

Description

一种简易大视场角近眼显示装置

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，特别涉及一种简易大视场角近眼显示装置。

背景技术

在近眼显示系统中，目前市场主流技术方案光波导方案包括衍射波导和阵列波导，其结构复杂，加工工艺繁琐，成本高昂，而棱镜方案虽然体积小但视场角受到限制，Birdbath方案模组较厚透光率低阻碍视野。

实用新型内容

针对背景技术中现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了合理的解决方案，即一种简易大视场角近眼显示装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种简易大视场角近眼显示装置，包括图像源、第一透镜、第二透镜、第一棱镜、第二棱镜；所述图像源出射光束经所述第一透镜收拢后从所述第一棱镜的入光面入射，入射光束在所述第一棱镜内部左右表面发生全反射，然后被所述第一棱镜的一倾斜面改变光束路径，使光束从所述第一棱镜的右表面出射至所述第二透镜，经过所述第二透镜的凸面反射后，从所述第一棱镜的右表面重新返回所述第一棱镜内，并从所述倾斜面处进入所述第二棱镜，然后从所述第二棱镜的出射面出射后成像；其中所述倾斜面为所述第一棱镜和所述第二棱镜的贴合面。

优选的，所述第一透镜用于准直所述图像源发出的光束。

优选的，所述第一透镜与所述第一棱镜固定连接，所述第一棱镜与所述第二棱镜固定连接，所述第二透镜与所述第一棱镜的右表面固定连接。

优选的，所述第一棱镜的右表面，和/或所述第二棱镜的出射面镀有增透膜。

优选的，所述贴合面处镀有介质膜，或者所述贴合面处设置有偏振膜和1/4波片，或者所述贴合面处设有偏振膜且所述第一棱镜和所述第二透镜之间设有1/4波片。

优选的，所述第二透镜的曲面镀介质膜。

优选的，所述第二棱镜后放置负透镜。

优选的，所述第一棱镜和所述第二棱镜由玻璃或者塑料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中图像光束由图像源发出，经第一透镜调整后，光束进入了由第一棱镜、第二棱镜和第二透镜组结合的光路结构内，通过该光路结构进行了光路变换，包括全反射、透射、反射以及光束筛选，从而实现光路输出和最终成像。本实用新型结构简单，加工工艺简易，成本低，更重要的是其仍能实现大视场角的近眼显示需求，具有较高的成像质量，为寻求更高性价比的客户提供了一种可能。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的光路图。

图中，1-图像源；2-第一透镜；3-第一棱镜；4-第二棱镜；5-第二透镜；6-观测区。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下请参考图1，一种简易大视场角近眼显示装置，包括图像源1、第一透镜2、第二透镜5、第一棱镜3、第二棱镜4；图像源1出射光束经第一透镜2收拢后从第一棱镜3的入光面入射，入射光束在第一棱镜3内部左右表面发生全反射，然后被第一棱镜3的一倾斜面改变光束路径，使光束从第一棱镜3的右表面出射至第二透镜5，经过第二透镜5的凸面反射后，从第一棱镜3的右表面重新返回第一棱镜3内，并从倾斜面处进入第二棱镜4，然后从第二棱镜4的出射面出射后成像；其中倾斜面为第一棱镜3和第二棱镜4的贴合面。

工作原理：

图像源1发出的是图像光束，即微图像光束，经过第一透镜2收拢光束后进入第一棱镜 3，第一透镜2和第一棱镜3之间可以具有空气间隙，第一透镜2光束收拢以及入射第一棱镜 3后，对收拢的图像光束或者成像光束角度具有一定的要求，即需要实现在第一棱镜3前后表面的全反射，经过一次或者多次全反射后被第一棱镜3的一个倾斜面改变光路，使光束从第一棱镜3的右表面出射，出射光束被第二透镜5反射调整后从第一棱镜3的右表面返回第一棱镜3内，然后从倾斜面处入射到第二棱镜内，并最终从所述第二棱镜的出射面出射后成像，在观测区6可以实现对图像的观测。需要说明的是，关于左表面和右表面的说法是相对的，只是在针对图示装置摆放位置时的提法。

