改善近眼显示器的鬼像的方法和近眼显示器技术

本发明专利技术提供了一种改善近眼显示器的鬼像的方法和近眼显示器。改善近眼显示器的鬼像的方法，包括如下步骤：步骤S1：获取微投光机，根据微投光机的视场角得到微投光机入射至光波导结构后反射的鬼像光线能够避让微投光机所需的偏转角度θ；步骤S2：根据偏转角度θ得到放置于微投光机的出光侧的楔形棱镜的顶角α；步骤S3：根据楔形棱镜的顶角α得到楔形棱镜的厚度，然后得到能够将微投光机发射的光实现偏转角度θ的楔形棱镜。本发明专利技术解决了现有技术中的近眼显示器存在鬼像改善困难的问题。的近眼显示器存在鬼像改善困难的问题。的近眼显示器存在鬼像改善困难的问题。

【技术实现步骤摘要】
改善近眼显示器的鬼像的方法和近眼显示器


[0001]本专利技术涉及近眼显示设备
，具体而言，涉及一种改善近眼显示器的鬼像的方法和近眼显示器。

技术介绍

[0002]随着光学显示设备领域的不断发展和进步，近眼显示领域逐渐受到大众的关注。在近眼显示器方面，现有的近眼显示器一般包括一个微投光机和一个光波导结构，微投光机发射的光射入光波导结构中，经过光波导结构的传输，最终到人眼中进行成像显示。近眼显示器的最终成像效果是整体性能的关键，但是目前普遍的近眼显示器的鬼像较为严重，导致最终成像效果差。
[0003]近眼显示器中的成像系统的鬼像主要是成像透镜间的反射光线和由光栅面的零级反射光线造成的(分别附图2中的鬼像光线1和鬼像光线2)，目前常用以下两种方式来改善鬼像(见附图3)：一种是让成像光线尽可能多得透过成像元件，减少反射光的比例，一般利用增透膜层减少反射光线在微投光机的成像系统的比例，但并不能有效改善光波导结构表面光栅的反射光线；另一种是增大造成鬼像的反射光线角度，让其偏离出成像元件或使其所造成的鬼像不处于成像观察范围内，这样通过倾斜微投光机(见附图4)，以调整微投光机与光波导结构之间的角度关系来偏转光栅面反射光线的传播方向，使其不进入微投光机进行二次成像，这种方式能够有效改善光栅面反射引起的鬼像，但有以下几个缺点：一个是影响整机外形设计；另一个是增大微投光机和光波导结构之间的组装、测试难度。
[0004]也就是说，现有技术中的近眼显示器存在鬼像改善困难的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种改善近眼显示器的鬼像的方法和近眼显示器，以解决现有技术中的近眼显示器存在鬼像改善困难的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种改善近眼显示器的鬼像的方法，包括如下步骤：步骤S1：获取微投光机，根据微投光机的视场角得到微投光机入射至光波导结构后反射的鬼像光线能够避让微投光机所需的偏转角度θ；步骤S2：根据偏转角度θ得到放置于微投光机的出光侧的楔形棱镜的顶角α；步骤S3：根据楔形棱镜的顶角α得到楔形棱镜的厚度，然后得到能够将微投光机发射的光实现偏转角度θ的楔形棱镜。
[0007]进一步地，改善近眼显示器的鬼像的方法还包括位于步骤S3后的步骤S4：调整楔形棱镜位于微投光机和光波导结构之间的位置，以使楔形棱镜能够实现偏转角度θ。
[0008]进一步地，在步骤S4中，调整楔形棱镜的入光面与微投光机的出瞳位置重合；或者调整楔形棱镜位于微投光机与微投光机的出瞳位置之间；或者调整楔形棱镜位于微投光机的出瞳位置与光波导结构之间。
[0009]进一步地，改善近眼显示器的鬼像的方法还包括位于步骤S4后的验证步骤S5，验证步骤S5包括：步骤S51：点亮微投光机，获取测试相机并放置于镜目距位置处，计算第一鬼
像强度I0；步骤S52：将楔形棱镜移走，将微投光机和光波导结构恢复初始位置，点亮微投光机，将测试相机放置于镜目距位置处，计算第二鬼像强度I1；步骤S53：若第一鬼像强度I0小于第二鬼像强度I1，则证明鬼像被减弱。
[0010]进一步地，在步骤S2中，微投光机的视场角FOV包括水平方向的视场角HFOV和垂直方向的视场角VFOV，偏转角度θ＝min[HFOV，VFOV]/2。
[0011]进一步地，在步骤S3中，偏转角度θ、楔形棱镜的折射率n和楔形棱镜的顶角α之间满足：θ＝(n
‑
1)*α。
[0012]进一步地，在步骤S3中，调整楔形棱镜的折射率n在大于等于1.3且小于等于2.1的范围内。
[0013]进一步地，在步骤S3中，调整楔形棱镜的厚度在大于等于0.2mm且小于等于4mm的范围内。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种近眼显示器，近眼显示器为上述的近眼显示器，近眼显示器包括微投光机和沿微投光机的出光方向顺次设置的楔形棱镜和光波导结构，楔形棱镜具有顶角α，楔形棱镜能够将微投光机发射的光进行偏转，从而使得经光波导结构后反射的鬼像光线避让微投光机。
[0015]进一步地，楔形棱镜包括入光面、出光面、第一侧面和第二侧面，入光面的一侧通过第一侧面与出光面的一侧连接，入光面的另一侧通过第二侧面与出光面的另一侧连接，第一侧面和第二侧面平行设置，出光面与第二侧面连接的一侧朝向靠近入光面的方向倾斜，出光面与第二侧面之间的夹角为楔形棱镜的顶角α。
