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  • 頭戴式可視設備HMD波導光學系統的制作方法

    文檔序號:11176119
    頭戴式可視設備HMD波導光學系統的制造方法與工藝

    本發明涉及頭戴式可視設備技術領域,尤其涉及hmd(headmountdisplay,頭戴式可視設備)波導光學系統。



    背景技術:

    隨著技術的進步和發展,hmd越來越受到人們的關注。通過hmd可以使現實和虛擬世界進行很好的融合。由于hmd的體積和重量問題,hmd的產品主要用于軍事,而民用市場沒有很好的市場反應。為了解決體積和重量的問題,很多技術采用了波導技術,所有的光源元件和微顯示元件都結合得比較緊密,在眼睛前面只有一塊玻璃或者類似材料的半透明鏡片,但是在鏡片的旁邊仍然可以看出有很大的光學系統。

    例如圖1給出了其中一種解決方案,如圖1所示,該方案采用了半反半透的結構棱鏡結構,采用的顯示芯片101是lcos(liquidcrystalonsilicon,液晶附硅)。光從光源102出射,經三角棱鏡103-1、103-2入射到顯示芯片101的lcos面板上,經過lcos面板的反射,入射到偏振分光器104上,偏振分光器104把光反射進入到方形玻璃棱鏡105內,然后經三角棱鏡106-2直接入射在偏振分光器107的反射面上,為了保證整個產品的穿透性,此反射面的反射率要低于100%,假如反射率為50%,有50%的光直接反射出去,有50%的光繼續前行經三角棱鏡106-1到反射鏡108,反射鏡108是有弧度的,使入射到它上面的光變成平行光反射出去,再次經過偏振分光器107的反射面反射,進入到人眼109,進入到人眼109的能量只有25%;另外25%的能量會透過偏振分光器107的反射面一直前行,從三角棱鏡103-1出去。此結構適合lcos,而不適合oled(organiclight-emittingdiode,有機發光二極管)和amlcd(activematrixliquidcrystaldisplay,主動矩陣液晶顯示器)。并且該穿透式方案需要亮度較高的顯示芯片。



    技術實現要素:

    本發明實施例提供一種hmd波導光學系統,用以簡化hmd波導光學系統結構并提 升光學效率,該hmd波導光學系統包括:

    顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中:

    顯示器101用于發出光;

    反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103;

    準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直,準直后的光進入人眼104。

    一個實施例中,顯示器101采用有機發光二極管oled或液晶顯示器lcd。

    一個實施例中,反射鏡102相對于顯示器101發出的光方向傾斜設置,且反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間的夾角β在115°~135°的范圍內。

    一個實施例中,反射鏡102的反射面由蒸鍍銀、鋁或介質膜形成。

    一個實施例中,反射鏡102的反射面由貼敷反射片形成。

    一個實施例中,準直透鏡103還用于對反射鏡102反射的光進行放大。

    一個實施例中,準直透鏡103的曲面形狀根據反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間的夾角β、以及準直透鏡103的光學參數確定。

    本發明實施例的hmd波導光學系統包括顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中,顯示器101用于發出光,反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103,準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直,準直后的光進入人眼;該hmd波導光學系統采用了反射鏡102使光路轉折,相對于現有采用波導技術的方案,結構非常簡單,體積小重量輕,可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結構棱鏡結構,光學效率有很大提升,進入人眼的光能量增加,亮度增大,故對于顯示器101亮度的要求相對降低。

    附圖說明

    為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:

    圖1為現有技術中半反半透的結構棱鏡結構示意圖;

    圖2為本發明實施例中hmd波導光學系統示意圖。

    具體實施方式

    為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白,下面結合附圖對本發明實施例做進一步詳細說明。在此,本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明,但并不作為對本發明的限定。

    本發明實施例利用全反射原理設計了一款非穿透式的hmd波導光學系統,如圖2所示,該hmd波導光學系統包括:

    顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中:

    顯示器101用于發出光;

    反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103;

    準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直,準直后的光進入人眼104。

    具體實施時,顯示器101采用自主發光的顯示器,例如可以采用oled或lcd(liquidcrystaldisplay,液晶顯示器),其中lcd可以采用amlcd。

    具體實施時,反射鏡102相對于顯示器101發出的光方向傾斜設置,以此使光路轉折。再如圖1所示,反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間存在一夾角β,實施例中該夾角β可以在115°~135°的范圍內。

    具體實施時,反射鏡102的反射面可以利用多種方式形式。例如,反射鏡102的反射面可以由蒸鍍銀、鋁或介質膜形成。又如,反射鏡102的反射面可以由貼敷反射片形成,如在反射鏡102外部貼敷反射片。

    由于本發明實施例的hmd波導光學系統采用反射鏡102使光路轉折,整個產品采用了非穿透式的結構,因此反射鏡102反射面的反射率可以比現有半反半透的結構棱鏡結構要高,甚至可以達到100%。即使反射鏡102反射面的反射率設為50%(同現有半反半透的結構棱鏡結構),進入到人眼的光能量也比半反半透的結構棱鏡結構要大。因相對于現有半反半透的結構棱鏡結構,本發明實施例的hmd波導光學系統光學效率有很大提升,進入人眼的光能量增加,亮度增大。

    具體實施時,準直透鏡103除用于對反射鏡102反射的光進行準直外,還可以用于對反射鏡102反射的光進行放大,使人眼能夠觀察到放大后的圖像。

    具體實施時,準直透鏡103的曲面形狀可以根據反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間的夾角β、以及準直透鏡103的光學參數確定。實施例中可以采用一般曲面,也可以采用復雜的自由曲面。

    綜上所述,本發明實施例的hmd波導光學系統包括顯示器101、反射鏡102、準直透 鏡103;其中,顯示器101用于發出光,反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103,準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直,準直后的光進入人眼;該hmd波導光學系統采用了反射鏡102使光路轉折,相對于現有采用波導技術的方案,結構非常簡單,體積小重量輕,可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結構棱鏡結構,光學效率有很大提升,進入人眼的光能量增加,亮度增大,故對于顯示器101亮度的要求相對降低。

    以上所述的具體實施例,對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發明的具體實施例而已,并不用于限定本發明的保護范圍,凡在本發明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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