[發明專利]一種單像源雙目近眼顯示裝置

有效

• 申請號: 201711118412.5
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN107765434B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 程德文
• 申請（專利權）人: 北京耐德佳顯示技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

本發明涉及一種單像源雙目近眼顯示裝置，其基于自由曲面棱鏡實現，在僅使用單一微型顯示元件的情況下，通過自由曲面棱鏡和反射元件的位置配合，實現良好的雙目視覺體驗，并具有超薄的體積，可以作為夾片型的外設附著于主體框架或者普通校正眼鏡存在，有效降低了近眼顯示裝置的成本，改善了用戶體驗，推動裝置的普及化。

本申請是申請號為201610098428.8，申請日為2016年2月23日，發明名稱為“一種單像源雙目近眼顯示裝置”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種自由曲面棱鏡，具體地說，尤其涉及一種適用于單像源近眼顯示裝置的自由曲面棱鏡、以及使用它的單像源近眼顯示裝置，該單像源近眼顯示裝置只需一個高PPI的小型圖像顯示元件即可實現良好的雙目視覺特性，有效的降低了近眼顯示裝置的成本。

背景技術

消費電子產品在近年來得到了蓬勃的發展，在智能手機之后，消費者已普遍地知道虛擬現實(virtual reality)和增強(augmented reality)的概念，并追逐相關的各種產品作為體驗新技術的嘗試，諸如Microsoft、FACEBOOK、GOOGLE等公司均推出了概念性的產品，在這些產品中，大多使用了單獨針對某只人眼的顯示元件，或者分立于左右眼目視光學系統上的兩個中小型顯示元件，即使這兩個中小型顯示元件可以集成在一體化形成，比如Oculus與Samsung合作的gear VR設備，但無可避免的依然需要使用植入整體較大面積顯示器(如手機屏幕)，相對于近眼顯示裝置需要的高PPI分辨率顯示元件的需求而言，這樣的設置顯然不夠經濟，極大的影響了近眼顯示裝置的制造成本，也無法在輕薄的光學系統下實現良好的雙目視覺特性。

為了減少使用占據成本中高比例的顯示元件，一些設計提出了基于分光鏡的方式，將來自顯示元件的光經由諸如半反半透的分光鏡分成兩束而進入左右眼的目視系統，但上述方式的弊端顯而易見，由于分光鏡的引入，光學系統的體積無法變得更薄，光損失也變大，并不利于設備的輕薄化，影響近眼顯示裝置的使用體驗。

發明內容

本發明旨在提供一種單像源雙目近眼顯示裝置，其基于自由曲面棱鏡實現，在僅使用單一微型顯示元件的情況下，通過有效光學面和反射元件的位置配合，能夠實現良好的雙目視覺體驗，并具有超薄的體積，可以作為夾片型的外設附著于主體框架或者普通校正眼鏡存在。

根據本發明的一種單像源雙目近眼顯示裝置，包括：

一微型顯示元件；

位于左側的第一自由曲面棱鏡和位于右側的第二自由曲面棱鏡，第一和第二自由曲面棱鏡包括位于微型顯示元件一側的光學面(32L、32R)，所述光學面(32L、32R)接收面向第一球面反射鏡和第二球面反射鏡的光學面(33L、33R)入射的圖像光，然后全反射至第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡面向人眼方向的光學面(31L、31R)，其對圖像光再次全反射至所述光學面(32L、32R)，由所述光學面(32L、32R)反射至第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡面向人眼方向的光學面(31L、31R)出射；

用于接收所述微型顯示元件發出的光并反射至第一自由曲面棱鏡的位于左側的第一球面反射鏡，以及用于接收所述微型顯示元件發出的光并反射至第二自由曲面棱鏡的位于右側的第二球面反射鏡；

所述微型顯示元件位于第一和第二自由曲面棱鏡的中線上，顯示面垂直于所述中線設置，與所述第一球面反射鏡和第二球面反射鏡相對，且與出瞳相平行；所述第一和第二球面反射鏡的反射面下邊緣位置不凸出于所述第一和第二自由曲面棱鏡的下邊緣位置，使整體光學部件的厚度由第一和第二自由曲面棱鏡在垂直于微型顯示元件方向上的厚度決定。

根據一種具體的實施方式，所述第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡相對于所述中線對稱設置，其包括的自由曲面(33L)朝向所述球面反射鏡。

所述第一和第二球面反射鏡關于所述中線呈對稱分布，分立設置或合為一體設置。