[發(fā)明專利]一種近眼顯示裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111273446A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉娟;許兩發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種近眼顯示裝置，其特征在于，所述裝置包括微顯示器、中繼透鏡組和離軸反射式結(jié)構(gòu)，其中，

所述微顯示器用于產(chǎn)生目標(biāo)圖像；

所述中繼透鏡組設(shè)置于所述微顯示器沿所述目標(biāo)圖像的光線出射方向，用于校正所述目標(biāo)圖像的像差；

所述離軸反射式結(jié)構(gòu)用于將經(jīng)過所述中繼透鏡組的所述目標(biāo)圖像反射至觀察者；

其中，所述微顯示器和所述中繼透鏡組位于觀察者的上方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述離軸反射式結(jié)構(gòu)包括三個元件，其中，沿所述目標(biāo)圖像的光線傳輸方向的前兩個元件為曲面反射鏡，若用于虛擬現(xiàn)實顯示，則最后一個元件為曲面反射鏡；若用于增強現(xiàn)實顯示，則最后一個元件為透射元件，且所述透射元件靠近觀察者的表面鍍有反射膜，或者最后一個元件為反射率和透射率可調(diào)節(jié)元件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近眼顯示裝置，其特征在于，若用于增強現(xiàn)實顯示，所述最后一個原件的反射率為0.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述最后一個元件的光軸與觀察者視軸在豎直方向具有一定的夾角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述中繼透鏡組包括多個透鏡，所述多個透鏡中的至少一個透鏡為雙膠合透鏡，所述雙膠合透鏡為兩個折射率不同的透鏡膠合而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述中繼透鏡組包括兩個透鏡，其中，靠近所述微顯示器的透鏡的兩個表面均為XY多項式自由曲面，另一個透鏡中靠近所述微顯示器的表面為XY多項式自由曲面，另外一個表面為球面，其中所述XY多項式自由曲面的面型滿足其中Z為表面高度，C為頂點曲率，X和Y為表面上點坐標(biāo)值，κ為二次曲面系數(shù)，C_j為各項的系數(shù)，R²＝X²+Y²。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述中繼透鏡組包括一個折衍混合設(shè)計的透鏡，所述折衍混合設(shè)計的透鏡中的一個表面為衍射表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的近眼顯示裝置，其特征在于，所述中繼透鏡組和離軸反射式結(jié)構(gòu)均為兩個，分別對應(yīng)所述觀察者的左眼和右眼。

9.一種近眼顯示方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-8任一項所述的近眼顯示裝置，其特征在于，

生成目標(biāo)圖像；

將所述目標(biāo)圖像的光線傳輸至所述中繼透鏡組；

將經(jīng)過所述中繼透鏡組的目標(biāo)圖像的光線傳輸至所述離軸反射式結(jié)構(gòu)；

經(jīng)過所述離軸反射式結(jié)構(gòu)的所述目標(biāo)圖像的光線傳輸至觀察者。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的近眼顯示方法，其特征在于，所述中繼透鏡組包括兩個透鏡，其中，靠近所述微顯示器的透鏡的兩個表面均為XY多項式自由曲面，另一個透鏡中靠近所述微顯示器的表面為XY多項式自由曲面，另外一個表面為球面，其中所述XY多項式自由曲面的面型滿足其中Z為表面高度，C為頂點曲率，X和Y為表面上點坐標(biāo)值，κ為二次曲面系數(shù)，C_j為各項的系數(shù)，R²＝X²+Y²。