一种可穿戴显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种可穿戴显示装置。该可穿戴显示装置包括：合色棱镜，合色棱镜包括第一入光面、第二入光面、第三入光面、第一反射膜、第二反射膜和与第三入光面相对的出光面；第一显示器；第二显示器；第三显示器；自由曲面棱镜，自由曲面棱镜包括入光侧和出光侧，出光面出射的成像光线包括第一颜色成像光线、第二颜色成像光线和第三颜色成像光线，成像光线射入入光侧，并从出光侧射出以形成图像，入光侧和/或出光侧的表面包括自由曲面。本发明专利技术实施例仅需一块自由曲面棱镜即可将经过合色棱镜合色的成像光线进行折射与反射，从而将成像光线调整到适合人眼观看的状态。大大降低了可穿戴显示装置的体积和重量，减小了显示图像畸变。畸变。畸变。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴显示装置


[0001]本专利技术实施例涉及可穿戴显示设备技术，尤其涉及一种可穿戴显示装置。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，增强现实(AR)和虚拟现实(VR)眼镜越来越受到人们欢迎。
[0003]然而，目前主流的AR或VR眼镜光学系统包括多层镜片。整体厚度及体积较大，这种过于厚重的眼镜设计影响随身佩戴的体验和效果。而光波导方案的眼镜制造工艺复杂，价格偏贵。且其存在的彩虹效应难以改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种可穿戴显示装置，用以缩减可穿戴显示装置的体积和重量。且能够提供较小的畸变及较大的眼动范围。
[0005]本专利技术实施例提供了一种可穿戴显示装置，包括：
[0006]合色棱镜，所述合色棱镜包括第一入光面、第二入光面、第三入光面、第一反射膜、第二反射膜和与所述第三入光面相对的出光面；
[0007]第一显示器，用于发射形成图像的第一颜色成像光线，所述第一显示器的出光侧与所述第一入光面相对设置；
[0008]第二显示器，用于发射形成所述图像的第二颜色成像光线，所述第二显示器的出光侧与所述第二入光面相对设置；
[0009]第三显示器，用于发射形成所述图像的第三颜色成像光线，所述第三显示器的出光侧与所述第三入光面相对设置；
[0010]所述第一颜色成像光线被所述第一反射膜反射，并由所述出光面出射；所述第二颜色成像光线被所述第二反射膜反射，并由所述出光面出射；所述第三颜色成像光线透过所述第一反射膜和所述第二反射膜，并由所述出光面出射；
[0011]自由曲面棱镜，所述自由曲面棱镜包括入光侧和出光侧，所述出光面出射的成像光线包括所述第一颜色成像光线、所述第二颜色成像光线和所述第三颜色成像光线，所述成像光线射入所述入光侧，并从所述出光侧射出以形成所述图像，所述入光侧和/或所述出光侧的表面包括自由曲面；
[0012]其中，所述第一颜色成像光线、所述第二颜色成像光线和所述第三颜色成像光线的颜色互不相同。
[0013]可选的，所述第一显示器与所述第一入光面的距离为第一距离，所述第二显示器与所述第二入光面的距离为第二距离，所述第三显示器与所述第三入光面的距离为第三距离，所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离互不相等。
[0014]可选的，所述第一颜色成像光线、所述第二颜色成像光线和所述第三颜色成像光线的颜色包括红色、绿色和蓝色。
[0015]可选的，所述入光侧的表面包括非球面，所述出光侧的表面包括所述自由曲面。
[0016]可选的，所述自由曲面的面型矢高为：
[0017][0018][0019]其中，c为曲率，k为圆锥系数，x为所述自由曲面所在的平面直角坐标系的x轴位置，y为所述自由曲面所在的所述平面直角坐标系的y轴位置，A
i
为第i项扩展多项式E
i
的系数，N为级数中多项式系数的总数。
[0020]可选的，所述自由曲面棱镜还包括侧壁，所述成像光线在所述侧壁发生全反射。
[0021]可选的，所述入光侧的表面设有增透膜。
[0022]可选的，所述出光侧的表面设有半反半透膜。
[0023]可选的，所述侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；所述第一侧壁和所述第三侧壁平行，所述第二侧壁和所述第四侧壁平行。
[0024]可选的，所述侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；所述第一侧壁和所述第三侧壁相对设置，所述第一侧壁和所述第三侧壁的曲率一致。
