一种微型显示器成像光学系统及带VR/AR功能的设备技术方案

本实用新型专利技术公开了一种微型显示器成像光学系统及带VR/AR功能的设备，所述的微型显示器成像光学系统包括微型显示器及光学棱镜,其特征在于:所述的光学棱镜上设置入射面、全反射面和出射面,其中入射面位于光学棱镜的顶部，出射面和全反射面位于光学棱镜的左右两侧，出射面处于靠近人的眼球的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面进入光学棱镜，并被全反射面反射到出射面，再从出射面折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜的放大处理，在人的眼球形成放大的虚像,它的光学棱镜设计合理，简化结构，缩短在光学棱镜的光路，提高成像质量。

A micro display imaging optical system and equipment with VR / AR function

【技术实现步骤摘要】
一种微型显示器成像光学系统及带VR/AR功能的设备
本技术涉及一种微型显示器成像光学系统及带VR/AR功能的设备。
技术介绍
微型显示器成像光学系统，一般采用自由曲面面型的光学棱镜，在各种领域具有不同的应用，为产品改进或者技术革新带来了很多新的突破，目前对具有显示功能的产品需求越来越日益增多，各高校、研究所和公司等单位对具有这样的产品的需求也呈快速增长趋势。传统的微型显示器成像光学系统，多是采用几片透镜来完成对微小显示器件的显示，由于光学元件多，装调比较繁琐，而且由于元件的增加，也导致了成本的增加，采用单一棱镜的方案具有很多灵活性，比如可以采用注塑的方式完成生产，可以减少光学元件的数量，可以在光学表面上采用非球面和自由曲面、甚至衍射光学表面。总体来说，采用传统的或者原有的微型显示器成像光学系统要么周期长，产能低；要么成本高，致使光学结构的价格昂贵。因此，旧的方法限于制作成本或者元件数量或者尺寸的原因，难以满足产品微小化、轻量化的需求。目前，虽然存在单一光学棱镜的解决方案，但光路设计不合理，目前对于近视或者远视的使用者需要佩戴近视眼镜或者远视眼镜后再佩戴AR/AR功能的设备才能看清图像，使用十分不便,微小显示器件在光学棱镜要至少2次的反射，同一个面要具有反射和折射两种功能，全反射面一定要镀上增反膜才能达到要求，工序麻烦，成本增加,结构复杂，光路过长，信号损失较多，影响成像质量，有鉴于此，必须对微型显示器成像光学系统进行改良，以满足越来越日益增多的产品需求。
技术实现思路
本技术提供一种微型显示器成像光学系统及带VR/AR功能的设备，用以解决现有技术中光学棱镜设计不合理，结构复杂，光路过长影响成像质量的技术问题。本技术的技术方案是这样实现的：一种微型显示器成像光学系统,包括微型显示器及光学棱镜,其特征在于:所述的光学棱镜上设置入射面、全反射面和出射面,其中入射面位于光学棱镜的顶部，出射面和全反射面位于光学棱镜的左右两侧，出射面处于靠近人的眼球的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面进入光学棱镜，并被全反射面反射到出射面，再从出射面折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜的放大处理，在人的眼球形成放大的虚像。上述所述的全反射面和出射面的底端相交，全反射面和出射面顶端分别与入射面相交，所述的入射面、全反射面和出射面是非球面或者是ExtendedPolynomial(扩展多项式)面型或者是自由曲面。上述的全反射面表面镀有增反膜。上述的入射面表面和出射面表面镀增透膜。上述的微型显示器是LCOS或者LCD或者OLED类型的微型显示芯片，光学棱镜是PC或者PMMA或者ZEONEX类型的光学级别的塑料材料制造。上述在微型显示器与光学棱镜的入射面之间设置滤光片或者弧形玻璃罩，以增强成像质量。上述的入射面、全反射面和出射面都分别满足非球面公式：其中，c为顶点曲率半径的倒数，r为球面上的点达z轴的距离，k是圆锥系数，当k<-1时，表示双曲面，当k＝-1时，表示抛物线，当-1<k<0时，表示椭球面，当k＝0时，表示球面；是非球面的高次项。上述的入射面、全反射面和出射面采用ExtendedPolynomial(扩展多项式)面型，满足以下公式：其中：c是表面的曲率，k是二次项系数，N是多项式系数的数量；r为归一化半径，Ai是多项式系数，x,y是笛卡尔坐标的x轴和y轴的数值，Ei(x,y)是多项式。上述的入射面、全反射面和出射面采用自由曲面面型或者非球面面型。一种带VR/AR功能的设备，包括左眼微型显示器成像光学系统、右眼微型显示器成像光学系统和机壳，左眼微型显示器成像光学系统、右眼微型显示器成像光学系统安装在机壳上，其特征在于：左眼微型显示器成像光学系统和右眼微型显示器成像光学系统都采用上述所述的微型显示器成像光学系统。上述的左眼微型显示器成像光学系统和右眼微型显示器成像光学系统中的光学棱镜至少一部分外露出机壳。上述的微型显示器及光学棱镜安装在一个支架上形成一个模组，在支架的顶部外侧安装驱动线路板，在微型显示器的下面安装有一垫片以调节微型显示器及光学棱镜的入射面之间的距离，适用不同的视力的人群。上述在微型显示器与光学棱镜的入射面之间设置滤光片或者弧形玻璃罩，以增强成像质量，滤光片也安装在支架上。本技术与现有技术相比，有以下优点：1)本技术的微型显示器成像光学系统,包括微型显示器及光学棱镜,光学棱镜上设置入射面、全反射面和出射面,其中入射面位于光学棱镜的顶部，出射面和全反射面位于光学棱镜的左右两侧，出射面处于靠近人的眼球的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面进入光学棱镜，并被全反射面反射到出射面，再从出射面折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜的放大处理，在人的眼球形成放大的虚像，所述的入射面、全反射面和出射面是非球面或者是ExtendedPolynomial(扩展多项式)面型或者是自由曲面。它的光学棱镜设计合理，简化结构，缩短在光学棱镜的光路，提高成像质量。2)其它优点结合在实施例部分详细展开叙述。附图说明图1为本技术实施例一的原理示意图；图2为本技术实施例一的光路图；图3为本技术实施例一的结构示意图；图4为本技术实施例二的一个角度的立体图；图5为本技术实施例二的另一个角度的立体图；图6为本技术实施例二的分解图；图7是为本技术实施例二的主视图；图8是图7的A-A剖视图；图9是为本技术实施例三的结构示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一：如图1、图2、图3所示，本实施例提供的是一种微型显示器成像光学系统,包括微型显示器10及光学棱镜20,其特征在于:所述的光学棱镜上设置入射面2、全反射面22和出射面23,其中入射面21位于光学棱镜20的顶部，出射面23和全反射面22位于光学棱镜20的左右两侧，出射面23处于靠近人的眼球40的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面21进入光学棱镜20，并被全反射面22反射到出射面23，再从出射面23折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜20的放大处理，在人的眼球40形成放大的虚像，所述的入射面21、全反射面22和出射面23是非球面或者是ExtendedPolynomial(扩展多项式)面型或者是自由曲面。如图6所示，微型显示器10及光学棱镜20安装在一个支架30上形成一个模组，整体性强，容易安装。上述所述的全反射面22和出射面23的底端相交，全反射面22和出射面23顶端分别与入射面21相交。入射面2、全反射面22和出射面23在计算机上采用数值算法和专用软件工具形成获得，其中包括非球面和自由曲面。软件工具可以是任何可以完成数值计算的软件，专用的工具可以是任何可以完成成像分析的软件，比如ZEMAX、CODEV、OSLO等等。全反射面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型显示器成像光学系统,包括微型显示器(10)及光学棱镜(20),其特征在于:所述的光学棱镜上设置入射面(21)、全反射面(22)和出射面(23),其中入射面(21)位于光学棱镜(20)的顶部，出射面(23)和全反射面(22)位于光学棱镜(20)的左右两侧，出射面(23)处于靠近人的眼球(40)的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面(21)进入光学棱镜(20)，并被全反射面(22)反射到出射面(23)，再从出射面(23)折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜(20)的放大处理，在人的眼球(40)形成放大的虚像。

