偏置显示光机及其方法和近眼显示设备技术

本发明专利技术提供了一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其能够有效地减轻或消除显示画面内的鬼像，改善观感。该偏置显示光机包括：照明组件，用于发射照明光束；偏置成像组件，用于偏转地调制图像光束以成像；以及中继显示组件，该中继显示组件被设置于该照明组件和该偏置成像组件之间的光路中，该中继显示组件用于将来自该照明组件的照明光束调制成图像光束以传播至该偏置成像组件，该偏置成像组件用于偏转来自该中继显示组件的图像光束以倾斜地投射该图像光束至该波导显示主体的耦入区，使得该偏置显示光机的视场产生偏置。得该偏置显示光机的视场产生偏置。得该偏置显示光机的视场产生偏置。

【技术实现步骤摘要】
偏置显示光机及其方法和近眼显示设备


[0001]本专利技术涉及近眼显示
，特别是涉及一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备。

技术介绍

[0002]近年来，随着新型显示技术的不断发展，近眼显示设备（如AR或VR眼镜等）相关市场日趋成熟。目前，在近眼显示领域的各类方案之中，主流的方案不乏有折反结构（Birdbath，BB）、自由曲面棱镜、阵列光波导以及衍射光波导等各种形式，其中基于波导方案的AR模组虽然因具有体积小巧轻薄、体验感好等优点而被广泛地关注应用，但是基于衍射光波导的AR显示模组，通常会在AR显示画面中出现鬼像，影响观感，因此如何有效地减轻及消除显示画面内的鬼像显得尤为重要，并极具意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其能够有效地减轻或消除显示画面内的鬼像，改善观感。
[0004]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够采用光机视场偏置的方式，实现图像和鬼像之间的分离，从而有效地将鬼像从图像显示画面中移出，以达到消除画面中鬼像的效果。
[0005]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够通过偏置成像组件来偏转图像光束，以实现光机视场的偏置，有效地消除视野内的鬼像。
[0006]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够仅采用三个成像镜片就能够达到所需的成像性能，以使该偏置成像组件具有良好的热差性能。
[0007]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够支持
‑
20℃至80℃范围内清晰成像，公差表现良好。
[0008]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够采用塑料化的光学元件，有助于减小光机整体重量，降低成本，使得结构紧凑小巧。
[0009]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够采用由抗紫外黄化的PC材质制备的中继棱镜，以便提升光机效率。
[0010]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本专利技术的一个实施例中，所述偏置显示光机能够在中继棱镜的斜面上镀有大角度增
透膜，以利用该膜系的耐高温和强度高等特点，保证光机工作的耐久性和功能稳定性。
[0011]本专利技术的另一个优势在于提供一种偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，其中为了达到上述目的，在本专利技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本专利技术成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的偏置显示光机及其方法和近眼显示设备，同时还增加了所述偏置显示光机及其方法和近眼显示设备的实用性和可靠性。
[0012]为了实现本专利技术的上述至少一个优势或其他优点和目的，本专利技术提供了一种偏置显示光机，用于投射图像光束至光波导以进行近眼显示，所述偏置显示光机包括：照明组件，用于发射照明光束；偏置成像组件，用于偏转地调制图像光束以成像；以及中继显示组件，所述中继显示组件被设置于所述照明组件和所述偏置成像组件之间的光路中，所述中继显示组件用于将来自所述照明组件的照明光束调制成图像光束以传播至所述偏置成像组件，所述偏置成像组件用于偏转来自该中继显示组件的图像光束以倾斜地投射该图像光束至该波导显示主体的耦入区。
[0013]根据本申请的一个实施例，所述偏置显示光机所投射的图像光束的中心光线与该波导显示主体的耦入区法线之间的夹角大于等于所述偏置显示光机的半视场角。
[0014]根据本申请的一个实施例，所述偏置成像组件的偏置角大于等于所述偏置显示光机的水平视场角或垂直视场角的一半。
