CN107229118A - 头戴式可视设备hmd波导光学*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种头戴式可视设备HMD波导光学***，包括：显示器、反射镜、准直透镜；其中：显示器用于发出光；反射镜用于将显示器发出的光反射至准直透镜；准直透镜用于对反射镜反射的光进行准直，准直后的光进入人眼。该HMD波导光学***采用了反射镜使光路转折，相对于现有采用波导技术的方案，结构非常简单，体积小重量轻，可以很好地推广至民用市场；并且相对于半反半透的结构棱镜结构，光学效率有很大提升，进入人眼的光能量增加，亮度增大，故对于显示器亮度的要求相对降低。
Description
技术领域
本发明涉及头戴式可视设备技术领域，尤其涉及HMD(Head Mount Display，头戴式可视设备)波导光学***。
背景技术
随着技术的进步和发展，HMD越来越受到人们的关注。通过HMD可以使现实和虚拟世界进行很好的融合。由于HMD的体积和重量问题，HMD的产品主要用于军事，而民用市场没有很好的市场反应。为了解决体积和重量的问题，很多技术采用了波导技术，所有的光源元件和微显示元件都结合得比较紧密，在眼睛前面只有一块玻璃或者类似材料的半透明镜片，但是在镜片的旁边仍然可以看出有很大的光学***。
例如图1给出了其中一种解决方案，如图1所示，该方案采用了半反半透的结构棱镜结构，采用的显示芯片101是LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)。光从光源102出射，经三角棱镜103-1、103-2入射到显示芯片101的LCOS面板上，经过LCOS面板的反射，入射到偏振分光器104上，偏振分光器104把光反射进入到方形玻璃棱镜105内，然后经三角棱镜106-2直接入射在偏振分光器107的反射面上，为了保证整个产品的穿透性，此反射面的反射率要低于100％，假如反射率为50％，有50％的光直接反射出去，有50％的光继续前行经三角棱镜106-1到反射镜108，反射镜108是有弧度的，使入射到它上面的光变成平行光反射出去，再次经过偏振分光器107的反射面反射，进入到人眼109，进入到人眼109的能量只有25％；另外25％的能量会透过偏振分光器107的反射面一直前行，从三角棱镜103-1出去。此结构适合LCOS，而不适合OLED(Organic Light-EmittingDiode，有机发光二极管)和AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display，主动矩阵液晶显示器)。并且该穿透式方案需要亮度较高的显示芯片。
发明内容
本发明实施例提供一种HMD波导光学***，用以简化HMD波导光学***结构并提升光学效率，该HMD波导光学***包括：
显示器101、反射镜102、准直透镜103；其中：
显示器101用于发出光；
反射镜102用于将显示器101发出的光反射至准直透镜103；
准直透镜103用于对反射镜102反射的光进行准直，准直后的光进入人眼104。
一个实施例中，显示器101采用有机发光二极管OLED或液晶显示器LCD。
一个实施例中，反射镜102相对于显示器101发出的光方向倾斜设置，且反射镜102与显示器101发出的光方向之间的夹角β在115°～135°的范围内。
一个实施例中，反射镜102的反射面由蒸镀银、铝或介质膜形成。
一个实施例中，反射镜102的反射面由贴敷反射片形成。
一个实施例中，准直透镜103还用于对反射镜102反射的光进行放大。
一个实施例中，准直透镜103的曲面形状根据反射镜102与显示器101发出的光方向之间的夹角β、以及准直透镜103的光学参数确定。
本发明实施例的HMD波导光学***包括显示器101、反射镜102、准直透镜103；其中，显示器101用于发出光，反射镜102用于将显示器101发出的光反射至准直透镜103，准直透镜103用于对反射镜102反射的光进行准直，准直后的光进入人眼；该HMD波导光学***采用了反射镜102使光路转折，相对于现有采用波导技术的方案，结构非常简单，体积小重量轻，可以很好地推广至民用市场；并且相对于半反半透的结构棱镜结构，光学效率有很大提升，进入人眼的光能量增加，亮度增大，故对于显示器101亮度的要求相对降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中半反半透的结构棱镜结构示意图；
