頭戴式可視設(shè)備hmd波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頭戴式可視設(shè)備HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，包括：顯示器、反射鏡、準(zhǔn)直透鏡；其中：顯示器用于發(fā)出光；反射鏡用于將顯示器發(fā)出的光反射至準(zhǔn)直透鏡；準(zhǔn)直透鏡用于對反射鏡反射的光進(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)采用了反射鏡使光路轉(zhuǎn)折，相對于現(xiàn)有采用波導(dǎo)技術(shù)的方案，結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場；并且相對于半反半透的結(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，故對于顯示器亮度的要求相對降低。
【專利說明】
頭戴式可視設(shè)備HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本實用新型涉及頭戴式可視設(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)】
[0002]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，而民用市場沒有很好的市場反應(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)。
[0003]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LC0S(Liquid Crystal on Silicon，液晶附娃)。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LC0S，而不適合0LED(0rganic Light-Emitting D1de，有機發(fā)光二極管)和AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display，主動矩陣液晶顯不器)。并且該穿透式方案需要亮度較高的顯示芯片。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型實施例提供一種HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，用以簡化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:
[0005]顯示器101、反射鏡102、準(zhǔn)直透鏡103;其中:
[0006]顯示器101用于發(fā)出光；
[0007]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;
[0008]準(zhǔn)直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光進(jìn)入人眼104。
[0009]—個實施例中，顯示器101采用有機發(fā)光二極管OLED或液晶顯示器IXD。
[00?0] —個實施例中，反射鏡102相對于顯不器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)。
[0011]—個實施例中，反射鏡102的反射面由蒸鍍銀、招或介質(zhì)膜形成。
[0012]—個實施例中，反射鏡102的反射面由貼敷反射片形成。
[0013]—個實施例中，準(zhǔn)直透鏡103還用于對反射鏡102反射的光進(jìn)行放大。[OOM] —個實施例中，準(zhǔn)直透鏡103的曲面形狀根據(jù)反射鏡102與顯不器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。
[0015]本實用新型實施例的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，相對于現(xiàn)有采用波導(dǎo)技術(shù)的方案，結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結(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，故對于顯示器101亮度的要求相對降低。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0017]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；
[0018]圖2為本實用新型實施例中HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0020]本實用新型實施例利用全反射原理設(shè)計了一款非穿透式的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，如圖2所示，該HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)包括:
[0021]顯示器101、反射鏡102、準(zhǔn)直透鏡103;其中:
[0022]顯示器101用于發(fā)出光；
[0023]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;
[0024]準(zhǔn)直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光進(jìn)入人眼104。
[0025]具體實施時，顯示器101采用自主發(fā)光的顯示器，例如可以采用OLED或IXD(LiquidCrystal Display，液晶顯示器)，其中LCD可以采用AMLCD。
[0026]具體實施時，反射鏡102相對于顯示器101發(fā)出的光方向傾斜設(shè)置，以此使光路轉(zhuǎn)折。再如圖1所示，反射鏡102與顯示器101發(fā)出的光方向之間存在一夾角β，實施例中該夾角β可以在115°?135°的范圍內(nèi)。
[0027]具體實施時，反射鏡102的反射面可以利用多種方式形式。例如，反射鏡102的反射面可以由蒸鍍銀、鋁或介質(zhì)膜形成。又如，反射鏡102的反射面可以由貼敷反射片形成，如在反射鏡102外部貼敷反射片。
[0028]由于本實用新型實施例的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)采用反射鏡102使光路轉(zhuǎn)折，整個產(chǎn)品采用了非穿透式的結(jié)構(gòu)，因此反射鏡102反射面的反射率可以比現(xiàn)有半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)要高，甚至可以達(dá)到100%。即使反射鏡102反射面的反射率設(shè)為50% (同現(xiàn)有半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu))，進(jìn)入到人眼的光能量也比半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)要大。因相對于現(xiàn)有半反半透的結(jié)構(gòu)棱鏡結(jié)構(gòu)，本實用新型實施例的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)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。
[0029]具體實施時，準(zhǔn)直透鏡103除用于對反射鏡102反射的光進(jìn)行準(zhǔn)直外，還可以用于對反射鏡102反射的光進(jìn)行放大，使人眼能夠觀察到放大后的圖像。
[0030]具體實施時，準(zhǔn)直透鏡103的曲面形狀可以根據(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。實施例中可以采用一般曲面，也可以采用復(fù)雜的自由曲面。
[0031]綜上所述，本實用新型實施例的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，相對于現(xiàn)有采用波導(dǎo)技術(shù)的方案，結(jié)構(gòu)非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結(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，故對于顯示器101亮度的要求相對降低。
[0032]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種頭戴式可視設(shè)備HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，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)。2.如權(quán)利要求1所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，顯示器(101)采用有機發(fā)光二極管OLED或液晶顯示器IXD。3.如權(quán)利要求1所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡(102)相對于顯示器(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)。4.如權(quán)利要求1所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡(102)的反射面由蒸鍍銀、鋁或介質(zhì)膜形成。5.如權(quán)利要求1所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，反射鏡(102)的反射面由貼敷反射片形成。6.如權(quán)利要求1所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，準(zhǔn)直透鏡(103)還用于對反射鏡(102)反射的光進(jìn)行放大。7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的HMD波導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，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。
【文檔編號】G02B27/01GK205539720SQ201620227147
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】吳斐
【申請人】北京亮亮視野科技有限公司