CN211014865U - 一种近眼显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种近眼显示装置，包括显示屏和成像***，成像***包括：双凸透镜、平面半透半反镜和曲面半透半反镜，双凸透镜用于将显示屏的显示图像放大，平面半透半反镜用于接收双凸透镜的成像光线并向曲面半透半反镜反射，曲面半透半反镜用于将成像光线会聚并向人眼所在的位置反射。平面半透半反镜与曲面半透半反镜具有对光线进行折返的作用，有利于缩小近眼显示装置的整体体积。成像***中采用双凸透镜和曲面半透半反镜，可以对三个曲面进行优化，以提高成像***的成像质量，避免为了优化参数而引入更多的成像器件，从整体上减少透镜的使用数量，以简化成像***的结构，减轻近眼显示装置的整体重量。

Description

一种近眼显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种近眼显示装置。

背景技术

近年来随着虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)和增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术的不断发展，近眼显示产品由最初应用于军事领域，逐渐地被广泛应用于影视、教育、医疗等民事领域。由于近眼显示产品的图像源非常小，因此需要距离人眼较近的位置进行设置，才能够使图像可以清晰地成像在人眼可观察的范围之内。这就给近眼显示设备的设计带来较大的难度。

目前的近眼显示设备的体积大、重量较大，观看者佩戴存在较大的压力，常常发生佩戴不舒适的问题。而为了减轻近眼显示设备的重量而简化其设计又会造成成像质量差、视场小的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种显示装置，用以。

本实用新型提供一种显示装置，包括：

显示屏，用于显示图像；

成像***，位于所述显示屏的出光侧，用于将所述显示屏的显示图像成像于人眼所在的位置；

其中，所述成像***包括：

双凸透镜，位于所述显示屏的出光侧；

平面半透半反镜，位于所述双凸透镜背离所述显示屏的一侧；

曲面半透半反镜，位于所述平面半透半反镜的反射光路上；

所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心的连线与所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心的连线相交；

所述双凸透镜用于将所述显示屏的显示图像放大，所述平面半透半反镜用于接收所述双凸透镜的成像光线并向所述曲面半透半反镜反射，所述曲面半透半反镜用于将成像光线会聚并向人眼所在的位置反射。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述显示屏位于所述成像***的一倍焦距之内。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述成像***的出瞳距离大于18mm。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心之间距离为7mm-10mm。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心之间的距离为8mm-11mm。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心的连线垂直于所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心的连线。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述双凸透镜的两个光学表面为球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述双凸透镜的两个光学表面均满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述双凸透镜靠近所述显示屏一侧的光学表面满足：

r＝-49.00863899098125mm；

k＝-95.04941082200814；

α₁＝0；

α₂＝-1.037904547482000×10^-6；

α₃＝-1.752251362999443×10^-8；

α₄＝7.636861093444737×10^-11；

α₅＝-4.351559618685465×10^-13；

所述双凸透镜背离所述显示屏一侧的光学表面满足：

r＝14.05871803442135mm；

k＝-1.367399296176254；

α₁＝0；

α₂＝-6.706673225527226×10^-5；

α₃＝8.892596162790160×10^-7；

α₄＝2.719516289317158×10^-9；

α₅＝-2.562235658581397×10^-11。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述曲面半透半反镜的两个光学表面相互平行；所述曲面半透半反镜的两个光学表面为球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述曲面半透半反镜的两个光学表面均满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述曲面半透半反镜的光学表面满足：

r＝-52.20409394488124mm；

k＝-1.604779554699603；

α₁＝0；

α₂＝-4.991846957838716×10^-6；

α₃＝2.130618444391338×10^-8；

α₄＝-1.601068438007377×10^-10；

α₅＝3.674816411704089×10^-13。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述平面半透半镜和所述曲面半透半反镜的表面设置有光学薄膜，所述光学薄膜的光透射与光反射的比例为4:6～5:5。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型提供的上述显示装置中，所述近眼显示装置为眼镜或头盔；

