本申请提供了一种近眼显示装置，包括图像发生器、折射透镜组、镜片和反射镜，图像发生器用于发出图像光；折射透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜沿图像发生器的出射光路依次设置，且相互不共轴；镜片设于折射透镜组的出射光路上；反射镜设于第三透镜和第四透镜之间的光路上，用于将第三透镜出射的图像光反射至第四透镜，并经第四透镜折射至镜片，镜片用于将图像光引导至人眼形成图像。本申请提供的近眼显示装置采用离轴设计，且实现了光路折叠，能够减小近眼显示装置的体积。能够减小近眼显示装置的体积。能够减小近眼显示装置的体积。
【技术实现步骤摘要】
近眼显示装置
[0001]本申请涉及显示
，具体涉及一种近眼显示装置。
技术介绍
[0002]AR眼镜(Augmented Reality goggles)通常由光学引擎(light engine)和光学组合器(optical combiner)两部分组成，其中，光学引擎作为影像系统，可以显示虚拟信息，该虚拟信息的光线可以通过光学组合器的反射进入人眼，使用户可以观察到虚拟的信息，且光学组合器在对虚拟显示信息反射成像的同时，可以对环境光线保持一定的透过率，实现用户对现实场景和虚拟信息的同时观察。然而，现有光学组合器的体积偏大，导致AR眼镜的体积偏大，便携性较差，影响用户的使用体验。
技术实现思路
[0003]本申请的目的在于提出一种近眼显示装置，以解决上述问题。本申请通过以下技术方案来实现上述目的。
[0004]本申请实施例提供了一种近眼显示装置，包括图像发生器、折射透镜组、镜片和反射镜，图像发生器用于发出图像光；折射透镜组包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜沿图像发生器的出射光路依次设置，且相互不共轴；镜片设于折射透镜组的出射光路上；反射镜设于第三透镜和第四透镜之间的光路上，用于将第三透镜出射的图像光反射至第四透镜，并经第四透镜折射至镜片，镜片用于将图像光引导至人眼形成图像。
[0005]在一种实施方式中，镜片包括相对设置的第一内光学面和第二内光学面，第一内光学面位于第二内光学面朝向人眼的一侧，第二内光学面镀有半透半反膜，半透半反膜用于将图像光反射至人眼，半透半反膜还用于透射环境光。
[0006]在一种实施方式中，第四透镜与第一内光学面之间的距离d1满足：13mm<d1<25mm。
[0007]在一种实施方式中，反射镜与第四透镜之间的距离d2满足：2.5mm<d2<5mm。
[0008]在一种实施方式中，反射镜与图像发生器之间的距离小于20mm。
[0009]在一种实施方式中，反射镜的光轴和第四透镜的光轴相交，第四透镜的朝向反射镜的边缘与反射镜的距离大于0.2mm。
[0010]在一种实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的倾斜量均小于30
°
；第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的偏心量均满足关系式：C≤0.7*D，其中，C为透镜的偏心量；D为透镜直径。
[0011]在一种实施方式中，镜片的厚度小于或者等于3.5mm。
[0012]在一种实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为非球面透镜。
[0013]在一种实施方式中，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为正光焦度透镜。
[0014]在一种实施方式中，反射镜与镜片之间的透镜数量小于或者等于两片。
[0015]在一种实施方式中，图像发生器为激光光源。
[0016]在一种实施方式中，近眼显示装置包括镜框和镜臂，镜臂与镜框角度连接，镜片设置于镜框，图像发生器、折射透镜组和反射镜设置于镜臂。
[0017]本申请实施例提供的近眼显示装置，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜采用离轴光学系统设计，且在第三透镜和第四透镜之间的光路上设置反射镜，反射镜用于将第三透镜出射的图像光反射至第四透镜，并经第四透镜折射至镜片，实现了光路折叠，减小了近眼显示装置的体积。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本申请实施例提供的近眼显示装置的结构示意图。
[0020]图2是本申请实施例提供的近眼显示装置的光路图。
[0021]图3是本申请实施例提供的近眼显示装置的另一光路图。
[0022]图4是本申请实施例提供的近眼显示装置的调制传递函数表现图。
[0023]图5是本申请实施例提供的近眼显示装置的系统点列图。
