近眼显示设备制造技术

技术编号:33906354 阅读:11 留言:0更新日期:2022-06-25 18:43
本申请提供一种近眼显示设备,用于使图像源发出的光线与环境光叠加形成增强现实图像,包括:两个第一凹面镜,每个第一凹面镜具有彼此联通的第一开口、第二开口和第三开口,位于所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口的平面与所述第一凹面镜的外表面一起限定一中空封闭空间,所述第一凹面镜位于所述第二开口与所述第三开口交接处向两侧延伸具有安装部;两个第二透镜,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第一开口;两个挡光板,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第二开口;支架,固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第三开口;两个投影光机,分别固定于支架上。本申请的技术方案用于提高近眼显示设备上的两个投影光机的平行度。影光机的平行度。影光机的平行度。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示设备


[0001]本申请涉及AR
,具体涉及一种用于使图像源发出的光线投射进入人眼的近眼显示设备。

技术介绍

[0002]现有的增强现实(Augmented Reality,“AR”)技术是一种利用投影系统产生虚拟图像以及真实世界的信息叠加来增加用户对现实世界感知的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等诸多领域。
[0003]增强现实是将虚拟信息与现实世界相互融合,以增强现实眼镜为代表的增强现实技术目前在各个行业开始兴起,尤其在安防和工业领域,增强现实技术体现了无与伦比的优势,大大改进了信息交互方式。
[0004]目前比较成熟的增强现实技术主要分为棱镜方案、birdbath方案、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和波导(Lightguide)方案,前三种方案体积较大,限制了其在智能穿戴方面,即增强现实眼镜方面的应用。全息透镜方案使用全息片独一无二的光学特性,具有大视场角(FOV)和小体积的优势,但是受限于眼动范围比较小,且全息波导方案在色彩均匀性(无彩虹效应)和实现单片全彩波导上均有优势,但是目前在大规模量产和大视场上受到了限制。
[0005]波导是目前最佳的增强现实眼镜方案。波导方案又分为几何波导方案、浮雕光栅波导方案和体全息波导方案。几何波导方案中一般包括锯齿结构波导和偏振薄膜阵列反射镜波导(简称偏振阵列波导)。其中主流的偏振阵列波导是使用阵列的部分透射部分反射薄膜镜来达到虚拟信息的显示的目的,偏振阵列波导方案具有轻薄、眼动范围大且色彩均匀的优势。浮雕光栅波导方案可以用纳米压印工艺进行大批量生产,它具有大视场和大眼动范围的优势,但是也会带来视场均匀性和色彩均匀性的挑战,同时相关的微纳加工工艺也是巨大的挑战。
[0006]已知的增强现实显示设备,实现了把眼睛周围很庞大的光机搬到旁边去,比如在侧面、额头处,可以不挡住视线,通过光波导镜片这样一个传输的媒介,再把光带到眼睛前面来。
[0007]另外一个比较大的优点就是,可以增大动眼眶(戴上眼镜之后,眼睛在系统中心点周围移动多大的x和y的范围仍然能够清晰地看到图像)的范围,所以增大动眼眶的范围,使得在做产品时更加容易适应所有的人群。
[0008]当然也有一些不足,比如光学效率相对较低,对于衍射波导来说会有一些色散导致的彩虹现象以及色彩不均匀,出现明暗交替的光线。通常若要使光机的中心视场与人眼中心视场重合,光机需与光波导镜片垂直耦入,这种方式使得结构设计的自由度较低。
[0009]具体地,物体发出的光线通过人眼的瞳孔,经人眼的折射系统成像于视网膜上。由于人眼的焦距只有20mm左右,故视网膜上的像是夫琅禾费圆孔衍射图样。瞳孔基本上是圆
孔,其直径由虹膜在2mm~8mm范围内调节,在正常的光亮度条件下,瞳孔直径大约为3mm,人眼最敏感的绿光波长为550nm,人眼的最小分辨角为1