【技术特征摘要】
1.一种微型显示器成像光学系统,包括微型显示器(10)及光学棱镜(20),其特征在于:所述的光学棱镜上设置入射面(21)、全反射面(22)和出射面(23),其中入射面(21)位于光学棱镜(20)的顶部，出射面(23)和全反射面(22)位于光学棱镜(20)的左右两侧，出射面(23)处于靠近人的眼球(40)的一侧，微型显示器上视频图像产生的光线从入射面(21)进入光学棱镜(20)，并被全反射面(22)反射到出射面(23)，再从出射面(23)折射出去到达人的眼球里成像，微型显示器上视频图像经过光学棱镜(20)的放大处理，在人的眼球(40)形成放大的虚像。2.根据权利要求1所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在于：所述的全反射面(22)和出射面(23)的底端相交，全反射面(22)和出射面(23)顶端分别与入射面(21)相交。3.根据权利要求1所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在于：所述的入射面(21)、全反射面(22)和出射面(23)是非球面或者是扩展多项式面型或者是自由曲面。4.根据权利要求1或2或3所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在于：全反射面(22)表面镀有增反膜,入射面(21)表面和出射面(23)表面镀增透膜。5.根据权利要求4所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在于：微型显示器(10)是LCOS或者LCD或者OLED类型的微型显示芯片，光学棱镜(20)是PC或者PMMA或者ZEONEX类型的光学级别的塑料材料制造。6.根据权利要求4所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在于：在微型显示器(10)与光学棱镜(20)的入射面(21)之间设置滤光片(50)或者弧形玻璃罩，以增强成像质量。7.根据权利要求4所述的一种微型显示器成像光学系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗创新，杜晓红，杨晓芳，
申请(专利权)人：深圳市数泽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44