一种近眼显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种近眼显示系统，包括第一透镜组件、第二透镜组件及第一显示单元，还包括：第二显示单元，沿第二透镜组件的周向绕设于第二透镜组件外；第二透镜组组件包括：第一光学透镜，包括第一反射面及第一透射面；第一显示单元发出的第一光线透射入第一光学透镜的中部并自第一透射面透射，经第一透镜组件透射形成第一成像；第二显示单元发出的第二光线发射至第一反射面，经第一反射面反射至第一透镜组件，并经第一透镜组件透射形成第二成像，且第二成像设于第一成像的周向外部；第一成像和第二成像叠加组合形成近眼显示系统发射至人眼的图像。采用上述技术方案后，可减少PPI对PPD的限制，降低屏幕的素质要求，其中心区域的PPD可达到人眼极限。PPD可达到人眼极限。PPD可达到人眼极限。

【技术实现步骤摘要】
一种近眼显示系统


[0001]本专利技术涉及显示设备领域，尤其涉及一种近眼显示系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality,VR)显示技术正迎来其快速膨胀期，在玩游戏，看电影的过程中，使用者需要一台画质清晰、体积小、重量轻、佩戴舒适、可以长时间佩戴的近眼显示设备。目前市场上较多的VR设备其光学系统大多为菲涅尔式或多透镜折射式，视场角(FOV)一般，每角度所拥有的像素数目低(PPD)，体验感较差。
[0003]为了提高PPD，一般的方式为增加屏幕的每英寸所拥有的像素数目(PPI)，由于工艺限制PPI无法快速提升，因此现有产品的PPD仍处于较低水平。
[0004]因此，需要一种新型的近眼显示系统，可通过对视场角的拼接，在不损失屏幕亮度的前提下，实现了有限体积和较大FOV下的PPD提升。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术缺陷，本专利技术的目的在于提供一种近眼显示系统，可减少PPI对PPD的限制，降低屏幕的素质要求，其中心区域的PPD可达到人眼极限。
[0006]本专利技术公开了一种近眼显示系统，包括顺次布设于人眼前方的第一透镜组件、第二透镜组件及第一显示单元，近眼显示系统还包括：
[0007]第二显示单元，沿第二透镜组件的周向绕设于第二透镜组件外；
[0008]第二透镜组组件包括：
[0009]第一光学透镜，包括第一反射面及第一透射面；
[0010]第一反射面为第一光学透镜上面向第二显示单元的第一边缘端面或背向第二显示单元的第二边缘端面；
[0011]第一透射面为第一光学透镜上面向第一透镜组件的第一中心端面或背向第一透镜组件的第二中心端面，且第一反射面和第一透射面连续或非连续连接，并位于第一光学透镜的同一侧端面上；
[0012]第一显示单元发出的第一光线透射入第一光学透镜的中部并自第一透射面透射而出后，经第一透镜组件透射形成第一成像；
[0013]第二显示单元发出的第二光线发射至第一反射面，经第一反射面反射至第一透镜组件，并经第一透镜组件透射形成第二成像，且第二成像设于第一成像的周向外部；
[0014]第一成像和第二成像叠加组合形成近眼显示系统发射至人眼的图像。
[0015]优选地，第一光学透镜还包括第二透射面；
[0016]当第一反射面为第一光学透镜上背向第二显示单元的第二边缘端面时，第二透射面为面向第二显示单元的第一边缘端面；
[0017]第一光学透镜还包括第三透射面；
[0018]当第一透射面为第一光学透镜上面向第一透镜组件的第一中心端面时，第三透射
面为背向第一透镜组件的第二中心端面；
[0019]当第一透射面为第一光学透镜上背向第一透镜组件的第二中心端面时，第三透射面为面向第一透镜组件的第一中心端面。
[0020]优选地，第二显示单元呈柔性屏，且第二显示单元沿其轴向的宽度一致或不一致，且第二显示单元呈沿其周向的封闭曲面或具有开口的非封闭曲面；
[0021]当第二显示单元呈沿其周向的具有开口的非封闭曲面时，开口对应的中心角为0
°‑
330
°
。
[0022]优选地，第一透镜组件包括：
[0023]第二光学透镜，面向人眼的前方设置；
[0024]第一透镜组件还包括以下任一或任意：
[0025]偏振分光元件，设于第二光学透镜面向人眼的端面，或设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面；
[0026]偏振吸收元件，设于第二光学透镜面向人眼的端面；
[0027]非偏振分光元件，设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面；
[0028]波片，设于第二光学透镜面向人眼的端面，或设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面。