所述曲面半透半反镜复用为所述眼镜或头盔的镜片。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型提供的近眼显示装置，包括：显示屏，用于显示图像；成像***，位于显示屏的出光侧，用于将显示屏的显示图像成像于人眼所在的位置；其中，成像***包括：双凸透镜，位于显示屏的出光侧；平面半透半反镜，位于双凸透镜背离显示屏的一侧；曲面半透半反镜，位于平面半透半反镜的反射光路上；双凸透镜的光学中心与平面半透半反镜的光学中心的连线与平面半透半反镜的光学中心与曲面半透半反镜的光学中心的连线相交；双凸透镜用于将显示屏的显示图像放大，平面半透半反镜用于接收双凸透镜的成像光线并向曲面半透半反镜反射，曲面半透半反镜用于将成像光线会聚并向人眼所在的位置反射。平面半透半反镜与曲面半透半反镜具有对光线进行折返的作用，这样可以通过反射来增长光线路径，而不需要按照光路线路的长度来设计近眼显示装置，有利于缩小近眼显示装置的整体体积。成像***中采用双凸透镜和曲面半透半反镜，这样可以对三个曲面进行优化，以提高成像***的成像质量，避免为了优化参数而引入更多的成像器件，从整体上减少透镜的使用数量，以简化成像***的结构，减轻近眼显示装置的整体重量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的场曲图；

图3为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的畸变图；

图4为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的网格畸变图；

图5为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的光学传递函数曲线图；

图6为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的外观示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本实用新型中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本实用新型保护范围内。本实用新型的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

近眼显示装置是指佩戴在用户的眼部的显示设备，例如近眼显示装置通常以眼镜或头盔的形式呈现。近眼显示装置可以为用户提供AR和VR体验。其中，AR近眼显示技术是将近眼显示装置产生的虚拟图像与真实世界的实景图像叠加显示，从而使用户能够从屏幕上看到最终的增强实景图像。VR近眼显示技术是在左右眼对应的近眼显示器上分别显示左右眼的图像，左右眼分别获取带有差异的图像信息后在大脑中可以合成立体视觉。

目前的近眼显示装置还存在体积大，重量大以及成像质量不佳的问题，本实用新型实施例提供了一种近眼显示装置，用以减轻整机重量，提升成像质量。

图1为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的近眼显示装置，包括：

显示屏100，用于显示图像。

显示屏100作为图像源，用于显示图像。该显示屏100可以为液晶显示屏也可以为有机发光二极管显示屏，在此不做限定。近眼显示装置中的显示屏100的尺寸通常较小，安装于近眼显示装置之中，在具体实施时，可以使用较高分辨率的显示屏，可以提供画面更加细腻的显示图像。

成像***200，位于显示屏100的出光侧，用于将显示屏100的显示图像成像于人眼所在的位置。

近眼显示装置中不可或缺的成像***200位于显示屏100的出光侧，用于将显示屏100的显示图像成像于人眼所在的位置。近眼显示装置可以包括两个显示屏100和两套成像***200，分别对应于左眼和右眼。左眼和右眼所对应的显示屏所显示的图像可以存在一些信息差异，这样在左眼和右眼接收到相应的图像之后，可以在大脑中对图像进行合成，产生立体的视觉效果。

具体地，如图1所示，成像***200包括：

双凸透镜21，位于显示屏100的出光侧；

平面半透半反镜22，位于双凸透镜21背离显示屏100的一侧；

曲面半透半反镜23，位于平面半透半反镜22的反射光路上。

其中，双凸透镜21的光学中心与平面半透半反镜22的光学中心的连线与平面半透半反镜22的光学中心与曲面半透半反镜23的光学中心的连线相交。

显示屏100出射的光线先向双凸透镜21入射，双凸透镜21用于将显示图像放大，光线经过双凸透镜21的作用之后，向平面半透半反镜22入射，平面半透半反镜22将光线向曲面半透半反镜23反射，而后经过曲面半透半反镜23的反射作用，将光线再向平面半透半反镜22一侧反射并会聚，最终透过平面半透半反镜23入射到人眼所在的位置s。