[0024]图6是本申请实施例提供的近眼显示装置的畸变网格图。
具体实施方式
[0025]下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0026]AR眼镜通常由光学引擎和光学组合器两部分组成，光学组合器包括Birdbath光学、自由曲面、几何光波导(又称阵列光波导)以及衍射光波导技术(包括表面浮雕光栅和全息体光栅)。
[0027]其中，Birdbath、自由曲面、阵列光波导都是基于几何光学的技术。Birdbath光学以及自由曲面技术都是通过对光线的定向反射以及表面的半透半反镀膜实现光学组合器的功能，其生产成本较低，并且可以实现很大的视场角。但是，这两种技术方案难以在薄片式镜片上实现，因此基于这两种技术的产品通常难以具有普通眼镜的轻便形态。阵列光波导技术是将自由曲面的反射面做成多层反射阵列膜层，以减小产品体积，但是由于工艺难度极高，成本一直居高不小，而且由于使用了扩瞳技术，因此光学组合器的效率会比较低。
[0028]衍射光波导技术是基于微纳光学的技术，它利用了纳米光栅的衍射对光线的选择性定向衍射，实现了选择性波长的成像。衍射光波导技术多采用具有表面浮雕结构的光栅或者全息体光栅，但是依然存在一定问题。对于表面浮雕光栅来说，传统的矩形光栅虽然加工工艺成熟，可量产型好，但是会带来光效利用率的问题。这是因为光栅结构虽然通过精细设计，在某一衍射级次上实现高衍射率，但是由于对称性，会损失掉对称衍射级的部分光线。为避免光效的浪费，多采用表面倾斜或者三角形的闪耀光栅，以实现对光的定向衍射和
高光效利用率，但是这种光栅结构的生产工艺成本极高。对于全息体光栅来说，由于材料和结构的限制，能实现的折射率调制比较有限，使其在可视角、光效率和清晰度上依然落后于表面浮雕光栅，并且制备工艺也存在成本高、难量产的问题。另外，基于衍射光学技术的光学组合器，由于其对波长衍射角度的高度选择性，极易造成色散现象，对工艺精度要求极高，也进一步造成了该技术成本的提高。因此，基于衍射光波导技术的AR眼镜价格较高，居高不下的价格使得这类AR眼镜难以走进普通消费者。
[0029]综上，目前市面上基于几何光学架构的AR眼镜有着体积偏大，不能做到极致便携的问题，而基于衍射光波导技术的AR眼镜有着工艺难度大、色散严重、分辨率低等缺点。
[0030]有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于几何光学架构的近眼显示装置，包括相互不共轴的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，且第三透镜和第四透镜之间的光路上设置有反射镜，反射镜用于将第三透镜出射的图像光反射至第四透本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：图像发生器，用于发出图像光；折射透镜组，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜沿所述图像发生器的出射光路依次设置，且相互不共轴；镜片，设于所述折射透镜组的出射光路上；以及反射镜，设于所述第三透镜和所述第四透镜之间的光路上，用于将所述第三透镜出射的所述图像光反射至所述第四透镜，并经所述第四透镜折射至所述镜片，所述镜片用于将所述图像光引导至人眼形成图像。2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述镜片包括相对设置的第一内光学面和第二内光学面，所述第一内光学面位于所述第二内光学面朝向人眼的一侧，所述第二内光学面镀有半透半反膜，所述半透半反膜用于将所述图像光反射至人眼，所述半透半反膜还用于透射环境光。3.根据权利要求2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第四透镜与所述第一内光学面之间的距离d1满足：13mm<d1<25mm。4.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射镜与所述第四透镜之间的距离d2满足：2.5mm<d2<5mm。5.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述反射镜与所述图像发生器之间的距离小于20mm。6.根据权利要求1所述的近...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，方元戎，蒲栋，李屹，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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