[0010]具体地,光机的视场角为40
°
,在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角(FOV)。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗地说,目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。
[0011]增强现实技术是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术1990年提出。增强现实技术,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。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。
[0012]现有的增强现实光学模组,一般包括半透半反透镜和一个第三透镜组,其中靠近人眼一侧的半透半反透镜一般与模组出射光的光轴呈45
°
夹角,在应用时,由于该半透半反透镜倾斜设置,其下方入射的环境光线也会照射到该半透半反透镜,被反射后进入人眼成像,产生干扰,导致用户体验下降。
[0013]增强现实的设备是可穿戴设备的一种,其体积、重量都直接影响着用户的穿戴体验,体积过大,对产品的美观程度和便于收纳程度都大打折扣,重量过大,则加重了用户的穿戴负担。
[0014]一种名为BB(birdbath)的增强现实的技术,包含投影光机、半透半反镜,凹面反射镜,投影光机投影出图像光线,经半透半反镜反射到凹面镜,凹面镜反射回再经半透半反镜投射后进入人眼。这种技术由于光学设计简单、部件少,受到广大厂商青睐,但这种通过几何光路将投影图像投射到眼睛的技术难免是的设备体积过大,重量也越大,影响用户的穿戴体验。

技术实现思路

[0015]本申请旨在提供一种近眼显示设备,用于提高近眼显示设备上的两个投影光机的平行度。
[0016]根据本申请的一方面,提出一种近眼显示设备,用于图像源发出的光线投射进入人眼,包括:两个第一凹面镜,每个第一凹面镜具有彼此联通的第一开口、第二开口和第三开口,位于所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口的平面与所述第一凹面镜的外表面一起限定一中空封闭空间,所述第一凹面镜位于所述第二开口与所述第三开口交接处向两侧延伸具有安装部;两个第二透镜,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第一开口;两个挡光板,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第二开口;支架,固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第三开口;两个投影光机,分别固定于支架上。
[0017]根据一些实施例,所述第一凹面镜的安装部具有相邻的第一面和第二面,所述第一面朝向第二开口延伸,用于固定连接所述挡光板;所述第二面朝向第三开口延伸,用于固定连接所述支架。
[0018]根据一些实施例,挡光板向外延伸有延伸部,所述挡光板通过所述延伸部安装于所述第一凹面透镜的安装部。
[0019]根据一些实施例,第二透镜的侧壁向外延伸有多个凸块,所述第二透镜通过所述多个凸块安装于所述第一凹面镜的第一开口,且所述第二透镜安装所述多个凸块的位置处具有多个缺口。
[0020]根据一些实施例,近眼显示设备还包括粘接剂,所述支架通过所述粘接剂与所述凹面镜的安装部连接。
[0021]根据一些实施例,所述安装部具有通孔,用于容置所述粘接剂固定所述支架。
[0022]根据一些实施例,所述通孔为倒锥形通孔或所述通孔为T型通孔,所述通孔的靠近支架一侧孔径大于远离支架一侧的孔径或所述安装部靠近支架一侧具有凹槽,所述粘接剂设置于所述凹槽。
[0023]根据一些实施例,所述支架具有通光孔,所述投影光机出射光线通过所述通光孔入射到所述凹面镜。
[0024]根据一些实施例,所述第一凹面镜包括凹面反射镜。本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示设备,用于使图像源发出的光线投射进入人眼,其特征在于,包括:两个第一凹面镜,每个第一凹面镜具有彼此联通的第一开口、第二开口和第三开口,位于所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口的平面与所述第一凹面镜的外表面一起限定一中空封闭空间,所述第一凹面镜位于所述第二开口与所述第三开口交接处向两侧延伸具有安装部;两个第二透镜,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第一开口;两个挡光板,分别固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第二开口;支架,固定于所述两个第一凹面镜并覆盖所述第三开口;两个投影光机,分别固定于支架上。2.根据权利要求1所述的近眼显示设备,其特征在于,所述第一凹面镜的安装部具有相邻的第一面和第二面,所述第一面朝向第二开口延伸,用于固定连接所述挡光板;所述第二面朝向第三开口延伸,用于固定连接所述支架。3.根据权利要求2所述的近眼显示设备,其特征在于,挡光板向外延伸有延伸部,所述挡光板通过所述延伸部安装于所述第一凹面透镜的安装部。4.根据权利要求1所述的近眼显示设备,其特征在于,第二透镜的侧壁向外延伸有多个...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜佳玮李泓王一琪袁文涛郑伟
申请(专利权)人:宁波舜宇光电信息有限公司
类型:发明
国别省市:

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