[實用新型]眼鏡式顯示裝置

無效

• 申請號: 200720170487.3
• 申請日: 2007-11-05
• 公開（公告）號: CN201156110Y
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 陳云亮;李鐵才
• 申請（專利權）人: 深圳航天科技創新研究院
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/00;G02B9/34;G02B1/04;G02B1/02;G02B6/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司
• 代理人: 易釗

技術領域

本實用新型涉及光學成像系統，涉及一種具有較大視場、較大出瞳尺寸的眼鏡式顯示裝置。

背景技術

眼鏡式顯示裝置的作用，是將微顯示芯片(如LCD、LCOS或者OLED)所產生的圖像放大成虛像再供人眼進行觀察，其中LCD(Liquid?Crystal?Display)為液晶顯示，OLED(Organic?Light?Emitting?Diode)為有機發光二極管，LCOS(Liguid?Crystal?on?Silicon)為反射式硅基液晶。使用時，整個顯示裝置被佩戴于非常接近于人眼的位置，具有便攜性、移動性等優點。為了便于佩戴，要求眼鏡式顯示裝置在保證足夠的成像質量、足夠的視覺放大率的情況下，體積能盡量的小、重量能盡量的輕。

因具有便攜性、移動性等優點，并可實時提供大屏幕顯示效果，眼鏡式顯示裝置不僅可以應用于軍事領域滿足實時觀察圖像的需求，更可廣泛應用于民用多媒體視聽領域。由于其廣泛的市場應用前景，眾多研究機構和公司對眼鏡式顯示技術進行了大量的投入，目前已經出現了多種眼鏡式顯示技術方案。

美國Micro?Optical公司申請的美國專利中，提供了多種眼鏡式顯示技術方案，所述美國專利包括：US?5,715,377、US?5,886,822、US?6,023,372和US6,091,546。其中一種方案是將微顯示芯片產生的光學圖像經由光學系統放大后，再由導光裝置將圖像傳導到人眼進行觀察，其中圖像可以傳導至瞳孔的側面或者正面，這種方案中，為了降低顯示裝置的體積，減小了顯示的視場，因此無法提供大顯示尺寸。另一種方案是通過半反半透棱鏡來實現，這種顯示裝置的體積會隨人眼可觀察范圍(出瞳尺寸)和視場的增加而急劇加大，所以僅適合小視場和低分辨率顯示(例如11度水平視場，320×240分辨率)。

在美國專利US?6,028,708、US?6,097,354、US?5,436,765、US?5,959,780、以及US6,317,267中，提供了采用離軸自由曲面棱鏡對圖像進行放大的顯示系統，這些方案中可達到較高的光學質量和高解析度，但是，如果想實現較大的出瞳尺寸和較大的視場，同樣需要增大顯示裝置的體積和重量。不僅如此，由于光學系統離軸的緣故，會使得系統設計難度高，畸變難于消除(3％)，且非軸對稱的自由曲面加工難度也非常大。

在美國專利US?09/801,405(公告號US?2001/0033401A1)和US?6,169,613中，采用了全息光學器件和光傳導平板的方法，使得整個眼鏡式顯示裝置可以實現輕薄化，但全息光學元件難于批量化、且其色差消除困難，這些缺點限制了此種方案的推廣應用。

實用新型內容

針對現有技術的上述缺陷，本實用新型要解決傳統眼鏡式顯示裝置中當增大視場和出瞳尺寸時必須增大尺寸和重量的問題，并提供一種具有較大視場、較大出瞳尺寸并支持高解析度的輕薄型眼鏡式顯示裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型采用了如下技術方案：構造一種眼鏡式顯示裝置，包括微顯示芯片、對所述微顯示芯片產生的圖像進行放大處理的光學透鏡組、以及將所述光學透鏡組輸出的光線傳送到人眼的光傳導平板；其中，所述微顯示芯片、光學透鏡組及光傳導平板沿著光線傳播方向依次放置；所述光傳導平板與所述人眼的觀察軸線垂直，所述光學透鏡組的軸線與所述人眼的觀察軸線之間的夾角為45度～65度。

本實用新型中，所述光學透鏡組中可包括沿著光線傳播方向依次放置的四個透鏡，其中第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡用于對光束進行聚焦并消除色差，第四透鏡用于對主光線進行偏轉處理以使之垂直于所述微顯示芯片并消除畸變。

本實用新型中，所述第一、第三、第四透鏡最好為偶次非球面凸透鏡，所述第二透鏡為球面雙凹透鏡。

本實用新型中，所述第一、第三、第四透鏡可采用PMMA、COC或者COP樹脂材料制成，該樹脂材料的折射率為1.45～1.6，阿貝數為56～58；所述第二透鏡可采用火石玻璃材料制成，該玻璃材料的折射率為1.7～1.9，阿貝數為20～40。

本實用新型中，所述微顯示芯片與第一透鏡之間的距離可為3mm～10mm；所述微顯示芯片與第四透鏡之間的總長度小于50mm；所述人眼的觀察位置與光傳導平板之間的距離可為10mm～25mm。

本實用新型中，所述光傳導平板為多個部分反射面結合而成的光學平板，其厚度為2mm～3mm；其中每一個部分反射面與該光傳導平板底面之間的夾角25度～45度，每一個部分反射面的反射率為20％～30％。