一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置，利用全反射棱镜对图像源发出的光线进行传导，最后经过近眼屈光部件进行图像放大，从而在紧凑的体积下实现较大视场角的近眼显示效果。

A compact large field angle near eye display device based on total reflection

【技术实现步骤摘要】
一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置
本技术涉及近眼显示装置领域，具体的涉及一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置。
技术介绍
在近眼显示系统中，若要形成大视场角显示效果，一般来说需要较大口径的成像系统，而大口径成像系统的焦距一般都不会太小，焦距代表着近眼显示装置的轴向厚度，因此，行业现状下，不易于制作体积纤薄紧凑的大视场角眼镜式显示器。本技术提出一种新思路，在保持成像系统较大口径的基础上，利用全反射棱镜对图像源发出的光线进行一次或多次全反射传导，延长光线传播路径，最后经过近眼屈光部件进行图像放大，实现较大视场角的近眼显示效果，同时维持装置的整体薄片形态，更加适合于制造轻薄便携的眼镜式显示器产品。
技术实现思路
本技术提供一种采用利用全反射棱镜和近眼屈光部件，通过全反射传导和末端放大的方式实现较大视场角的紧凑型大视场角近眼显示装置。本技术的技术方案：一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置，利用全反射棱镜对图像源发出的光线进行一次或多次全反射传导，最后经过近眼屈光部件进行图像放大，从而在紧凑的体积下实现较大视场角的近眼显示效果。优选的，所述全反射棱镜中包含的主反射面与图像源呈30°左右夹角，次反射面与近眼屈光部件呈30°左右夹角，图像源与近眼屈光部件平行放置，图像源和近眼屈光部件与全反射棱镜中间，存在间隙层，间隙层中为折射率低于全反射棱镜的物质(如空气)，因此使得光线可以在全反射棱镜的内表面发生全反射传导。优选的，所述图像源为液晶显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器、反射式显示器、衍射式光源、投影器、光束发生器、激光器、光调制器等显像发光装置。优选的，所述近眼屈光部件可以采用正焦距透镜、反射式屈光器、偏振双焦距透镜、折射反射式屈光器、偏振双反射式屈光器。优选的，所述近眼屈光部件可以允许外界光线无屈光度透过，同时次反射面为半反射性质(如半反射膜、偏振分光层，或空气层)，可以使得人眼在看清显示图像的同时，可以透过近眼屈光部件和全反射棱镜看清外界环境，从而实现增强现实的半透明显示效果。优选的，所述全反射棱镜有不同的形态，在传导光线过程中，可产生1次，或2次，或3次全反射，从而形成不同的全反射光学系统。优选的，所述全反射棱镜的背向近眼屈光部件的补偿面，采用曲面(球面、非球面或其他曲面)，从而产生一定的屈光度，可以和近眼屈光部件的屈光面配合，从而对内部显示光线和外界环境光线进行屈光调节，并且可以适应不同视力的用户。优选的，所述的近眼显示装置，采用两套全反射光学系统组合，分列放置在人眼前，两套全反射光学系统从不同的方向投射光线，最终通过两个显示画面拼接以实现更大的视场角显示效果。优选的，所述的近眼显示装置，采用两套全反射光学系统组合，重叠放置在人眼前，两套全反射光学系统的光线偏振态不同，两路光线来自同一图像源的不同区域，通过偏振分光层或偏振滤光片的不同组合，使得两套光学系统的光路互不干扰，最终通过两个显示画面拼接以实现更大的视场角显示效果。优选的，所述的近眼显示装置，采用两套全反射光学系统组合，重叠放置在人眼前，两套全反射光学系统的光线偏振态不同，两路光线来自同一图像源的同一区域的不同时刻(需要结合快速切换偏振性滤光器或快速切换遮光器)，通过偏振分光层或偏振滤光片的不同组合，使得两套光学系统的光路互不干扰，最终通过两个显示画面拼接以实现更大的视场角显示效果。本技术的有益效果：本技术公开了一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置，利用全反射棱镜对图像源发出的光线进行一次或多次全反射传导，最后经过近眼屈光部件进行图像放大，从而在紧凑的体积下实现较大视场角的近眼显示效果。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本技术更多的目的、功能和优点将通过本技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置结构图；图2a～图2f所示为本技术第1实施例的基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置中的全反射棱镜和近眼屈光部件的各种不同类型具体结构示意图。