图2为本发明实施例中HMD波导光学***示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例利用全反射原理设计了一款非穿透式的HMD波导光学***，如图2所示，该HMD波导光学***包括：
显示器101、反射镜102、准直透镜103；其中：
显示器101用于发出光；
反射镜102用于将显示器101发出的光反射至准直透镜103；
准直透镜103用于对反射镜102反射的光进行准直，准直后的光进入人眼104。
具体实施时，显示器101采用自主发光的显示器，例如可以采用OLED或LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)，其中LCD可以采用AMLCD。
具体实施时，反射镜102相对于显示器101发出的光方向倾斜设置，以此使光路转折。再如图1所示，反射镜102与显示器101发出的光方向之间存在一夹角β，实施例中该夹角β可以在115°～135°的范围内。
具体实施时，反射镜102的反射面可以利用多种方式形式。例如，反射镜102的反射面可以由蒸镀银、铝或介质膜形成。又如，反射镜102的反射面可以由贴敷反射片形成，如在反射镜102外部贴敷反射片。
由于本发明实施例的HMD波导光学***采用反射镜102使光路转折，整个产品采用了非穿透式的结构，因此反射镜102反射面的反射率可以比现有半反半透的结构棱镜结构要高，甚至可以达到100％。即使反射镜102反射面的反射率设为50％(同现有半反半透的结构棱镜结构)，进入到人眼的光能量也比半反半透的结构棱镜结构要大。因相对于现有半反半透的结构棱镜结构，本发明实施例的HMD波导光学***光学效率有很大提升，进入人眼的光能量增加，亮度增大。
具体实施时，准直透镜103除用于对反射镜102反射的光进行准直外，还可以用于对反射镜102反射的光进行放大，使人眼能够观察到放大后的图像。
具体实施时，准直透镜103的曲面形状可以根据反射镜102与显示器101发出的光方向之间的夹角β、以及准直透镜103的光学参数确定。实施例中可以采用一般曲面，也可以采用复杂的自由曲面。
综上所述，本发明实施例的HMD波导光学***包括显示器101、反射镜102、准直透镜103；其中，显示器101用于发出光，反射镜102用于将显示器101发出的光反射至准直透镜103，准直透镜103用于对反射镜102反射的光进行准直，准直后的光进入人眼；该HMD波导光学***采用了反射镜102使光路转折，相对于现有采用波导技术的方案，结构非常简单，体积小重量轻，可以很好地推广至民用市场；并且相对于半反半透的结构棱镜结构，光学效率有很大提升，进入人眼的光能量增加，亮度增大，故对于显示器101亮度的要求相对降低。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种头戴式可视设备HMD波导光学***，其特征在于，包括：显示器(101)、反射镜(102)、准直透镜(103)；其中：
显示器(101)用于发出光；
反射镜(102)用于将显示器(101)发出的光反射至准直透镜(103)；
准直透镜(103)用于对反射镜(102)反射的光进行准直，准直后的光进入人眼(104)。
2.如权利要求1所述的HMD波导光学***，其特征在于，显示器(101)采用有机发光二极管OLED或液晶显示器LCD。
3.如权利要求1所述的HMD波导光学***，其特征在于，反射镜(102)相对于显示器(101)发出的光方向倾斜设置，且反射镜(102)与显示器(101)发出的光方向之间的夹角β在115°～135°的范围内。
4.如权利要求1所述的HMD波导光学***，其特征在于，反射镜(102)的反射面由蒸镀银、铝或介质膜形成。
5.如权利要求1所述的HMD波导光学***，其特征在于，反射镜(102)的反射面由贴敷反射片形成。
6.如权利要求1所述的HMD波导光学***，其特征在于，准直透镜(103)还用于对反射镜(102)反射的光进行放大。
7.如权利要求1至6任一项所述的HMD波导光学***，其特征在于，准直透镜(103)的曲面形状根据反射镜(102)与显示器(101)发出的光方向之间的夹角β、以及准直透镜(103)的光学参数确定。
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2016
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