近眼显示光机和近眼显示设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种近眼显示光机和近眼显示设备，其能够在确保显示图像始终呈现在人眼视野中心的同时，灵活适配不同眼镜外观的需求，提升系统的容差能力。该近眼显示光机包括：图像源组件；成像组件，该成像组件被设置于该图像源组件的发光侧，用于调制经由该图像源组件发射的图像光以成像；以及偏转棱镜，该偏转棱镜被可活动地设置于该成像组件的成像侧，用于偏转经由该成像组件调制的图像光，以调整该图像光的出射方向及角度而耦入波导器件。该图像光的出射方向及角度而耦入波导器件。该图像光的出射方向及角度而耦入波导器件。

【技术实现步骤摘要】
近眼显示光机和近眼显示设备


[0001]本技术涉及近眼显示
，特别是涉及一种近眼显示光机和近眼显示设备。

技术介绍

[0002]近年来，诸如增强现实(英文Augmented reality，简称AR)和虚拟现实(英文Virtual Reality，简称VR)等近眼显示(英文Near
‑
eye display，简称NED)技术越发火热。伴随着LED技术和微型显示芯片技术的发展，投影显示越来越趋于小型化，使得可穿戴的近眼显示系统备受关注，人们在追求小体积、高分辨率的基础上，对其佩戴舒适度的要求也越来越高。
[0003]然而，为了满足市场需求，显示系统通常会根据适配眼镜外观的需求进行相应状态的调整，但也会对图像显示带来一系列的问题。例如，如图1所示，投影光引擎1P与显示器件2P及显示器件2P与人眼之间可能存在一定的角度，也就是说投影光引擎1P的光轴与显示器件2P不再垂直；或者说投影光引擎1P的光轴上的光线不再垂直进入显示器件2P，而是相对于显示器件2P存在一定角度的入射，此时出射光线同样存在一定角度进入人眼，最终造成显示图像会偏离人眼视野中心，或伴随一定倾斜(畸变)显示，严重影响整体图像显示效果和佩戴体验。
[0004]目前，现有的技术方案通常是通过调整显示屏11P与投影镜头12P的相对位置，实现投影主光线有角度地出射，以保证如图2所示通过显示器件2P传输后，主光线能够垂直进入人眼，使得适配不同眼镜外观的近眼显示设备的显示图像始终呈现在人眼视野中心，利于双目合像，保证图像显示效果及佩戴体验。但这种方案存在的最大问题在于：由于为了将图像调整到视场中央，该方案是通过平移显示屏的方式来实现的，而当投影光引擎因装配误差出现暗边时，通常也是通过移动显示屏来补偿照明安装误差的方式来消除暗边的；因此，当补偿暗边所需的显示屏移动方向与合像所需的显示屏移动方向相反时，这种方案就会出现不可调和的矛盾，造成为了消除暗边就没有办法适配不同眼镜的外观需求。