平面半透半反镜22与曲面半透半反镜23具有对光线进行折返的作用，这样可以通过反射来增长光线路径，而不需要按照光路线路的长度来设计近眼显示装置，有利于缩小近眼显示装置的整体体积。

成像***200中采用双凸透镜22和曲面半透半反镜23，这样可以对三个曲面进行优化，以提高成像***的成像质量，避免为了优化参数而引入更多的成像器件，从整体上减少透镜的使用数量，以简化成像***的结构，减轻近眼显示装置的整体重量。

在具体实施时，显示屏100可以放置于成像***200的一倍焦距之内。

在近眼显示装置中显示屏100的尺寸较小，而采用尺寸较小的显示屏来显示丰富的图像细节时无法让人眼直接观察到。因此可以将显示屏100放置于成像***200的一倍焦距之内，从而成像***可以成正立放大的虚像，放大显示屏100的显示图像，以便人眼观看到显示图像中的细节。

通过调节显示屏100与成像***200之间的距离还可以影响成像位置的远近。当显示屏100与成像***200之间的距离减小时，则人眼看到的图像更远；当显示屏100与成像***200之间的距离增大时，则要眼看到的图像更近。因此在实际应用中，可以通过调节显示屏100与成像***200之间的距离来调节成像的位置，以寻找到最佳的成像位置。

如图1所示，成像位置s与平面半透半反镜22的光学中心之间的距离即为成像***200的出瞳距离，本实用新型实施例中，成像***200的出瞳距离大于18mm，这样可以避免人眼距离近眼显示设备过近，更加方便观众的佩戴，优化设计。

在具体实施时，如图1所示，双凸透镜21的光学中心与平面半透半反镜22的光学中心的连线垂直于平面半透半反镜22的光学中心与曲面半透半反镜23的光学中心的连线。以图1所示的结构为例，当显示屏100的显示面垂直向下时，可将平面半透半反镜22与水平面倾斜45度设置，而使曲面半透半反镜23垂直水平面设置，使得双凸透镜21的光学中心与平面半透半反镜22的光学中心的连线垂直于平面半透半反镜22的光学中心与曲面半透半反镜23的光学中心的连线，以简化光路的设计。

双凸透镜21的光学中心与平面半透半反镜22的光学中心之间的距离是指双凸透镜21背离显示屏100一侧的光学表面的中心点与平面半透半反镜22面向双凸透镜21一侧的光学表面的中心点之间的距离。在本实用新型实施例中，双凸透镜21的光学中心与平面半透半反镜22的光学中心之间距离为7mm-10mm，当取值为8.7mm-8.8mm时，成像效果较佳。

如图1所示，平面半透半反镜22的光学中心与曲面半透半反镜23的光学中心之间的距离是指平面半透半反镜22面向曲面半透半反镜23一侧的光学表面的中心点与曲面半透半反镜23面向平面半透半反镜22一侧的光学表面的中心点之间的距离。在本实用新型实施例中，平面半透半反镜22的光学中心与曲面半透半反镜23的光学中心之间的距离为8mm-11mm，当取值为9.7mm-9.8mm时，成像效果较佳。

成像***中的各透镜的面型以及各透镜之间的距离均会影响到成像质量，本实用新型实施例考虑到场曲、畸变以及光学传递函数等多方面因素，确定了各光学部件之间的间距，以及各光学部件的面型。

具体来说，本实用新型实施例中的双凸透镜21的两个光学表面可以选择球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面中的任意一种。由于非球面透镜相对于球面透镜来说，可优化的参数更加全面，因此具有更好的成像质量。

