一种双屏显示光学装置及头戴显示设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及头戴显示设备技术领域，尤其涉及一种双屏显示光学装置及配有该光学装置的头戴显示设备。所述双屏显示光学装置包括光学组件，还包括设置于光学组件上方的第一显示屏和设置于光学组件前方的第二显示屏，所述光学组件包括前后依次排列的第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组，所述第一显示屏的图像光线经所述波导镜片组、第二镜片组反射和/或折射后进入人眼；所述第二显示屏的图像光线经所述第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组反射和/或折射后进入人眼。本实用新型专利技术通过设置两个显示屏，分别通过光学组件在人眼中呈现不同的图像，并且通过对光学组件的配置，调整成像焦距，可以实现不同景深的图像效果。可以实现不同景深的图像效果。可以实现不同景深的图像效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双屏显示光学装置及头戴显示设备


[0001]本技术涉及头戴显示设备
，尤其涉及一种双屏显示光学装置及配有该光学装置的头戴显示设备。

技术介绍

[0002]在虚拟现实领域，VR眼镜、AR眼镜等头戴显示设备都是必要的组成部分。头戴显示设备通过一组光学组件将小显示屏上的图像投射到人眼的视网膜上，呈现一种观看大屏幕图像的效果。现有的头戴显示设备多采用的是一个显示屏，用户只能看到一个景深的图像，并且视野中心和边缘的分辨率都是完全相同，而事实上大视角头显需要中心区的分辨率非常高，而边缘只需要低分辨率。
[0003]目前，针对头戴显示设备图像景深单一的问题，也有专利文献(CN209417426U)公开了一种双独立显示屏可调焦的VR眼镜，通过分别对应左右眼独立设置可调焦的目镜和显示屏，达到能针对左右眼图像单独调焦的目的。但这种方式并不能解决多个景深的问题，而且两个显示屏的视场角相同，也无法实现多重视场角图像融合叠加的效果，也无法解决大视场角中心区和边缘区不同分辨率要求的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本技术提供了一种双屏显示光学装置，通过设置一大一小两个显示屏，实现多重视场角图像融合叠加的效果，同时能展示多个景深的图像。
[0005]一种双屏显示光学装置，包括光学组件，还包括设置于光学组件上方的第一显示屏和设置于光学组件前方的第二显示屏，所述光学组件包括前后依次排列的第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组，所述第一显示屏的图像光线经所述波导镜片组、第二镜片组反射和/或折射后进入人眼；所述第二显示屏的图像光线经所述第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组反射和/或折射后进入人眼。本技术通过在光学组件前方和上方设置两个显示屏，并选择合适的光学组件，确保两个显示屏的图像经反射和折射后进入人眼，在人眼中形成放大的图像，从而能实现两个图像的融合叠加。
[0006]对于第一显示屏和第二显示屏的选择，可以是相同分辨率或不同分辨率，可以是相同或不同可视角，也可以是相同或不同光轴，在人眼中所成的虚像可以避让或不避让，但始终要内容匹配做拼接。即所述第一显示屏和第二显示屏的图像经所述光学组件反射和/或折射后，在人眼处进行图像叠加，显示内容相互匹配，显示画面位于同一平面或不同平面。
[0007]进一步，所述第一镜片组包括第一镜片和第一部分反射器，所述第一镜片为厚度均匀的弧形透镜，所述第一镜片包括凸面和凹面，凸面靠近第二显示屏，凹面靠近第二镜片组，所述第一部分反射器设置在所述第一镜片的凹面上。所述第二镜片组包括第二镜片和第二部分反射器，所述第二镜片为厚度均匀的弧形透镜，所述第二镜片包括凸面和凹面，凸面靠近第一镜片组，凹面靠近波导镜片组，所述第二部分反射器设置在所述第二镜片的凸
面上。第一镜片和第二镜片设置成厚度均匀，透视时图像光线不会畸变。同时，通过凹反射面和凸反射面的组合，并设置部分反射器，可以满足不同方向光线的透射和反射放大成像的要求。
[0008]所述波导镜片组包括波导棱镜、波导补偿镜和第三部分反射器，所述波导棱镜靠近第一显示屏，波导补偿镜位于波导棱镜下方，两者沿一斜面贴合组成均厚的光学镜片，所述第三部分反射器设置在所述波导棱镜和波导补偿器之间。波导棱镜的功能是实现光线在棱镜内的多次反射，本技术为了终止光线在棱镜内部的反射，使光线能够从棱镜中射出，以便射向下一个光线镜片，在波导棱镜后侧面上贴了部分反射器。同时，通过设置波导补偿镜来实现透镜的均厚，不扭曲视觉。
[0009]所述第一、第二、第三部分反射器对光线部分透过，部分反射，所述第一、第二、第三部分反射器为半透半反膜或反射偏振膜。
[0010]如果要实现中央小视场角高分辨率和周边大视场角低分辨率的要求，可以设置第一显示屏图像显示面积小于第二显示屏图像显示面积，且第一显示屏的分辨率大于第二显示屏。这样可以实现相同焦距下双屏不同清晰度的差异化显示效果。
