頭戴式可視設備hmd波導光學系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頭戴式可視設備HMD波導光學系統，包括：顯示器、反射鏡、準直透鏡；其中：顯示器用于發出光；反射鏡用于將顯示器發出的光反射至準直透鏡；準直透鏡用于對反射鏡反射的光進行準直，準直后的光進入人眼。該HMD波導光學系統采用了反射鏡使光路轉折，相對于現有采用波導技術的方案，結構非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場；并且相對于半反半透的結構棱鏡結構，光學效率有很大提升，進入人眼的光能量增加，亮度增大，故對于顯示器亮度的要求相對降低。
【專利說明】
頭戴式可視設備HMD波導光學系統
技術領域
[0001 ] 本實用新型涉及頭戴式可視設備技術領域，尤其涉及HMD(Head Mount Display,頭戴式可視設備)波導光學系統。
【背景技術】
[0002]隨著技術的進步和發展，HMD越來越受到人們的關注。通過HMD可以使現實和虛擬世界進行很好的融合。由于HMD的體積和重量問題，HMD的產品主要用于軍事，而民用市場沒有很好的市場反應。為了解決體積和重量的問題，很多技術采用了波導技術，所有的光源元件和微顯示元件都結合得比較緊密，在眼睛前面只有一塊玻璃或者類似材料的半透明鏡片，但是在鏡片的旁邊仍然可以看出有很大的光學系統。
[0003]例如圖1給出了其中一種解決方案，如圖1所示，該方案采用了半反半透的結構棱鏡結構，采用的顯示芯片101是LC0S(Liquid Crystal on Silicon，液晶附娃)。光從光源102出射，經三角棱鏡103-1、103-2入射到顯示芯片101的LCOS面板上，經過LCOS面板的反射，入射到偏振分光器104上，偏振分光器104把光反射進入到方形玻璃棱鏡105內，然后經三角棱鏡106-2直接入射在偏振分光器107的反射面上，為了保證整個產品的穿透性，此反射面的反射率要低于100 %，假如反射率為50 %，有50 %的光直接反射出去，有50 %的光繼續前行經三角棱鏡106-1到反射鏡108，反射鏡108是有弧度的，使入射到它上面的光變成平行光反射出去，再次經過偏振分光器107的反射面反射，進入到人眼109，進入到人眼109的能量只有25%;另外25%的能量會透過偏振分光器107的反射面一直前行，從三角棱鏡103-1出去。此結構適合LC0S，而不適合0LED(0rganic Light-Emitting D1de，有機發光二極管)和AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display，主動矩陣液晶顯不器)。并且該穿透式方案需要亮度較高的顯示芯片。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型實施例提供一種HMD波導光學系統，用以簡化HMD波導光學系統結構并提升光學效率，該HMD波導光學系統包括:
[0005]顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中:
[0006]顯示器101用于發出光；
[0007]反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103;
[0008]準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直，準直后的光進入人眼104。
[0009]—個實施例中，顯示器101采用有機發光二極管OLED或液晶顯示器IXD。
[00?0] —個實施例中，反射鏡102相對于顯不器101發出的光方向傾斜設置，且反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間的夾角β在115°?135°的范圍內。
[0011]—個實施例中，反射鏡102的反射面由蒸鍍銀、招或介質膜形成。
[0012]—個實施例中，反射鏡102的反射面由貼敷反射片形成。
[0013]—個實施例中，準直透鏡103還用于對反射鏡102反射的光進行放大。[OOM] —個實施例中，準直透鏡103的曲面形狀根據反射鏡102與顯不器101發出的光方向之間的夾角β、以及準直透鏡103的光學參數確定。
[0015]本實用新型實施例的HMD波導光學系統包括顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中，顯示器101用于發出光，反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103，準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直，準直后的光進入人眼；該HMD波導光學系統采用了反射鏡102使光路轉折，相對于現有采用波導技術的方案，結構非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結構棱鏡結構，光學效率有很大提升，進入人眼的光能量增加，亮度增大，故對于顯示器101亮度的要求相對降低。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0017]圖1為現有技術中半反半透的結構棱鏡結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例中HMD波導光學系統示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0020]本實用新型實施例利用全反射原理設計了一款非穿透式的HMD波導光學系統，如圖2所示，該HMD波導光學系統包括:
[0021]顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中:
[0022]顯示器101用于發出光；
[0023]反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103;
[0024]準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直，準直后的光進入人眼104。
[0025]具體實施時，顯示器101采用自主發光的顯示器，例如可以采用OLED或IXD(LiquidCrystal Display，液晶顯示器)，其中LCD可以采用AMLCD。
[0026]具體實施時，反射鏡102相對于顯示器101發出的光方向傾斜設置，以此使光路轉折。再如圖1所示，反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間存在一夾角β，實施例中該夾角β可以在115°?135°的范圍內。
[0027]具體實施時，反射鏡102的反射面可以利用多種方式形式。例如，反射鏡102的反射面可以由蒸鍍銀、鋁或介質膜形成。又如，反射鏡102的反射面可以由貼敷反射片形成，如在反射鏡102外部貼敷反射片。
[0028]由于本實用新型實施例的HMD波導光學系統采用反射鏡102使光路轉折，整個產品采用了非穿透式的結構，因此反射鏡102反射面的反射率可以比現有半反半透的結構棱鏡結構要高，甚至可以達到100%。即使反射鏡102反射面的反射率設為50% (同現有半反半透的結構棱鏡結構)，進入到人眼的光能量也比半反半透的結構棱鏡結構要大。因相對于現有半反半透的結構棱鏡結構，本實用新型實施例的HMD波導光學系統光學效率有很大提升，進入人眼的光能量增加，亮度增大。
[0029]具體實施時，準直透鏡103除用于對反射鏡102反射的光進行準直外，還可以用于對反射鏡102反射的光進行放大，使人眼能夠觀察到放大后的圖像。
[0030]具體實施時，準直透鏡103的曲面形狀可以根據反射鏡102與顯示器101發出的光方向之間的夾角β、以及準直透鏡103的光學參數確定。實施例中可以采用一般曲面，也可以采用復雜的自由曲面。
[0031]綜上所述，本實用新型實施例的HMD波導光學系統包括顯示器101、反射鏡102、準直透鏡103;其中，顯示器101用于發出光，反射鏡102用于將顯示器101發出的光反射至準直透鏡103，準直透鏡103用于對反射鏡102反射的光進行準直，準直后的光進入人眼；該HMD波導光學系統采用了反射鏡102使光路轉折，相對于現有采用波導技術的方案，結構非常簡單，體積小重量輕，可以很好地推廣至民用市場;并且相對于半反半透的結構棱鏡結構，光學效率有很大提升，進入人眼的光能量增加，亮度增大，故對于顯示器101亮度的要求相對降低。
[0032]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種頭戴式可視設備HMD波導光學系統，其特征在于，包括:顯示器(101)、反射鏡(102)、準直透鏡(103);其中: 顯示器(101)用于發出光； 反射鏡(102)用于將顯示器(101)發出的光反射至準直透鏡(103); 準直透鏡(103)用于對反射鏡(102)反射的光進行準直，準直后的光進入人眼(104)。2.如權利要求1所述的HMD波導光學系統，其特征在于，顯示器(101)采用有機發光二極管OLED或液晶顯示器IXD。3.如權利要求1所述的HMD波導光學系統，其特征在于，反射鏡(102)相對于顯示器(101)發出的光方向傾斜設置，且反射鏡(102)與顯示器(101)發出的光方向之間的夾角β在115°?135°的范圍內。4.如權利要求1所述的HMD波導光學系統，其特征在于，反射鏡(102)的反射面由蒸鍍銀、鋁或介質膜形成。5.如權利要求1所述的HMD波導光學系統，其特征在于，反射鏡(102)的反射面由貼敷反射片形成。6.如權利要求1所述的HMD波導光學系統，其特征在于，準直透鏡(103)還用于對反射鏡(102)反射的光進行放大。7.如權利要求1至6任一項所述的HMD波導光學系統，其特征在于，準直透鏡(103)的曲面形狀根據反射鏡(102)與顯示器(101)發出的光方向之間的夾角β、以及準直透鏡(103)的光學參數確定。
【文檔編號】G02B27/01GK205539720SQ201620227147
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】吳斐
【申請人】北京亮亮視野科技有限公司