[0025]本专利技术实施例通过设置合色棱镜，合色棱镜包括第一入光面、第二入光面、第三入光面、第一反射膜、第二反射膜和与第三入光面相对的出光面；第一显示器，用于发射形成图像的第一颜色成像光线，第一显示器的出光侧与第一入光面相对设置；第二显示器，用于发射形成图像的第二颜色成像光线，第二显示器的出光侧与第二入光面相对设置；第三显示器，用于发射形成图像的第三颜色成像光线，第三显示器的出光侧与第三入光面相对设置；第一颜色成像光线被第一反射膜反射，并由出光面出射；第二颜色成像光线被第二反射膜反射，并由出光面出射；第三颜色成像光线透过第一反射膜和第二反射膜，并由出光面出射；自由曲面棱镜，自由曲面棱镜包括入光侧和出光侧，出光面出射的成像光线包括第一颜色成像光线、第二颜色成像光线和第三颜色成像光线，成像光线射入入光侧，并从出光侧射出以形成图像，入光侧和/或出光侧的表面包括自由曲面；其中，第一颜色成像光线、第二颜色成像光线和第三颜色成像光线的颜色互不相同。仅需一块自由曲面棱镜即可将经过合色棱镜合色的成像光线进行折射与反射，从而将成像光线调整到适合人眼观看的状态。大大降低了可穿戴显示装置的体积和重量。且本专利技术实施例利用了自由曲面优异的调节离轴像差能力和畸变较小的特性，因此能够在维持20
°
视场角的情况下，减小显示图像畸变。增大眼动范围，提升使用效果。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种可穿戴显示装置的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的一种合色棱镜的光路示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的一种显示器与合色棱镜的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的一种自由曲面棱镜的结构示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的另一种自由曲面棱镜的结构示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例提供的又一种自由曲面棱镜的结构示意图；
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种可穿戴显示装置的结构示意图，参见图1。本专利技术实施例提供了一种可穿戴显示装置，其中包括：
[0034]合色棱镜1，合色棱镜1包括第一入光面、第二入光面、第三入光面、第一反射膜11、第二反射膜12和与第三入光面相对的出光面。
[0035]第一显示器2，用于发射形成图像的第一颜色成像光线，第一显示器2的出光侧与第一入光面相对设置。
[0036]第二显示器3，用于发射形成图像的第二颜色成像光线，第二显示器3的出光侧与第二入光面相对设置。
[0037]第三显示器4，用于发射形成图像的第三颜色成像光线，第三显示器4的出光侧与第三入光面相对设置。
[0038]第一颜色成像光线被第一反射膜11反射，并由出光面出射；第二颜色成像光线被第二反射膜12反射，并由出光面出射；第三颜色成像光线透过第一反射膜11和第二反射膜12，并由出光面出射。
[0039]自由曲面棱镜5，自由曲面棱镜5包括入光侧和出光侧，出光面出射的成像光线包括第一颜色成像光线、第二颜色成像光线和第三颜色成像光线，成像光线射入入光侧，并从出光侧射出以形成图像，入光侧和/或出光侧的表面包括自由曲面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴显示装置，其特征在于，包括：合色棱镜，所述合色棱镜包括第一入光面、第二入光面、第三入光面、第一反射膜、第二反射膜和与所述第三入光面相对的出光面；第一显示器，用于发射形成图像的第一颜色成像光线，所述第一显示器的出光侧与所述第一入光面相对设置；第二显示器，用于发射形成所述图像的第二颜色成像光线，所述第二显示器的出光侧与所述第二入光面相对设置；第三显示器，用于发射形成所述图像的第三颜色成像光线，所述第三显示器的出光侧与所述第三入光面相对设置；所述第一颜色成像光线被所述第一反射膜反射，并由所述出光面出射；所述第二颜色成像光线被所述第二反射膜反射，并由所述出光面出射；所述第三颜色成像光线透过所述第一反射膜和所述第二反射膜，并由所述出光面出射；自由曲面棱镜，所述自由曲面棱镜包括入光侧和出光侧，所述出光面出射的成像光线包括所述第一颜色成像光线、所述第二颜色成像光线和所述第三颜色成像光线，所述成像光线射入所述入光侧，并从所述出光侧射出以形成所述图像，所述入光侧和/或所述出光侧的表面包括自由曲面；其中，所述第一颜色成像光线、所述第二颜色成像光线和所述第三颜色成像光线的颜色互不相同。2.根据权利要求1所述的可穿戴显示装置，其特征在于，所述第一显示器与所述第一入光面的距离为第一距离，所述第二显示器与所述第二入光面的距离为第二距离，所述第三显示器与所述第三入光面的距离为第三距离，所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离互不相等。3.根据权利要求1所述的可穿戴...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫，刘威，
申请(专利权)人：极瞳科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：