在具体实施时，可以将双凸透镜21的两个光学表面设计为奇次非球面、偶次非球面或自由曲面中的任意一种。奇次非球面为非对称非球面，偶次非球面为对称非球面，考虑到加工难度，本实用新型实施例可以将双凸透镜21的两个光学表面设计为偶次非球面。

具体地，双凸透镜21的两个光学表面均可以满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

k的取值可以影响到光学表面的面型，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅为高阶项的系数，高阶项的数量越多，则设计越精细，在进行光学设计时，可以通过增加高阶项的数量来优化双凸透镜的成像质量。

进一步地，双凸透镜21靠近显示屏100一侧的光学表面在满足上式时，各参数的取值如下：

r＝-49.00863899098125mm；

k＝-95.04941082200814；

α₁＝0；

α₂＝-1.037904547482000×10^-6；

α₃＝-1.752251362999443×10^-8；

α₄＝7.636861093444737×10^-11；

α₅＝-4.351559618685465×10^-13。

双凸透镜21背离显示屏100一侧的光学表面在满足上式时，各参数的取值如下：

r＝14.05871803442135mm；

k＝-1.367399296176254；

α₁＝0；

α₂＝-6.706673225527226×10^-5；

α₃＝8.892596162790160×10^-7；

α₄＝2.719516289317158×10^-9；

α₅＝-2.562235658581397×10^-11。

由此，完成双凸透镜21的两个光学表面的光学设计。

本实用新型实施例中的曲面半透半反镜23的两个光学表面相互平行；曲面半透半反镜23的两个光学表面可以选择球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面中的任意一种。由于非球面透镜相对于球面透镜来说，可优化的参数更加全面，因此具有更好的成像质量。

在具体实施时，可以将曲面半透半反镜23的两个光学表面设计为奇次非球面、偶次非球面或自由曲面中的任意一种。奇次非球面为非对称非球面，偶次非球面为对称非球面，考虑到加工难度，本实用新型实施例可以将曲面半透半反镜23的两个光学表面设计为偶次非球面。

具体地，曲面半透半反镜23的两个光学表面均可以满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

k的取值可以影响到光学表面的面型，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅为高阶项的系数，高阶项的数量越多，则设计越精细，在进行光学设计时，可以通过增加高阶项的数量来优化曲面半透半反镜的成像质量。

进一步地，曲面半透半反镜23的光学表面在满足上式时，各参数的取值如下：

r＝-52.20409394488124mm；

k＝-1.604779554699603；

α₁＝0；

α₂＝-4.991846957838716×10^-6；

α₃＝2.130618444391338×10^-8；

α₄＝-1.601068438007377×10^-10；

α₅＝3.674816411704089×10^-13。

由此，完成曲面半透半反镜23的两个光学表面的光学设计。

双凸透镜21和曲面半透半反镜23的光学表面的参数取值可以根据成像***最终在场曲、畸变以及光学传递函数等方面的表现来进行优化，双凸透镜21和曲面半透半反镜23的面型以及各光学部件之间的间距均会影响成像***的成像质量，在进行光学设计时需要综合考虑多方面因素。

在进行光学设计时，双凸透镜21和曲面半透半反镜23也可以选用奇次非球面或自由曲面，本实用新型实施例仅以偶次非球面的实施方案进行举例说明，并不对双凸透镜21和曲面半透半反镜23的具体面型进行限制。当双凸透镜21和曲面半透半反镜23选用其它类型的面型时，对应的参数应当重新设置。

本实用新型实施例还提供了当成像***中的各光学部件满足上述条件时成像***200在场曲、畸变以及光学传递函数等方面的成像表现。

图2为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的场曲图，其中，横坐标表示场曲量，纵坐标表示视场高度。成像***在各视场高度下的场曲量越接近0说明成像效果越好。场曲图中示出了弧矢方向和子午方向的场曲量，其中，虚线表示弧矢方向的场曲量，实线表示子午方向的场曲量，不同灰度表示不同波长光线的场曲量。如图2所示，本实用新型实施例提供的成像***200在经过参数优化之后场曲量控制在±0.1以内，场曲量较小，成像效果佳。