在一个实施例中，第一透镜2用于准直图像源1发出的光束。

本实施例中，第一透镜2对成像光束进行准直平行后进入第一棱镜3发生全反射过程，此种属于比较理想的情况，相对前述方案其所需调整更少，即能达到最后所需的成像质量要求。但是本实用新型并不限于此种情况。

在一个实施例中，第一透镜2与第一棱镜3固定连接，第一棱镜3与第二棱镜4固定连接，第二透镜5与第一棱镜3的右表面固定连接。

本实施例中，第一透镜2和第一棱镜3固定连接，接触处不具有空气间隙(其他实施例中第一透镜2和第一棱镜3可以不接触)，但其他相邻处可以有空气间隙。第一透镜2和第一棱镜3固定连接是指第一透镜2和第一棱镜3有接触并且被固定住。此时，第一透镜2、第一棱镜3、第二棱镜4和第二透镜5作为一个结合的光路功能模块，有利于缩小体积，也更容易实现产品的加工和组装，同时也有利于产品功能的稳定性。

在一个实施例中，第一棱镜3的右表面和第二棱镜4的出射面镀有增透膜。

本实施例中，通过镀增透膜，可以增加成像光束的透过率，减少光束损耗，保证成像光束的成像亮度。

在一个实施例中，贴合面处镀有介质膜，或者贴合面处设置有偏振膜和1/4波片，或者贴合面处设有偏振膜且第一棱镜3和第二透镜5之间设有1/4波片。

本实施例中，通过设置偏振膜和1/4波片，对成像光束进行有选择性的筛选，避免其他多余的杂光，保证光束的成像质量。

在一个实施例中，第二透镜5的曲面镀介质膜。

本实施例中，光学介质膜是改变光学零件表面特征而镀在光学零件表面上的一层或多层膜。可以是金属膜、介质膜或这两类膜的组合。光学薄膜是各种先进光电技术中不可缺少的一部分，它不仅能改善系统性能，而且是满足设计目标的必要手段，光学薄膜的应用领域涉及光学系统的各个方面，包括激光系统、光通信、光显示、光储存等，主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。

在一个实施例中，第二棱镜4后放置负透镜。

本实施例中，作为娱乐使用，只看显示内容的时候可以不用加负透镜，既要看显示内容又要看外界环境时，需要加负透镜修正显示效果。即装置作为VR使用时可以不加负透镜，但是如果作为AR使用时，必须加负透镜。

在一个实施例中，第一棱镜3和第二棱镜4由玻璃或者塑料制成。

本实施例中，可以使用玻璃或者塑料来制得第一棱镜3和第二棱镜4，其中当使用塑料来制作第一棱镜3和第二棱镜4时，装置会更加轻便。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：包括图像源、第一透镜、第二透镜、第一棱镜、第二棱镜；所述图像源出射光束经所述第一透镜收拢后从所述第一棱镜的入光面入射，入射光束在所述第一棱镜内部左右表面发生全反射，然后被所述第一棱镜的一倾斜面改变光束路径，使光束从所述第一棱镜的右表面出射至所述第二透镜，经过所述第二透镜的凸面反射后，从所述第一棱镜的右表面重新返回所述第一棱镜内，并从所述倾斜面处进入所述第二棱镜，然后从所述第二棱镜的出射面出射后成像；其中所述倾斜面为所述第一棱镜和所述第二棱镜的贴合面。

2.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第一透镜用于准直所述图像源发出的光束。

3.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第一透镜与所述第一棱镜固定连接，所述第一棱镜与所述第二棱镜固定连接，所述第二透镜与所述第一棱镜的右表面固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第一棱镜的右表面，和/或所述第二棱镜的出射面镀有增透膜。

5.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述贴合面处镀有介质膜，或者所述贴合面处设置有偏振膜和1/4波片，或者所述贴合面处设有偏振膜且所述第一棱镜和所述第二透镜之间设有1/4波片。

6.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第二透镜的曲面镀介质膜。

7.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第二棱镜后放置负透镜。

8.根据权利要求1所述的一种简易大视场角近眼显示装置，其特征在于：所述第一棱镜和所述第二棱镜由玻璃或者塑料制成。

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