[實用新型]具塑料曲面鏡且增強圖像與校正像差的真實圖像投影裝置

無效

• 申請號: 200620137112.2
• 申請日: 2006-09-08
• 公開（公告）號: CN201078759Y
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 瓦辰·杰弗里;桑頓·庫帝斯
• 申請（專利權）人: 浦比俊引特艾克堤夫科技公司
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本實用新型涉及光學顯示系統領域。更明確地說，本實用新型涉及運用低成本的塑料曲面鏡與通過使用像差減少方法的幾個組合并來增強真實圖像投影裝置，可減少重影和像散的現象。

背景技術

本實用新型涉及真實圖像投影系統，且具體而言，涉及這樣一種系統：其中在空間中形成真實物體的圖像，給人真實物體存在于空間中的那點處的幻覺，而實際上并非如此。真實圖像投影系統通常含有球面或拋物面鏡用于成像。在較大系統中，觀看者位于離被觀看的圖像相當大的距離處，所以例如球面像差和特別是像散的光學像差的問題不會像在較小系統中那樣嚴重，在較小系統中，觀看者位于接近圖像處。當觀看圖像持續較長的時間周期時，像散導致眼疲勞，且這已經成為小型真實圖像投影系統尚未廣泛地并入游戲應用中以及工作站應用中的主要原因之一。

較小真實成像系統缺乏普遍接受的另一原因在于，當從近距離觀看顯示器時，系統中的重影圖像更加容易察覺。很多方法已經用于減少重影，包括著色的分束器和圓形偏光器，其中的任何一者都不是非常有效。即使使用圓形偏光窗口，盡管重影圖像可顯著減少，但還是可見。圓形偏光窗口通常具有42％的最大透射率，這顯著降低了圖像亮度。因此，在拱廊或光照強烈的其它公共區域中，通常很難看見真實圖像。

其它的光學像差給真實圖像投影系統帶來問題。舉例來說，場曲率失真是較小系統的重要問題，因為較短的焦距通常與較小系統有關。舉例來說，顯示于CRT屏幕上的矩形形狀投影為目標物體的“魚眼”真實圖像。矩形圖像的側邊看起來向外彎曲，且與邊緣相比，矩形圖像的中心看起來被放大。這是球面鏡的自然現象，且在光束路徑上沒有相當大數目的附加透鏡的情況下通常無法校正，而數目較多的附加透鏡會使得顯示系統的物理尺寸顯著變大，且使得制造這類顯示器的成本過于高昂。

已經設計出通過使用Mangin鏡來補償這些像差中的一些(例如球面像差)的光學器件。Mangin鏡為具有較長半徑的反光凸球面表面和較短半徑的透射凹球面表面的鏡。然而，此方法對真實圖像投影系統來說并不實用，因為圖像源或目標不像在單點成像系統中那樣是鏡的焦點或曲率中心處的點。在真實圖像投影系統中，目標通常是矩形的，例如監視器屏幕，其中僅屏幕的中心位于鏡的軸上或鏡的焦點處?？赏ㄟ^以旋轉的非球面表面代替凹球面表面，來顯著改進Mangin雙重曲面校正鏡(Mangin?dual?curvecorrective?mirror)，旋轉的非球面表面將減少從鏡的軸偏移的點的像散。因此，含有兩個球面曲面的Mangin鏡對沿軸上系統的軸的點來說極其有效，但當目標點偏離鏡曲率的軸時，像散的問題變得逐漸惡化。對于軸或焦點周圍的較大區域來說，凹表面上的非球面曲面將優化校正并減少像散。

小型系統尚未成為主流的另一原因是因為難以生產合理數量的曲面光學器件。當并入校正光學曲率時，問題就復雜了。

發明內容

本實用新型涉及運用低成本的塑料曲面鏡與通過使用像差減少方法的幾個組合并來增強真實圖像投影裝置，可減少重影和像散的現象。

本實用新型涉及運用低成本的塑料曲面鏡與通過使用像差減少方法的幾個組合并來增強真實圖像投影裝置，其包括單個曲面鏡，所述單個曲面鏡具有兩個旋轉的不同光學表面，其中的一者位于凸表面上，且另一者位于凹表面上。

本實用新型涉及運用低成本的塑料曲面鏡與通過使用像差減少方法的幾個組合并來增強真實圖像投影裝置，其包括單個曲面反光器，所述至少一個曲面反光器定位成傾斜配置，其中反光器的光軸不與觀看軸重合，且目標源與曲面反光器之間的光束路徑既不穿過分束器也不被分束器反射。

本實用新型提出一種真實圖像投影系統更包括一個圓形偏光器，用于使定位在鏡與真實圖像之間的原光路徑中的光束圓形地偏光，藉此進入系統的外部光實質上在退出系統前就被阻擋，從而實質上消除由外部光源導致的重影圖像形成。

制造具有最小像差和像散的鏡存在兩個問題。旋轉的表面的質量必須非常精確。這通常涉及對表面的精確拋光，因此限制了給定時間內可生產此類鏡的數量，且造成的成本超出商業真實圖像顯示系統通常所能接受的成本。同樣，非球面表面生產起來極其困難，且必須手工拋光成精確曲面。因此，旋轉的非球面光學表面的復雜性使得所述鏡無法被大量生產，因此，優選制造方法為注入成型的低成本的塑料曲面鏡。