[發明專利]一種可調節焦距的近眼顯示設備

在審

• 申請號: 201910588404.X
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110196496A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 王景;宋強;蘇鵬華;趙朔;馬國斌
• 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: 劉鳳玲

本發明公開一種可調節焦距的近眼顯示設備。該設備包括成像系統和顯示系統，成像系統包括成像單元和成像透鏡組，成像透鏡組包括依次設置的偏振分光棱鏡、阿爾瓦雷斯透鏡組和普通透鏡組，成像單元發出的光依次經過偏振分光棱鏡、阿爾瓦雷斯透鏡組和普通透鏡組后傳播至顯示系統。本發明在光學設計過程中使用阿爾瓦雷斯透鏡組，該透鏡組由有兩個具有自由曲面的透鏡組成，使用過程中通過移動兩透鏡的相對位置，可以改變系統的焦距，從而可以達到調焦的目的。

技術領域

本發明涉及增強現實顯示領域，特別是涉及一種可調節焦距的近眼顯示設備。

背景技術

自從2012年谷歌發布第一款Google glass以來，增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)顯示技術便迎來了飛快的發展。AR的特點在于，它能使用戶在可看見虛擬現實的同時也能看見現實中場景，使虛擬與現實的交流更加便捷，也正是由于該特點，AR逐漸得到了更多人的接受，也已在越來越多的行業內得到了應用，可以預見，近幾年AR行業的需求也會迎來極大的增長。

專利號為CN202421643U的專利為一種自動變焦眼鏡，該專利所述的具體自動調焦眼鏡由兩個圓筒形鏡架代替原來的鏡片，圓筒形鏡架的外端為物鏡，內端為目鏡，中間內置電動對焦裝置和數據處理器，兩圓筒形鏡架的中間固定連接，兩圓筒形鏡架的外側各有一段橫向支撐，其上與目鏡相同方向的一側，各內置有一個紅外傳感器，紅外傳感器接收的信號由電線經橫向支撐內部傳給圓筒形鏡架中間的數據處理器，經數據處理器處理后，向電動對焦裝置發出指令，實現焦距的自動調節；眼鏡腿末端的掛鉤部分是電池，上設充電孔，電池由電線經眼鏡腿內部分別與紅外傳感器、數據處理器和電動對焦裝置連接，為其供電。但是該專利所述的自動變焦眼鏡使用較為復雜，且完全不具備AR現實功能。

專利號為CN107450188A的專利為一種3D近眼顯示裝置及方法，該專利所述的3D近眼顯示裝置具體包括依次連接的能夠形成3D實像的集成成像單元、第一偏振分光棱鏡、雙膠合鏡、第二偏振分光棱鏡、耦合棱鏡和波導陣列基片。裝置整體結構緊湊、輕薄，實現出瞳擴展的光波導近眼顯示系統；采用集成化顯示，降低了設計和加工難度，且對數據帶寬要求低，無海量計算。本發明還提供了一種3D近眼顯示方法，利用微透鏡陣列記錄和再現3D場景，緩解2D近眼顯示與人眼視覺生理之間的矛盾。但是該專利所述的近眼顯示裝置不具備自動調焦的功能，目前戴眼鏡的人在人群中所占比例越來越大，顯然該裝置對于這類人群而言具有很大的不便性。

以往的AR顯示設備光機部分大多都是固定曲率、厚度和折射率的透鏡組在固定的相對位置下工作，所有原件保持不變，理論下會造成成像結果固定不變，這就使得系統有唯一固定的焦距。

發明內容

本發明的目的是提供一種可調節焦距的近眼顯示設備，能夠解決AR顯示設備在使用時不可調節焦距的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種可調節焦距的近眼顯示設備，包括成像系統和顯示系統，所述成像系統包括成像單元和成像透鏡組，所述成像透鏡組包括依次設置的偏振分光棱鏡、阿爾瓦雷斯透鏡組和普通透鏡組，所述成像單元發出的光依次經過所述偏振分光棱鏡、所述阿爾瓦雷斯透鏡組和所述普通透鏡組后傳播至顯示系統。

可選的，所述顯示系統采用光柵波導片、矩形陣列光波導片或其它任意形式用于近眼顯示的波導片。

可選的，所述阿爾瓦雷斯透鏡組包括兩個具有自由曲面的透鏡。

可選的，所述阿爾瓦雷斯透鏡組中的透鏡位置不固定，可上下移動。

可選的，所述成像單元采用形成3D實像的集成成像單元。

可選的，所述成像單元采用Micro-LED或OLED或LCOS中的任意一種。

可選的，所述普通透鏡組包含多個凹透鏡和凸透鏡。