[0015]根据本申请的一个实施例，所述中继显示组件包括中继棱镜组和用于将照明光束调制成图像光束的显示芯片，所述中继棱镜组被设置于所述显示芯片与所述照明组件和所述偏置成像组件之间的光路中，用于将来自所述照明组件的照明光束先传播至所述显示芯片以被调制成图像光束后，再将该图像光束传播至所述偏置成像组件以进行偏置地投射成像。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述中继棱镜组包括邻近所述照明组件的第一棱镜、邻近所述偏置成像组件的第二棱镜以及被对应地设置于所述第一棱镜的一个侧面的反射镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜以斜面对斜面的方式被间隔地布置，以在所述第一棱镜和所述第二棱镜之间形成全反射间隙，所述反射镜和所述显示芯片被对应地设置于所述第一棱镜和所述第二棱镜的相对两侧。
[0017]根据本申请的一个实施例，所述中继棱镜组进一步包括被镀设于所述第一棱镜和/或所述第二棱镜的斜面的增透膜。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述偏置成像组件被光轴偏移地设置于所述中继显示组件的出光侧，其中所述偏置成像组件包括依次被同轴布置的第一透镜、第二透镜以及第三透镜，用于使来自所述中继显示组件的图像光束依次穿过所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜以被调制，进而倾斜地投射至该波导显示主体的耦入区。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜均为切边镜片。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述偏置成像组件进一步包括偏转棱镜，所述偏转棱镜被设置于所述中继显示组件的出光侧，用于偏转地折射图像光束，以使该图像光束倾斜地投射至该波导显示主体的耦入区。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述偏置成像组件包括依次被设置于所述中继显示组
件的出光侧的第一透镜、第二透镜以及异形棱镜，用于使来自该中继显示组件的图像光束先透过所述第一透镜和所述第二透镜以被调制，再透过所述异形棱镜以被调制和偏转方向，进而倾斜地投射至该波导显示主体的耦入区。
[0022]根据本申请的一个实施例，该异形棱镜为具有非旋转对称结构的异形自由曲面注塑棱镜。
[0023]根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种近眼显示设备，包括：波导显示主体；和上述任一所述的偏置显示光机，所述波导显示主体位于所述偏置显示光机的投射侧，所述偏置显示光机用于倾斜地投射图像光书至所述波导显示主体的耦入区以进行近眼显示。
[0024]根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种偏置显示方法，包括步骤：发射照明光束；调制该照明光束以形成图像光束；以及偏转该图像光束以倾斜地投射至波导显示主体而进行近眼显示。
附图说明
[0025]图1是根据本申请的一个实施例的近眼显示设备的框图示意图；图2示出了根据本申请的上述实施例的近眼显示设备的一个应用示例；图3示出了根据本申请的上述实施例的近眼显示设备的结构示意图；图4示出了根据本申请的上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.偏置显示光机，用于投射图像光束至光波导以进行近眼显示，其特征在于，所述偏置显示光机包括：照明组件，用于发射照明光束；偏置成像组件，用于偏转地调制图像光束以成像；以及中继显示组件，所述中继显示组件被设置于所述照明组件和所述偏置成像组件之间的光路中，所述中继显示组件用于将来自所述照明组件的照明光束调制成图像光束以传播至所述偏置成像组件，所述偏置成像组件用于偏转来自所述中继显示组件的图像光束以倾斜地投射该图像光束至该波导显示主体的耦入区。2.根据权利要求1所述的偏置显示光机，其特征在于，所述偏置显示光机所投射的图像光束的中心光线与该波导显示主体的耦入区法线之间的夹角大于等于所述偏置显示光机的半视场角。3.根据权利要求2所述的偏置显示光机，其特征在于，所述偏置成像组件的偏置角大于等于所述偏置显示光机的水平视场角或垂直视场角的一半。4.根据权利要求1所述的偏置显示光机，其特征在于，所述中继显示组件包括中继棱镜组和用于将照明光束调制成图像光束的显示芯片，所述中继棱镜组被设置于所述显示芯片与所述照明组件和所述偏置成像组件之间的光路中，用于将来自所述照明组件的照明光束先传播至所述显示芯片以被调制成图像光束后，再将该图像光束传播至所述偏置成像组件以进行偏置地投射成像。5.根据权利要求4所述的偏置显示光机，其特征在于，所述中继棱镜组包括邻近所述照明组件的第一棱镜、邻近所述偏置成像组件的第二棱镜以及被对应地设置于所述第一棱镜的一个侧面的反射镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜以斜面对斜面的方式被间隔地布置，以在所述第一棱镜和所述第二棱镜之间形成全反射间隙，所述反射镜和所述显示芯片被对应地设置于所述第一棱镜和所述第二棱镜的相对两侧。6.根据权利要求5所述的偏置显示光机，其特征在于，所述中继棱镜组进一步包括被...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，陈杭，郝希应，
申请(专利权)人：浙江舜为科技有限公司，
类型：发明
国别省市：