图3为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的畸变图，其中，横坐标表示畸变量，纵坐标表示视场高度。成像***在各视场高度下的场曲量越接近0说明成像效果越好。畸变图中不同灰度表示不同波长光线的畸变量。如图3所示，本实用新型实施例提供的成像***200在经过参数优化之后畸变量小于2％，畸变量较小，成像效果佳。

图4为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的网格畸变图，其中，“×”表示真实成像点，“·”表示理想成像点。由图3可以看出，本实用新型实施例提供的成像***200在经过参数优化之后，真实成像点与理想成像点的位置差距较小，网络畸变小于1.4％，畸变量较小，成像效果佳。

图5为本实用新型实施例提供的近眼显示装置的光学传递函数曲线图，其中，横坐标表示空间频率，纵坐标表示调制传递函数(Modulation Transfer Function，简称MTF)值，MTF值是反应光学***的重要参数。图5中最上方的曲线表示视场角为0时对应的衍射极限，不同视场角下的MTF值越接近最上方的曲线表示成像***的成像效果越好。光学传递函数曲线图中示出了弧矢方向和子午方向的MTF曲线，其中，虚线表示弧矢方向的MTF曲线，实线表示子午方向的MTF曲线，不同灰度表示不同波长光线的MTF曲线。如图5所示，本实用新型实施例提供的成像***200在经过参数优化之后，全视场的光学传递函数在31lp/mm处均大于0.3，全视场的光学传递函数在62lp/mm处大于0.1，具有较佳的成像表现。

在具体加工过程中，双凸透镜21、平面半透半反镜22以及曲面半透半反镜23均可以采用光学玻璃、树脂、塑料等材料进行制作，在此不做限定。

其中，平面半透半镜22和曲面半透半反镜23的表面设置有光学薄膜，光学薄膜的光透射与光反射的比例为4:6～5:5。本实用新型实施例中的光学薄膜是利用薄膜干涉原理，通过调整光学薄膜的层数、材料的折射率以及厚度等参数，使其具有透射或反射的作用。调整以上参数还可以控制光学薄膜光透射与光反射的比例。

在实际应用中，平面半透半反镜22的反射光用于成像，但曲面半透半反镜23的反射光最终透过平面半透半反镜22才入射到人眼，因此平面半透半反镜22的透射率与反射率相当，既不会过多地损失反射光也不会过多地损失透射光。而在应用于VR领域时，可以提高曲面半透半反镜23的反射率，以使更多的光线用于成像；而在应用于AR领域时，环境光需要透过曲面半透半反镜23参与合成图像，此时则需要合理设置曲面半透半反镜23的透射率和反射率。本实用新型实施例中，平面半透半镜22和曲面半透半反镜23表面的光学薄膜的光透射与光反射的比例可控制在4:6～5:5的范围内，具有较好的成像效果。

本实用新型实施例提供的上述近眼显示装置可以为眼镜或头盔，此时可以将曲面半透半反镜23复用为眼镜或头盔的镜片，从而减少近眼显示装置所使用的镜片数量。当近眼显示装置为眼镜时，其外观图可以参见图6。

本实用新型实施例提供的近眼显示装置，包括：显示屏，用于显示图像；成像***，位于显示屏的出光侧，用于将显示屏的显示图像成像于人眼所在的位置；其中，成像***包括：双凸透镜，位于显示屏的出光侧；平面半透半反镜，位于双凸透镜背离显示屏的一侧；曲面半透半反镜，位于平面半透半反镜的反射光路上；双凸透镜的光学中心与平面半透半反镜的光学中心的连线与平面半透半反镜的光学中心与曲面半透半反镜的光学中心的连线相交；双凸透镜用于将显示屏的显示图像放大，平面半透半反镜用于接收双凸透镜的成像光线并向曲面半透半反镜反射，曲面半透半反镜用于将成像光线会聚并向人眼所在的位置反射。平面半透半反镜与曲面半透半反镜具有对光线进行折返的作用，这样可以通过反射来增长光线路径，而不需要按照光路线路的长度来设计近眼显示装置，有利于缩小近眼显示装置的整体体积。成像***中采用双凸透镜和曲面半透半反镜，这样可以对三个曲面进行优化，以提高成像***的成像质量，避免为了优化参数而引入更多的成像器件，从整体上减少透镜的使用数量，以简化成像***的结构，减轻近眼显示装置的整体重量。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：