技术实现思路

[0005]本技术的一个优势在于提供一种近眼显示光机和近眼显示设备，其能够在确保显示图像始终呈现在人眼视野中心的同时，灵活适配不同眼镜外观的需求，提升系统的容差能力。
[0006]本技术的另一个优势在于提供一种近眼显示光机和近眼显示设备，其中，在本技术的一个实施例中，所述近眼显示光机能够通过调节前端的偏转棱镜来实现双目合像及系统误差的补偿，而不需要像现有技术那样调节显示屏的位置。
[0007]本技术的另一个优势在于提供一种近眼显示光机和近眼显示设备，其中，在本技术的一个实施例中，所述近眼显示光机能够利用胶合棱镜的方式，灵活的调整耦出光线的方向及角度，以适配不同眼镜的外观需求，同时可有效地平衡系统的色差和像散。
[0008]本技术的另一个优势在于提供一种近眼显示光机和近眼显示设备，其中，在本技术的一个实施例中，所述近眼显示设备能够极大地增加模组的可调节空间，便于实现装配过程中的角度误差补偿及双目融合，具有良好的公差表现，便于量产。
[0009]本技术的另一个优势在于提供一种近眼显示光机和近眼显示设备，其中为了达到上述目的，在本技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本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近眼显示光机和近眼显示设备，同时还增加了所述近眼显示光机和近眼显示设备的实用性和可靠性。
[0010]为了实现本技术的上述至少一个优势或其他优点和目的，本技术提供了一种近眼显示光机，用于投射图像光至波导器件以进行近眼显示，所述近眼显示光机包括：
[0011]图像源组件；
[0012]成像组件，所述成像组件被设置于所述图像源组件的发光侧，用于调制经由所述图像源组件发射的图像光以成像；以及
[0013]偏转棱镜，所述偏转棱镜被可活动地设置于所述成像组件的成像侧，用于偏转经由所述成像组件调制的图像光，以调整该图像光的出射方向及角度而耦入该波导器件。
[0014]根据本申请的一个实施例，所述偏转棱镜具有平行于所述成像组件的出射方向的第一旋转轴线和垂直于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线，当所述偏转棱镜绕着所述第一旋转轴线转动时，所述偏转棱镜用于偏转从所述成像组件出射的图像光以改变图像主光线的出射方向；当所述偏转棱镜绕着所述第二旋转轴线转动时，所述偏转棱镜用于偏转从所述成像组件出射的图像光以改变图像主光线的出射角度。
[0015]根据本申请的一个实施例，所述偏转棱镜的所述第一旋转轴线重合于所述成像组件的出射光轴。
[0016]根据本申请的一个实施例，所述偏转棱镜包括沿着所述成像组件的出射光轴依次布设的第一角度棱镜和第二角度棱镜，所述第一角度棱镜胶合于所述第二角度棱镜，并且所述第一角度棱镜的折射率不同于所述第二角度棱镜的折射率。
[0017]根据本申请的一个实施例，所述图像源组件包括照明组件、中继组件以及显示芯片，所述中继组件位于所述照明组件和所述显示芯片之间的光路中，并且所述偏转棱镜的所述第二旋转轴线平行于所述显示芯片的显示面。
[0018]根据本申请的一个实施例，所述近眼显示光机进一步包括前置光阑，所述前置光阑被设置于所述偏转棱镜的出光侧。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述图像源组件包括照明组件、中继组件以及LCoS芯片，所述中继组件位于所述照明组件和所述LCoS芯片之间的光路中；所述成像组件包括起偏元件、偏振分光棱镜、成像镜组、相位延迟元件以及凹面反射镜，所述起偏元件位于所述偏振分光棱镜和所述中继组件之间的光路中，所述凹面反射镜和所述LCoS芯片位于所述偏振分光棱镜的相对两侧，所述成像镜组位于所述LCoS芯片和所述偏转棱镜之间的光路中，所述相位延迟元件位于所述偏振分光棱镜和所述凹面反射镜之间的光路中。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述成像镜组位于所述偏振分光棱镜和所述LCoS芯片之间的光路中，并且所述成像镜组的光轴与所述凹面反射镜的光轴共轴。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述成像镜组包括位于所述偏振分光棱镜和所述LCoS芯片之间光路中的第一成像透镜组和位于所述偏振分光棱镜和所述偏转棱镜之间光路中
的第二成像透镜组。
[0022]根据本申请的一个实施例，所述图像源组件包括照明组件、中继组件以及DMD芯片，所述中继组件位于所述照明组件和所述DMD芯片之间的光路中；所述成像组件为TIR式光学元件组或RTIR式光学元件组。
[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：
[0024]上述任一所述的近眼显示光机；和
[0025]波导器件，所述波导器件被设置于所述近眼显示光机的投光侧，用于将经由所述近眼显示光机投射的图像光传输至人眼以成像。
附图说明
[0026]图1是现有技术的近眼显示眼镜的结构示意图；
[0027]图2示出了现有技术的近眼显示眼镜中显示屏被平移前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.近眼显示光机，用于投射图像光至波导器件以进行近眼显示，其特征在于，所述近眼显示光机包括：图像源组件；成像组件，所述成像组件被设置于所述图像源组件的发光侧，用于调制经由所述图像源组件发射的图像光以成像；以及偏转棱镜，所述偏转棱镜被可活动地设置于所述成像组件的成像侧，用于偏转经由所述成像组件调制的图像光，以调整该图像光的出射方向及角度而耦入该波导器件。2.根据权利要求1所述的近眼显示光机，其特征在于，所述偏转棱镜具有平行于所述成像组件的出射方向的第一旋转轴线和垂直于所述第一旋转轴线的第二旋转轴线，当所述偏转棱镜绕着所述第一旋转轴线转动时，所述偏转棱镜用于偏转从所述成像组件出射的图像光以改变图像主光线的出射方向；当所述偏转棱镜绕着所述第二旋转轴线转动时，所述偏转棱镜用于偏转从所述成像组件出射的图像光以改变图像主光线的出射角度。3.根据权利要求2所述的近眼显示光机，其特征在于，所述偏转棱镜的所述第一旋转轴线重合于所述成像组件的出射光轴。4.根据权利要求1所述的近眼显示光机，其特征在于，所述偏转棱镜包括沿着所述成像组件的出射光轴依次布设的第一角度棱镜和第二角度棱镜，所述第一角度棱镜胶合于所述第二角度棱镜，并且所述第一角度棱镜的折射率不同于所述第二角度棱镜的折射率。5.根据权利要求2或3所述的近眼显示光机，其特征在于，所述图像源组件包括照明组件、中继组件以及显示芯片，所述中继组件位于所述照明组件和所述显示芯片之间的光路中，并且所述偏转棱镜的所述第二旋转轴线平行于所述显示芯片的显示面。6.根据权利要求1至4中任一所述的近眼显示光机，其特征在于，所述近眼显示光机...

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