一种AR显示装置及头戴式AR显示设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种AR显示装置及头戴式AR显示设备，包括：第一棱镜、第二棱镜和显示屏；第一棱镜包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；第一透镜单元靠近显示屏，第一透镜单元与显示屏同轴设置，第一透镜单元的光轴与第二透镜单元的光轴相交；反射单元包括一个斜面；第二棱镜为球面棱镜，第二棱镜包括一个入光面和一个斜面，斜面与反射单元的斜面胶合形成一胶合面；其中，反射单元的斜面与第二棱镜的斜面中的至少一个的表面，镀有同时具有透射和反射功能的材料，使得胶合面的透射率与反射率满足设定条件。上述AR显示装置具有小体积、大视角和校正色差的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种AR显示装置及头戴式AR显示设备
本技术实施例涉及显示
，尤其涉及一种AR显示装置及头戴式AR显示设备。
技术介绍
AR，(AugmentedReality)，即增强现实，也被称之为混合现实。它通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。AR游历于虚拟现实和真实之间，它不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。增强现实显示技术，综合了计算机图形技术，计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。但是目前AR设备的视角普遍较小，多数在20-30°左右，大大的影响了视觉效果及与现实世界的交互体验。为了改善用户体验，小型化、轻量化和大视场角是AR显示设备亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术提供一种AR显示装置及头戴式AR显示设备，以得到结构紧凑、轻量化和大视场角的小型化头戴式AR显示设备。本技术实施例提供一种增强现实AR显示装置，包括：第一棱镜(2)、第二棱镜和显示屏(4)；所述第一棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；其中，所述第一棱镜(2)为双球面棱镜，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元包括一个斜面；所述第二棱镜为球面棱镜，所述第二棱镜包括一个入光面(S4)和一个斜面，所述斜面与所述反射单元的斜面胶合形成一胶合面(S7)，所述入光面(S4)为球面，所述入光面(S4)的光轴与所述第二透镜单元的光轴平行；其中，所述反射单元的斜面与所述第二棱镜的斜面中的至少一个的表面镀有同时具有透射和反射功能的材料，使得所述胶合面(S7)的透射率与反射率满足设定条件。进一步地，所述第二棱镜为双胶合棱镜；所述第二棱镜由第一球面棱镜(5)和第二球面棱镜(6)胶合而成；所述第一球面棱镜(5)包括第一球面、第一斜面，以及用于与所述第二球面棱镜(6)贴合的第一表面；其中，所述第一斜面与所述反射单元的斜面胶合，构成所述胶合面(S7)；所述第二球面棱镜(6)包括第二球面、第二斜面，以及用于与所述第一球面棱镜(5)贴合的第二表面；所述第二球面为所述入光面(S4)；所述第一表面和所述第二表面胶合，使所述第一球面的光轴与所述第二球面的光轴平行；其中，所述第二斜面上镀有反射材料以形成第一反射面(S6)，所述第一球面上镀有反射材料以形成第二反射面(S5)。进一步地，还包括第一透镜(1)，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元，并与所述第二透镜单元同轴设置。进一步地，还包括第二透镜(3)；所述第二透镜(3)位于所述显示屏(4)和所述第一棱镜(2)之间，所述第二透镜(3)为双凹面透镜，所述第二透镜(3)靠近所述第一棱镜(2)的一个凹面与所述第一透镜单元的球面(S2)胶合。进一步地，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴垂直，所述胶合面(S7)分别与所述第一透镜单元的光轴、所述第二透镜单元的光轴成45°夹角。进一步地，所述第一斜面与所述第一球面的光轴之间的夹角为45°；所述第二斜面与所述第二球面的光轴之间的夹角为45°。进一步地，所述第二球面为凸面，所述第二球面上镀有减反膜，形成的所述入光面(S4)为全透射面。进一步地，所述第二斜面上镀有全反射膜，形成的所述第一反射面(S6)为全反射面。进一步地，所述第一球面为凸面，所述第一球面的凸面上镀有全反射膜，形成的所述第二反射面(S5)为全反射面。进一步地，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个的表面镀有减反膜。进一步地，所述胶合面(S7)为半透半反面。进一步地，所述第一透镜(1)为正透镜，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元的一面为凸面，所述凸面为非球面；所述第一透镜(1)远离所述第二透镜单元的一面为凹面，所述凹面为非球面或球面。进一步地，所述第一棱镜(2)为所述第一透镜单元、所述第二透镜单元和所述反射单元结合而成的一体结构；或者，所述第一棱镜(2)为所述第一透镜单元、所述第二透镜单元分别与所述反射单元胶合而成的双球面胶合棱镜。本技术实施例提供一种增强现实AR显示设备，包括上述实施例中的任一AR显示装置。上述实施例中，第一棱镜(2)和第二棱镜胶合，第一棱镜(2)包括两个球面和一个斜面，即第一透镜单元的球面(S2)、第二透镜单元的球面(S1)和反射单元的斜面；第二棱镜包括一个球面和一个斜面，第一棱镜(2)的斜面与第二棱镜的斜面胶合形成一胶合面(S7)，因第一棱镜(2)的斜面、第二棱镜的斜面中的至少一个镀有同时具有反射和透射的材料，使得无论是透射进第一棱镜(2)的光线，还是透射进第二棱镜的光线，在胶合面(S7)既能发生透射又能发生反射。