一种轻量化近眼显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种轻量化近眼显示装置，包括：第一成像棱镜单元，包括第一棱镜和膜系单元，第一棱镜具有第一光学面

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化近眼显示装置


[0001]本技术属于近眼显示
，具体涉及一种轻量化近眼显示装置
。

技术介绍

[0002]AR
显示技术，即虚拟现实显示技术，是通过光学元件实现虚拟和显示图像的叠加显示
。
在现代
AR
产品中重量和厚度是产品力的一个重要体现，因此如何保证较好显示质量的情况下，使产品更加的轻薄化是目前迫切要面对的问题
。
[0003]目前市场上一种光学方案是基于全反射棱镜对图像发出的光线进行传导，配合屈光透镜来实现近眼显示，如包括图像源
、
第一三棱镜
、
第二三棱镜
、
第一透镜，图像源输出的投影光线入射到第一三棱镜内，并发生多次反射后再入射至第一透镜内，经第一透镜反射后依次透过第一三棱镜和第二三棱镜入射至人眼
。
该方案的问题在于采用多个棱镜使得重量较重同时厚度也较大，与
AR
眼镜追求的轻薄化还有差距，且无法矫正人眼看外界产生的像差
。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对上述问题，提出一种轻量化近眼显示装置，能够实现装置整体的小型轻量化，提高用户的使用舒适度和体验感
。
[0005]为实现上述目的，本技术所采取的技术方案为：
[0006]本技术提出的一种轻量化近眼显示装置，包括显示像源
、
第一成像棱镜单元
、
第一成像透镜单元
、
补偿透镜单元和第二成像棱镜单元，其中：
[0007]第一成像棱镜单元，包括第一棱镜和膜系单元，第一棱镜具有第一光学面
、
第二光学面和第三光学面，膜系单元位于第一棱镜和第二成像棱镜单元之间；
[0008]显示像源，靠近第一棱镜的第三光学面设置，并用于提供成像光线；
[0009]第一成像透镜单元，靠近第一棱镜的第一光学面设置，且背离第一成像棱镜单元的一侧设有第一半透半反膜；
[0010]补偿透镜单元，靠近第一半透半反膜设置，且补偿透镜单元的焦距与第一成像透镜单元的焦距具有相反取值；
[0011]第二成像棱镜单元，靠近第一棱镜的第二光学面设置，包括至少一个菲涅尔透镜；
[0012]显示像源发出的成像光线通过第一棱镜的第三光学面进入第一棱镜，依次经过第一棱镜的第一光学面进行第一次反射
、
第一棱镜的第二光学面进行第二次反射，再由第一棱镜的第一光学面透射进入第一成像透镜单元，通过第一半透半反膜进行第三次反射，然后依次透过第一成像棱镜单元和第二成像棱镜单元入射至人眼
。
[0013]优选地，第一棱镜的第一光学面和第二光学面之间的夹角为
15
°
～
35
°
。
[0014]优选地，膜系单元包括第二半透半反膜
、
反射式偏振膜
、1/4
波片和吸收式偏振膜至少其一
。
[0015]优选地，各半透半反膜的透反比为
1:9
～
9:1。
[0016]优选地，第一成像透镜单元的焦距
f1
满足
10mm≤f1≤25mm。
[0017]优选地，第一成像棱镜单元和第一成像透镜单元的空气间隔为
0.01mm
～
1.0mm。
[0018]优选地，显示像源还相对第一成像棱镜单元移动进行屈光度调节
。
[0019]优选地，显示像源和第一成像棱镜单元之间还设有第二成像透镜单元，第二成像透镜单元的焦距
f2
满足
f2≥50mm
或
f2≤
‑
50mm。
[0020]优选地，显示像源和第二成像透镜单元还相对第一成像棱镜单元同步移动进行屈光度调节
。
[0021]优选地，第一成像透镜单元为曲面透镜，且靠近第一棱镜的镜面的曲率半径
R11
满足
R11≥100mm
或
R11≤
‑
100mm
，背离第一棱镜的镜面的曲率半径
R12
满足
40mm≤R12≤80mm
，折射率为
1.45
～
1.90
，阿贝数为
35.0
～
85.0。
[0022]优选地，第二成像棱镜单元包括一个菲涅尔透镜，菲涅尔透镜中相邻两个齿的齿底连线与对应齿宽方向之间的夹角为
15
°
～
35
°
，菲涅尔透镜的齿宽大于等于
0.1mm