显示屏，用于显示图像；

成像***，位于所述显示屏的出光侧，用于将所述显示屏的显示图像成像于人眼所在的位置；

其中，所述成像***包括：

双凸透镜，位于所述显示屏的出光侧；

平面半透半反镜，位于所述双凸透镜背离所述显示屏的一侧；

曲面半透半反镜，位于所述平面半透半反镜的反射光路上；

所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心的连线与所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心的连线相交；

所述双凸透镜用于将所述显示屏的显示图像放大，所述平面半透半反镜用于接收所述双凸透镜的成像光线并向所述曲面半透半反镜反射，所述曲面半透半反镜用于将成像光线会聚并向人眼所在的位置反射。

2.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述显示屏位于所述成像***的一倍焦距之内。

3.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述成像***的出瞳距离大于18mm。

4.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心之间距离为7mm-10mm。

5.如权利要求4所述的近眼显示装置，其特征在于，所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心之间的距离为8mm-11mm。

6.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述双凸透镜的光学中心与所述平面半透半反镜的光学中心的连线垂直于所述平面半透半反镜的光学中心与所述曲面半透半反镜的光学中心的连线。

7.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述双凸透镜的两个光学表面为球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面。

8.如权利要求7所述的近眼显示装置，其特征在于，所述双凸透镜的两个光学表面均满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

9.如权利要求8所述的近眼显示装置，其特征在于，所述双凸透镜靠近所述显示屏一侧的光学表面满足：

r＝-49.00863899098125mm；

k＝-95.04941082200814；

α₁＝0；

α₂＝-1.037904547482000×10^-6；

α₃＝-1.752251362999443×10^-8；

α₄＝7.636861093444737×10^-11；

α₅＝-4.351559618685465×10^-13；

所述双凸透镜背离所述显示屏一侧的光学表面满足：

r＝14.05871803442135mm；

k＝-1.367399296176254；

α₁＝0；

α₂＝-6.706673225527226×10^-5；

α₃＝8.892596162790160×10^-7；

α₄＝2.719516289317158×10^-9；

α₅＝-2.562235658581397×10^-11。

10.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述曲面半透半反镜的两个光学表面相互平行；所述曲面半透半反镜的两个光学表面为球面、奇次非球面、偶次非球面或自由曲面。

11.如权利要求10所述的近眼显示装置，其特征在于，所述曲面半透半反镜的两个光学表面均满足以下关系：

其中，z表示光学表面的面型方程，c表示曲率半径，k表示二次曲面系数，r表示半孔径，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅均表示系数。

12.如权利要求11所述的近眼显示装置，其特征在于，所述曲面半透半反镜的光学表面满足：

r＝-52.20409394488124mm；

k＝-1.604779554699603；

α₁＝0；

α₂＝-4.991846957838716×10^-6；

α₃＝2.130618444391338×10^-8；

α₄＝-1.601068438007377×10^-10；

α₅＝3.674816411704089×10^-13。

13.如权利要求1-12任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述平面半透半镜和所述曲面半透半反镜的表面设置有光学薄膜，所述光学薄膜的光透射与光反射的比例为4:6～5:5。

14.如权利要求1-12任一项所述的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置为眼镜或头盔；

所述曲面半透半反镜复用为所述眼镜或头盔的镜片。

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