[實用新型]一種二維出瞳擴展波導近眼光學顯示裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821400933.X
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN208569194U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 宋強;蘇鵬華;彭雅珮;馬國斌;許恒深
• 申請（專利權）人: 深圳瓏璟光電技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本實用新型公開了一種二維出瞳擴展波導近眼光學顯示裝置。該裝置包括：微顯示屏、目鏡組、垂直擴展波導裝置以及水平擴展波導裝置；微顯示屏和垂直擴展波導裝置分別設置于目鏡組的焦平面和出射光路上，目鏡組用于將微顯示屏發(fā)出的光束準直為平行光束；水平波導裝置設置于垂直波導裝置的出射光路上；水平耦合入射面與垂直波導裝置的上下底面平行；垂直擴展波導裝置用于將目鏡組出射的平行光束在垂直等效尺寸增大；水平波導裝置用于將垂直擴展光束水平等效尺寸增大，得到二維擴展光束并出射到人眼眼瞳。該實用新型能在擴大視場角的同時減小裝置的體積，并克服垂軸像差、場曲和畸變的缺點。

技術領域

本實用新型涉及光學顯示技術領域，特別是一種二維出瞳擴展波導近眼光學顯示裝置。

背景技術

頭戴顯示器(Head-mounted displays，簡稱HMD)是指通過各種頭顯，向眼睛發(fā)送光學信號，可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)、增強現(xiàn)實(Augmented Reality，AR)、混合現(xiàn)實(Mix reality，MR)等不同效果，被廣泛應用于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，用以增強用戶的視覺沉浸感。光學顯示裝置中，用于增強現(xiàn)實的頭戴顯示器可以讓人們在查看周圍環(huán)境的同時，將虛擬的圖像投射到人眼，投影的虛擬圖像可以疊加在用戶感知的真實世界上，在軍事，工業(yè)，娛樂，醫(yī)療，交通運輸?shù)阮I域有著重要的意義。

目前用于增強現(xiàn)實的透射型頭戴顯示器，如果想要擴大視場角，必然會導致光學顯示裝置體積的增大，且現(xiàn)有的頭戴顯示器通常采用離軸非球面構成折反射系統(tǒng)，雖然實現(xiàn)了大視場角觀看，但是這種系統(tǒng)一般會產(chǎn)生很大的垂軸像差、場曲和畸變，使虛擬畫面變形，影響用戶體驗。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提供了一種二維出瞳擴展波導近眼光學顯示裝置，能在擴大視場角的同時減小裝置的體積，并克服垂軸像差、場曲和畸變的缺點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：

一種二維出瞳擴展波導近眼光學顯示裝置，包括：微顯示屏、目鏡組、垂直擴展波導裝置以及水平擴展波導裝置；

所述微顯示屏設置于所述目鏡組的焦平面上，所述垂直擴展波導裝置設置于所述目鏡組的出射光路上，所述目鏡組用于將所述微顯示屏發(fā)出的光束準直為平行光束并出射；所述水平波導裝置設置于所述垂直波導裝置的出射光路上；

所述垂直擴展波導裝置與所述水平擴展波導裝置均為由至少兩個平行四角棱鏡和至少一個梯形棱鏡按順序依次膠合而成的梯形棱鏡，所述水平波導裝置的水平耦合入射面與所述垂直波導裝置的上下底面平行，所述水平耦合入射面與所述水平波導裝置的基底平面呈45°角；所述垂直擴展波導裝置用于將所述目鏡組出射的平行光束在垂直方向上進行等效尺寸增大，得到垂直擴展光束并出射；所述水平波導裝置用于將所述垂直擴展波導裝置出射的垂直擴展光束在水平方向上進行等效尺寸增大，得到二維擴展光束并出射到人眼眼瞳。

可選的，所述微顯示屏為有機發(fā)光二極管、硅基液晶屏或具有發(fā)光功能的微顯示芯片。

可選的，所述目鏡組由單片或多片透鏡組成，所述透鏡材質(zhì)為光學玻璃或光學塑料，全視場范圍畸變小于1％。

可選的，所述垂直波導裝置的垂直耦合入射面材質(zhì)為光學玻璃、光學塑料或浮雕光柵。

可選的，所述垂直擴展波導裝置以及所述水平擴展波導裝置的斜面為平行四角棱鏡的斜面，鍍有不同反射率的介質(zhì)膜層金屬線柵，所述斜面反射率為1％-50％，用于將接收到的光線分裂為兩條光線，一條為按照反射定律進行反射傳播的平行光線，一條為攜帶能量增減的平行光線。

可選的，所述垂直擴展波導裝置的多個斜面的相鄰斜面之間的斜面間距設置為1-8mm。

可選的，所述水平擴展波導裝置與所述垂直擴展波導裝置的兩個相互平行的平面之間的間隙設置為0-10mm。