，菲涅尔透镜的齿的拔模角度为
60
°
～
120
°
，且菲涅尔透镜与第一棱镜的折射率均为
1.45
～
1.75
，阿贝数均为
18.0
～
60.0。
[0023]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0024]该近眼显示装置包括显示像源
、
第一成像棱镜单元
、
第一成像透镜单元
、
补偿透镜单元和第二成像棱镜单元，基于棱镜全反射架构，使显示像源发出的成像光线入射到第一成像棱镜单元后进行了两次反射，实现光路折叠，在保证成像光线足够光程的基础上，既避免过多次数的反射使第一成像棱镜单元体积过大，从而导致近眼显示装置整体体积增大的问题，又有利于实现轻薄化；并通过将第二成像棱镜单元设计为全部或部分为菲涅尔透镜，在保证光路不变
、
性能不变的同时进一步减轻该近眼显示装置的整体重量，也可以使该近眼显示装置的底部更薄；此外，通过补偿透镜单元进行像差校正，其焦距与第一成像透镜单元的焦距具有相反取值，以矫正人眼看外界透过第一成像透镜单元产生的像差，保证人眼看到外界的像差足够小，该装置相对现有技术保证成像光路完全等效的情况下，整体重量减轻
20
％左右，底部厚度大大减小，如本申请近眼显示装置整体重量为
6.5g
，厚度约
3.8mm
，减轻前重量约
8g
，厚度约
8.7mm
，整体更加接近眼镜形态，提高用户的使用舒适度
、
体验感和美观性
。
附图说明
[0025]图1为本技术轻量化近眼显示装置的结构示意图；
[0026]图2为本技术第二成像棱镜单元的结构示意图；
[0027]图3为本技术第二成像棱镜单元的局部
I
放大图
。
[0028]附图标记说明：
1、
显示像源；
2、
第一成像棱镜单元；
3、
成像透镜单元；
4、
补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种轻量化近眼显示装置，其特征在于：所述轻量化近眼显示装置包括显示像源
(1)、
第一成像棱镜单元
(2)、
第一成像透镜单元
(3)、
补偿透镜单元
(4)
和第二成像棱镜单元
(5)
，其中：所述第一成像棱镜单元
(2)
，包括第一棱镜和膜系单元，所述第一棱镜具有第一光学面
(21)、
第二光学面
(22)
和第三光学面
(23)
，所述膜系单元位于所述第一棱镜和第二成像棱镜单元
(5)
之间；所述显示像源
(1)
，靠近所述第一棱镜的第三光学面
(23)
设置，并用于提供成像光线；所述第一成像透镜单元
(3)
，靠近所述第一棱镜的第一光学面
(21)
设置，且背离所述第一成像棱镜单元
(2)
的一侧设有第一半透半反膜；所述补偿透镜单元
(4)
，靠近所述第一半透半反膜设置，且所述补偿透镜单元
(4)
的焦距与所述第一成像透镜单元
(3)
的焦距具有相反取值；所述第二成像棱镜单元
(5)
，靠近所述第一棱镜的第二光学面
(22)
设置，包括至少一个菲涅尔透镜；所述显示像源
(1)
发出的成像光线通过所述第一棱镜的第三光学面
(23)
进入所述第一棱镜，依次经过所述第一棱镜的第一光学面
(21)
进行第一次反射
、
第一棱镜的第二光学面
(22)
进行第二次反射，再由所述第一棱镜的第一光学面
(21)
透射进入所述第一成像透镜单元
(3)
，通过所述第一半透半反膜进行第三次反射，然后依次透过所述第一成像棱镜单元
(2)
和第二成像棱镜单元
(5)
入射至人眼
。2.
如权利要求1所述的轻量化近眼显示装置，其特征在于：所述第一棱镜的第一光学面
(21)
和第二光学面
(22)
之间的夹角为
15
°
～
35
°
。3.
如权利要求1所述的轻量化近眼显示装置，其特征在于：所述膜系单元包括第二半透半反膜
、
反射式偏振膜
、1/4
波片和吸收式偏振膜至少其一
。4.
如权利要求3所述的轻量化近眼显示装置，其特征在于：各所述半透半反膜的透反比为
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【专利技术属性】
技术研发人员：江超群，陈朋波，杜晖，夏傑，
申请(专利权)人：杭州灵伴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：