[發明專利]透過式眼鏡顯示器

有效

• 申請號: 201410140837.6
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103941398B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 肖雪;譚小地;林梟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及顯示設備，具體涉及一種透過式眼鏡顯示器。

背景技術

頭戴式顯示器是佩戴在頭上的圖像顯示器器件，通常以帽子、頭盔或者眼鏡架等作為支撐放置在使用者的頭部。主要由四部分構成：圖像信息顯示源，電路控制系統、光學成像系統，和固定支撐結構。它利用光學系統將微顯示器發出的圖像投影在人的眼前，成放大的虛像。頭戴式顯示器是現代便攜式移動顯示裝置中的新產品，在增強現實、虛擬現實的圖像顯示以及立體顯示等方面有廣泛的應用。

作為頭戴式顯示器中最為輕便的一種新型穿戴式顯示設備，眼鏡顯示器不僅能應用在軍事方面，更可以應用在工業上、醫療上及日常生活中，擴展了傳統頭戴式顯示器的應用領域。眼鏡顯示器大體上可以分為透過式和直視型兩種，其中的透過式眼鏡顯示器作為一種增強顯示裝置，不僅能將小型的二維顯示器所產生的圖像經過光學系統，成像于人眼前方，還可以將虛擬的物體或者信息疊加在真實場景上顯示，比直視型的眼鏡顯示器更加安全、使用范圍更廣泛。

反射波導采用嵌入反射光學器件的導光基板進行導光，是透過式眼鏡顯示器中具有突出優勢的一種技術手段。相比較離軸曲面鏡、全息波導、衍射波導或偏振波導而言，沒有顏色不均勻的問題，而且其可以使用塑料襯底，可以大大減輕器件質量同時降低成本。另外，其對投影器件沒有特殊要求（比如偏振波導就需要使用極化了的微顯示器作為微型投影器）。

但是在現有技術中，使用反射波導器件的透過式眼鏡顯示器一般采用的是普通的半透半反薄膜嵌入波導。這樣的結構一方面由于半透半反薄膜的使用導致光能利用率低，另一方面其反射器件的大小與視場和眼睛的移動框成正比，會迫使波導的厚度增大，使整個器件的質量和體積都增大，佩戴不舒適。

發明內容

（一）解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供一種透過式眼鏡顯示器，可以提高眼鏡顯示器的光能利用率和光學性能穩定性，使結構緊湊化，減輕系統的整體質量。

（二）技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種透過式眼鏡顯示器，其特征在于，包括導光板和設置在導光板中的入射反射器件和至少一個顯示反射器件，用于使入射圖像經入射反射器件反射后，在導光板內側的兩平行面間全反射傳播，并在至少一個顯示反射器件處反射后出射顯示；

所述入射反射器件和至少一個顯示反射器件的反射面為平面或者曲面，且上面設有部分反射膜；

在可見光波段中，所述部分反射膜的反射率僅在所述入射圖像所在的若干個寬度不大于100nm的波段內不低于0.2，在可見光波段中的其他波段內所述部分反射膜的反射率不大于0.4。

優選地，所述導光板由透明材料制成。

優選地，所述入射反射器件上的部分反射膜為負濾光片，所述負濾光片的反射率在入射圖像所在的若干個寬度不大于100nm的波段內不低于0.8。

優選地，沿所述入射圖像傳播方向，所述至少一個顯示反射器件上的部分反射膜在所述入射圖像所在的若干個寬度不大于100nm的波段內的反射率依次增大。

優選地，所述至少一個顯示反射器件具體為三個，沿所述入射圖像傳播方向，三個顯示反射器件在所述入射圖像所在的若干個寬度不大于100nm的波段內的反射率依次為0.2-0.4、0.4-0.6和0.8-1.0。

優選地，所述部分反射膜采用無機材料制成。

優選地，所述至少一個顯示反射器件的反射面互相平行。

優選地，所述入射反射器件的反射面與任意一個所述顯示反射器件的反射面關于導光板的一條法線對稱。

優選地，所述顯示反射器件反射面與導光板所夾銳角θ、入射圖像入射到導光板時的折射角α、以及導光板的折射率n滿足：

其中n₀為真空折射率。

優選地，所述顯示反射器件反射面與導光板所夾銳角θ介于20°與45°之間。

（三）有益效果

本發明至少具有如下的有益效果：