由于第一棱镜(2)包括两个球面，第二棱镜的入光面(S4)也为球面，第一棱镜(2)的两个球面和入光面(S4)的光轴沿不同方向都与胶合面(S7)相交，使得一部分来自显示屏(4)的虚拟现实图像光，从第一透镜单元的球面(S2)透射和放大后，透射进反射单元，并在胶合面(S7)发生反射，一部分来自真实环境的真实图像光，从第二棱镜的入光面(S4)透射和放大后，透射进第二棱镜，并在胶合面(S7)发生透射，在胶合面(S7)发生透射的真实图像光与在胶合面(S7)发生反射的虚拟现实图像光混合叠加后，经第二透镜单元的球面(S1)发生透射和放大后，得到一放大的混合图像。第一棱镜(2)将两个球面和一个具有透射、反射作用的斜面集成在一个器件中，第二棱镜将一个球面和一个同时具有透射、反射作用的斜面集成在一个器件中，具有以下作用：其一，胶合面(S7)具有光线转向作用，实现了透射进第一棱镜(2)的光线的转向，避免了光学透镜系统单方向长度过长，使光学透镜系统的体积更小，更轻便；其二，从第二棱镜透射到胶合面(S7)的真实图像光与在胶合面(S7)发生反射的反射光能够混合和叠加，能够将进入第一棱镜(2)的虚拟现实图像和真实图像进行融合；其三，将第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元集成在第一棱镜(2)中，以及将第一棱镜(2)和第二棱镜胶合，能够减少透镜数量和节约透镜的装配空间，实现了整个光学透镜系统的体积小型化。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1a为本技术实施例提供的一种增强现实AR显示装置的结构示意图；图1b为本技术实施例提供的一种增强现实AR显示装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种增强现实AR显示装置的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种增强现实AR显示装置的结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种增强现实AR显示装置的结构示意图；图5为本技术实施例提供的一种增强现实A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强现实AR显示装置，其特征在于，包括：第一棱镜(2)、第二棱镜和显示屏(4)；所述第一棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；其中，所述第一棱镜(2)为双球面棱镜，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元包括一个斜面；所述第二棱镜为球面棱镜，所述第二棱镜包括一个入光面(S4)和一个斜面，所述斜面与所述反射单元的斜面胶合形成一胶合面(S7)，所述入光面(S4)为球面，所述入光面(S4)的光轴与所述第二透镜单元的光轴平行；其中，所述反射单元的斜面与所述第二棱镜的斜面中的至少一个的表面镀有同时具有透射和反射功能的材料，使得所述胶合面(S7)的透射率与反射率满足设定条件。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实AR显示装置，其特征在于，包括：第一棱镜(2)、第二棱镜和显示屏(4)；所述第一棱镜(2)包括第一透镜单元、第二透镜单元和反射单元；所述第一透镜单元靠近所述显示屏(4)，所述第一透镜单元与所述显示屏(4)同轴设置，所述第一透镜单元的光轴与所述第二透镜单元的光轴相交；其中，所述第一棱镜(2)为双球面棱镜，所述第一透镜单元和所述第二透镜单元均为球面透镜；所述反射单元位于所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间，所述反射单元包括一个斜面；所述第二棱镜为球面棱镜，所述第二棱镜包括一个入光面(S4)和一个斜面，所述斜面与所述反射单元的斜面胶合形成一胶合面(S7)，所述入光面(S4)为球面，所述入光面(S4)的光轴与所述第二透镜单元的光轴平行；其中，所述反射单元的斜面与所述第二棱镜的斜面中的至少一个的表面镀有同时具有透射和反射功能的材料，使得所述胶合面(S7)的透射率与反射率满足设定条件。2.如权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述第二棱镜为双胶合棱镜；所述第二棱镜由第一球面棱镜(5)和第二球面棱镜(6)胶合而成；所述第一球面棱镜(5)包括第一球面、第一斜面，以及用于与所述第二球面棱镜(6)贴合的第一表面；其中，所述第一斜面与所述反射单元的斜面胶合，构成所述胶合面(S7)；所述第二球面棱镜(6)包括第二球面、第二斜面，以及用于与所述第一球面棱镜(5)贴合的第二表面；所述第二球面为所述入光面(S4)；所述第一表面和所述第二表面胶合，使所述第一球面的光轴与所述第二球面的光轴平行；其中，所述第二斜面上镀有反射材料以形成第一反射面(S6)，所述第一球面上镀有反射材料以形成第二反射面(S5)。3.如权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，还包括第一透镜(1)，所述第一透镜(1)靠近所述第二透镜单元，并与所述第二透镜单元同轴设置。4.如权利要求3所述的AR显示装置，其特征在于，还包括第二透镜(3)；所述第二透镜(3)位于所述显示屏(4)和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵喜，郭福忠，宋磊，
申请(专利权)人：深圳超多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44