一种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近眼显示装置，包括显示屏和成像系统，成像系统包括：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。成像系统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，以提高成像系统的成像质量，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，以简化成像系统的结构，减轻近眼显示装置的整体重量。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示装置
本技术涉及显示
，尤其涉及一种近眼显示装置。
技术介绍
近年来随着虚拟现实(VirtualReality，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。
技术实现思路
本技术提供了一种显示装置，用以。本技术提供一种显示装置，包括：显示屏，用于显示图像；成像系统，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，所述成像系统包括：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，在本技术提供的上述显示装置中，所述显示屏位于所述成像系统的一倍焦距之内。在一种可能的实现方式中，在本技术提供的上述显示装置中，所述成像系统的出瞳距离大于18mm。在一种可能的实现方式中，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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，在本技术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。本技术有益效果如下：本技术提供的近眼显示装置，包括：显示屏，用于显示图像；成像系统，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，成像系统包括：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。成像系统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，以提高成像系统的成像质量，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，以简化成像系统的结构，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技术实施例的技术方案，下面将对本技术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技术的一些实施例，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为本技术实施例提供的近眼显示装置的结构示意图；图2为本技术实施例提供的近眼显示装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括：/n显示屏，用于显示图像；/n成像系统，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；/n其中，所述成像系统包括：/n双凸透镜，位于所述显示屏的出光侧；/n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；/n曲面半透半反镜，位于所述平面半透半反镜的反射光路上；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
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；
成像系统，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，所述成像系统包括：
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系统的一倍焦距之内。


3.如权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述成像系统的出瞳距离大于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＝-95.049...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玉龙，栗可，董瑞君，王晨如，韩娜，白家荣，陈丽莉，张浩，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，北京京东方光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11