[發(fā)明專利]頭戴式可視設(shè)備HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610168442.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN107229118A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳斐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京亮亮視野科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 王天堯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頭戴式可視設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及HMD(Head Mount Display，頭戴式可視設(shè)備)波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，HMD越來越受到人們的關(guān)注。通過HMD可以使現(xiàn)實(shí)和虛擬世界進(jìn)行很好的融合。由于HMD的體積和重量問題，HMD的產(chǎn)品主要用于軍事，而民用市場(chǎng)沒有很好的市場(chǎng)反應(yīng)。為了解決體積和重量的問題，很多技術(shù)采用了波導(dǎo)技術(shù)，所有的光源元件和微顯示元件都結(jié)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(xué)系統(tǒng)。

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(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)，采用的顯示芯片101是LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)。光從光源102出射，經(jīng)三角棱鏡103-1、103-2入射到顯示芯片101的LCOS面板上，經(jīng)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(jìn)入到方形玻璃棱鏡105內(nèi)，然后經(jīng)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(gè)產(chǎn)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(xù)前行經(jīng)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(jīng)過偏振分光器107的反射面反射，進(jìn)入到人眼109，進(jìn)入到人眼109的能量只有25％；另外25％的能量會(huì)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(jié)構(gòu)適合LCOS，而不適合OLED(Organic Light-Emitting Diode，有機(jī)發(fā)光二極管)和AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display，主動(dòng)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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，用以簡(jiǎn)化HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并提 升光學(xué)效率，該HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)包括：

顯示器101、反射鏡102、準(zhǔn)直透鏡103；其中：

顯示器101用于發(fā)出光；

反射鏡102用于將顯示器101發(fā)出的光反射至準(zhǔn)直透鏡103；

準(zhǔn)直透鏡103用于對(duì)反射鏡102反射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光進(jìn)入人眼104。

一個(gè)實(shí)施例中，顯示器101采用有機(jī)發(fā)光二極管OLED或液晶顯示器LCD。

一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡102相對(duì)于顯示器101發(fā)出的光方向傾斜設(shè)置，且反射鏡102與顯示器101發(fā)出的光方向之間的夾角β在115°～135°的范圍內(nèi)。

一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡102的反射面由蒸鍍銀、鋁或介質(zhì)膜形成。

一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡102的反射面由貼敷反射片形成。

一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡103還用于對(duì)反射鏡102反射的光進(jìn)行放大。

一個(gè)實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡103的曲面形狀根據(jù)反射鏡102與顯示器101發(fā)出的光方向之間的夾角β、以及準(zhǔn)直透鏡103的光學(xué)參數(shù)確定。

本發(fā)明實(shí)施例的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)包括顯示器101、反射鏡102、準(zhǔn)直透鏡103；其中，顯示器101用于發(fā)出光，反射鏡102用于將顯示器101發(fā)出的光反射至準(zhǔn)直透鏡103，準(zhǔn)直透鏡103用于對(duì)反射鏡102反射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光進(jìn)入人眼；該HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)采用了反射鏡102使光路轉(zhuǎn)折，相對(duì)于現(xiàn)有采用波導(dǎo)技術(shù)的方案，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場(chǎng)；并且相對(duì)于半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)，光學(xué)效率有很大提升，進(jìn)入人眼的光能量增加，亮度增大，故對(duì)于顯示器101亮度的要求相對(duì)降低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。