[0011]本技术除了能实现相同景深、不同分辨率、不同大小图像的叠加外，还能显示不同景深的图像(即双屏图像前后显示)，这种可以通过设置两个显示屏经光学组件成像的焦距不同来实现。具体可以采用以下两种方案：
[0012]1、所述第二镜片组能前后移动，用于调节第一显示屏和第二显示屏的图像经所述光学组件后在人眼的成像的位置，从而达到所述第一显示屏和第二显示屏的图像在人眼处同焦面或更大景深反差的显示效果。
[0013]2、所述第一显示屏可移动，移动所述第一显示屏时，所述第一显示屏通过所述光学组件在人眼处的成像焦距发生改变。
[0014]进一步，所述第一镜片组还包括设置于第一镜片后方的第一1/4玻片，和/或第二镜片组还包括设置于第二镜片后方的第二1/4玻片。1/4玻片的作用是对反射镜片的光线进行校畸，防止图像畸变，当没有1/4玻片时，图像会有重影。
[0015]本技术除了为第一显示屏和第二显示屏的图像提供光通道外，还可以为外部环境光学提供光通道。即将所述第二显示屏为旋转扫描屏，外界环境光线能穿过显示屏和光学组件进入人眼，实现第二显示屏图像和外部环境图像的同时显示。
[0016]一种头戴显示设备，具有上述双屏显示光学装置。
[0017]本技术的有益效果：
[0018]1、本技术通过设置两个显示屏，分别通过光学组件在人眼中呈现不同的图像，并且通过对光学组件的配置，调整成像焦距，可以实现不同景深的图像效果。
[0019]2、本技术可以通过设置两个显示屏不同的视场角和分辨率，实现大视场角中心区高分辨率、边缘区低分辨率的要求。
附图说明
[0020]图1是实施例1的光学结构示意图；
[0021]图2是实施例2的光学结构示意图；
[0022]图3是实施例3的一种成像效果示意图；
[0023]图4是实施例3的另一种成像效果示意图；
[0024]图5是实施例4的成像效果示意图；
[0025]图6是实施例5的光学结构示意图；
[0026]图7是实施例5中旋转扫描屏示意图。
[0027]图中，1、第二显示屏，2、第一镜片，3、第二镜片，4、波导棱镜，5、第一显示屏，6、第一部分反射器，7、第二部分反射器，8、波导补偿镜，9、人眼，10、第三部分反射器，11、1/4玻片。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本技术的实施方式进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]一种双屏显示光学装置，如图1所示，包括光学组件、第一显示屏5和第二显示屏1，所述光学组件包括第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组。所述第一镜片组位于最前侧，它包括第一镜片2和第一部分反射器6，第一镜片2为一厚度均匀的弧形透镜，包括凸面和凹面，其中凸面靠近第一显示屏，凹面靠近第二镜片组，第一部分反射器6采用半透半反膜或反射偏振膜，贴/镀于凹面上，形成凹反射面，用于将图像放大。第二镜片组位于中间，它包括第二镜片3和第二部分反射器7，第二镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双屏显示光学装置，包括光学组件，其特征在于：还包括设置于光学组件上方的第一显示屏和设置于光学组件前方的第二显示屏，所述光学组件包括前后依次排列的第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组，所述第一显示屏的图像光线经所述波导镜片组、第二镜片组反射和/或折射后进入人眼；所述第二显示屏的图像光线经所述第一镜片组、第二镜片组和波导镜片组反射和/或折射后进入人眼。2.根据权利要求1所述的双屏显示光学装置，其特征在于：所述第一显示屏和第二显示屏的图像经所述光学组件反射和/或折射后，在人眼处进行图像叠加，显示内容相互匹配，显示画面位于同一平面或不同平面。3.根据权利要求1所述的双屏显示光学装置，其特征在于：所述第一镜片组包括第一镜片和第一部分反射器，所述第一镜片为厚度均匀的弧形透镜，所述第一镜片包括凸面和凹面，凸面靠近第二显示屏，凹面靠近第二镜片组，所述第一部分反射器设置在所述第一镜片的凹面上。4.根据权利要求3所述的双屏显示光学装置，其特征在于：所述第二镜片组包括第二镜片和第二部分反射器，所述第二镜片为厚度均匀的弧形透镜，所述第二镜片包括凸面和凹面，凸面靠近第一镜片组，凹面靠近波导镜片组，所述第二部分反射器设置在所述第二镜片的凸面上。5.根据权利要求4所述的双屏显示光学装置，其特征在于：所述波导镜片组包括波导棱镜、波导补偿镜和第三部分反射器，所述波导棱镜靠近第一显示屏，波导补偿镜位于波导棱镜下方，两者沿一斜面贴合组成均厚的光学镜片，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫荣杰，
申请(专利权)人：塔普翊海上海智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：