图3a～图3f所示为本技术第2实施例的基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置中的全反射光学系统的各种不同类型具体结构示意图。图4a～图4b所示为本技术第3实施例的基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置中的全反射棱镜包含补偿面的情况示意图。图5a～图5d所示为本技术第4实施例的基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置中的全反射棱镜不含主反射面的情况示意图。图6a～图6d所示为本技术第5实施例的采用两套全反射光学系统分列组合的近眼显示装置结构示意图。图7a～图7c所示为本技术第6实施例的采用两套全反射光学系统(含两次全反射)分列组合的窄边框近眼显示装置结构示意图。图8所示为本技术第7实施例的采用两套全反射光学系统(含曲面式次反射面)分列组合的近眼显示装置结构示意图。图9所示为本技术第8实施例的采用两套全反射光学系统(不含主反射面)分列组合的窄边框近眼显示装置的一种具体结构示意图。图10a～图10b所示为本技术第9实施例的采用两套全反射光学系统(不含主反射面)分列组合的窄边框近眼显示装置结构的一般性示意图。图11a～图11b所示为本技术第10实施例的采用光线来自图像源不同区域的两套全反射光学系统(含两次全反射)重叠组合的近眼显示装置的结构示意图。图12a～图12c所示为本技术第11实施例的采用光线来自图像源不同区域的两套全反射光学系统(含多次全反射)重叠组合的近眼显示装置的结构示意图。图13a～图13b所示为本技术第12实施例的采用光线来自图像源同一区域不同时刻的两套全反射光学系统(含多次全反射)重叠组合的近眼显示装置的结构示意图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。图1示意性示出一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置结构图。如图1所示，基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置包含全反射棱镜101，全反射棱镜101中包含的主反射面102与图像源103呈30°左右夹角，次反射面104与近眼屈光部件105呈30°左右夹角，图像源103与近眼屈光部件105平行放置，图像源103和近眼屈光部件105与全反射棱镜101中间，存在间隙层106，间隙层106中为折射率低于全反射棱镜101的物质(如空气)，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：/n全反射棱镜，利用所述全反射棱镜对图像源发出的光线进行一次或多次全反射传导，/n近眼屈光部件，光线经过一次或多次反射后，由近眼屈光部件进行图像放大。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全反射的紧凑型大视场角近眼显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
全反射棱镜，利用所述全反射棱镜对图像源发出的光线进行一次或多次全反射传导，
近眼屈光部件，光线经过一次或多次反射后，由近眼屈光部件进行图像放大。


2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述全反射棱镜包括主反射面和次反射面，
所述主反射面与图像源呈30°左右夹角，次反射面与近眼屈光部件呈30°左右夹角，图像源与近眼屈光部件平行放置，图像源和近眼屈光部件与全反射棱镜中间，存在间隙层，间隙层中为折射率低于全反射棱镜的物质，使得光线可以在全反射棱镜的内表面发生全反射传导。


3.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述图像源为液晶显示器、发光二极管显示器、有机发光二极管显示器、反射式显示器、衍射式光源、投影器、光束发生器、激光器、光调制器中的一种或多种显像发光装置。


4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼屈光部件采用正焦距透镜、反射式屈光器、偏振双焦距透镜、折射反射式屈光器或者偏振双反射式屈光器。


5.根据权利要求4所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼屈光部件允许外界光线无屈光度透过，同时次反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃政，
申请(专利权)人：北京蚁视科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11