[0016]应用本专利技术的技术方案，改善近眼显示器的鬼像的方法包括如下步骤：步骤S1：获取微投光机，根据微投光机的视场角得到微投光机入射至光波导结构后反射的鬼像光线能够避让微投光机所需的偏转角度θ；步骤S2：根据偏转角度θ得到放置于微投光机的出光侧的楔形棱镜的顶角α；步骤S3：根据楔形棱镜的顶角α得到楔形棱镜的厚度，然后得到能够将微投光机发射的光实现偏转角度θ的楔形棱镜。
[0017]通过调整楔形棱镜的顶角α和厚度从而匹配鬼像光线能够避让微投光机所需的偏转角度θ，有利于保证鬼像光线避让微投光机的准确度，进而保证光波导结构表面反射的鬼像光线不会进入微投光机内参与二次成像形成鬼像，从而降低鬼像，保证光波导结构的最终成像品质。相较于直接倾斜设置微投光机方法，本申请利用楔形棱镜的顶角α来决定微投光机耦出光线的偏转角度θ，在模组组装和校准过程中，不需要调整微投光机角度和位置，不需要使用带角度的结构件，降低模组组装、测试的难度，同时保证近眼显示器整机ID设计灵活度高，可以保持微投光机和光波导结构的相对位置关系；在近眼显示器的光学系统中，楔形棱镜也可以作为一个活动元件，在组装过程中用于双目合像的校准，降低工艺复杂性。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了本专利技术的一个可选实施例的改善近眼显示器的鬼像的方法的流程图；
[0020]图2示出了现有技术中的近眼显示器中鬼像的来源的示意图；
[0021]图3示出了现有技术中的近眼显示器改善鬼像的示意图；
[0022]图4示出了现有技术中的近眼显示器采用倾斜微投光机改善鬼像的示意图；
[0023]图5示出了本专利技术的一个可选实施例的近眼显示器的结构示意图；
[0024]图6示出了本专利技术的近眼显示器中的楔形棱镜的三种位置的示意图；
[0025]图7示出了本专利技术的近眼显示器与现有技术的光路对比图；
[0026]图8示出了本专利技术的改善近眼显示器的鬼像的方法在验证步骤S5的状态图。
[0027]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0028]10、微投光机；11、出瞳位置；20、楔形棱镜；21、入光面；22、出光面；23、第一侧面；24、第二侧面；30、光波导结构；31、波导片；32、耦入光栅；33、耦出光栅；34、保护玻璃；40、测试相机。
具体实施方式
[0029]需要说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善近眼显示器的鬼像的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：获取微投光机(10)，根据所述微投光机(10)的视场角得到所述微投光机(10)入射至光波导结构(30)后反射的鬼像光线能够避让所述微投光机(10)所需的偏转角度θ；步骤S2：根据所述偏转角度θ得到放置于所述微投光机(10)的出光侧的楔形棱镜(20)的顶角α；步骤S3：根据所述楔形棱镜(20)的顶角α得到所述楔形棱镜(20)的厚度，然后得到能够将所述微投光机(10)发射的光实现所述偏转角度θ的楔形棱镜(20)。2.根据权利要求1所述的改善近眼显示器的鬼像的方法，其特征在于，所述改善近眼显示器的鬼像的方法还包括位于步骤S3后的步骤S4：调整所述楔形棱镜(20)位于所述微投光机(10)和所述光波导结构(30)之间的位置，以使所述楔形棱镜(20)能够实现所述偏转角度θ。3.根据权利要求2所述的改善近眼显示器的鬼像的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，调整所述楔形棱镜(20)的入光面(21)与所述微投光机(10)的出瞳位置(11)重合；或者调整所述楔形棱镜(20)位于所述微投光机(10)与所述微投光机(10)的出瞳位置(11)之间；或者调整所述楔形棱镜(20)位于所述微投光机(10)的出瞳位置(11)与所述光波导结构(30)之间。4.根据权利要求2所述的改善近眼显示器的鬼像的方法，其特征在于，所述改善近眼显示器的鬼像的方法还包括位于步骤S4后的验证步骤S5，所述验证步骤S5包括：步骤S51：点亮所述微投光机(10)，获取测试相机(40)并放置于镜目距位置处，计算第一鬼像强度I0；步骤S52：将所述楔形棱镜(20)移走，将所述微投光机(10)和所述光波导结构(30)恢复初始位置，点亮所述微投光机(10)，将所述测试相机(40)放置于镜目距位置处，计算第二鬼像强度I1；步骤S53：若所述第一鬼像强度I0小于所述第二鬼像强度I1，则证明鬼像被减弱。5.根据权利要求1所述的改...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰顺，高一峰，沈健，陈远，
申请(专利权)人：舜宇奥来半导体光电上海有限公司，
类型：发明
国别省市：