[0029]优选地，非偏振分光元件对400nm～1000nm波长的光的反射率为30％～80％，透过率为20％～70％；
[0030]偏振分光元件对400nm～1000nm波长的光中的P光或S光的反射率为75％～100％，对400nm～1000nm波长的光中的S光或P光的透过率为75％～100％；
[0031]偏振吸收元件对400nm～1000nm波长的光中的S光或P光的透过率为75％～100％，对400nm～1000nm波长的光中的P光或S光的吸收率为75％～100％；
[0032]偏振分光元件与偏振吸收元件对P光或S光中的同一种偏振光的透过率大于等于75％；和/或
[0033]偏振分光元件对400nm～1000nm波长的光中的左旋椭圆偏振光或右旋椭圆偏振光的反射率为75％～100％，对400nm～1000nm波长的光中的右旋椭圆偏振光或左旋椭圆偏振光的透过率为75％～100％；
[0034]第一光学透镜和第二光学透镜的端面面型为球面、非球面、菲涅尔面、Q
‑
type面、泽尼克面中的一种。
[0035]优选地，第一反射面及第一透射面上覆盖有一光学膜，光学膜于第一反射面及第一透射面上的覆盖面积大于或等于第一反射面及第一透射面的面积的30％，且光学膜对400nm～1000nm波长的光的最小反射率大于50％；
[0036]第一透镜组件、第二透镜组件中有效区域的最大内切圆直径小于64mm；
[0037]第一显示单元为OLED、LCD、Micro
‑
LED、LCOS、DLP、LBS中的任意一种，且第一显示单元的尺寸不大于7英寸，PPI不低于500，刷新率不低于60HZ；
[0038]第二显示单元为OLED、LCD、Micro
‑
LED、LCOS、DLP、LBS中的任意一种，且第二显示单元的尺寸不大于7英寸，PPI不低于500，刷新率不低于60HZ。
[0039]优选地，当第一反射面和第一透射面连续连接时，第一光学透镜上具有第一反射面和第一透射面的端面沿其径向剖面呈凸状或凹状，或第一光学透镜沿其径向剖面呈以近
眼显示系统的中心轴为对称的肋片状；
[0040]当第一反射面和第一透射面非连续连接时，第一反射面和第一透射面间具有一连接台阶，连接台阶的一端连接第一反射面，另一端连接第一透射面，且第一透射面相对于第一反射面更靠近于第一光学透镜的中心。
[0041]优选地，第一成像和第二成像在近眼显示系统的中心轴方向具有景深，或在近眼显示系统的中心轴的同一法向面上。
[0042]采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0043]1.该近眼显示系统的单目视场角大于等于100
°
，可以充分提升使用者使用VR设备时的沉浸感；
[0044]2.体积小，佩戴舒适度高；。
[0045]3.减少PPI对PPD的限制，降低屏幕要求；
[0046]4.没有额外的能量损耗，屏幕能量利用率高；
[0047]5.中心区域畸变小，降低预畸变的造成的屏幕利用率的损失。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近眼显示系统，包括顺次布设于人眼前方的第一透镜组件、第二透镜组件及第一显示单元，其特征在于，近眼显示系统还包括：第二显示单元，沿第二透镜组件的周向绕设于第二透镜组件外；第二透镜组组件包括：第一光学透镜，包括第一反射面及第一透射面；第一反射面为第一光学透镜上面向第二显示单元的第一边缘端面或背向第二显示单元的第二边缘端面；第一透射面为第一光学透镜上面向第一透镜组件的第一中心端面或背向第一透镜组件的第二中心端面，且所述第一反射面和第一透射面连续或非连续连接，并位于所述第一光学透镜的同一侧端面上；第一显示单元发出的第一光线透射入所述第一光学透镜的中部并自所述第一透射面透射而出后，经第一透镜组件透射形成第一成像；第二显示单元发出的第二光线发射至第一反射面，经第一反射面反射至第一透镜组件，并经第一透镜组件透射形成第二成像，且第二成像设于第一成像的周向外部；第一成像和第二成像叠加组合形成近眼显示系统发射至人眼的图像。2.如权利要求1的近眼显示系统，其特征在于，第一光学透镜还包括第二透射面；当第一反射面为第一光学透镜上背向第二显示单元的第二边缘端面时，第二透射面为面向第二显示单元的第一边缘端面；第一光学透镜还包括第三透射面；当第一透射面为第一光学透镜上面向第一透镜组件的第一中心端面时，第三透射面为背向第一透镜组件的第二中心端面；当第一透射面为第一光学透镜上背向第一透镜组件的第二中心端面时，第三透射面为面向第一透镜组件的第一中心端面。3.如权利要求1的近眼显示系统，其特征在于，第二显示单元呈柔性屏，且第二显示单元沿其轴向的宽度一致或不一致，且第二显示单元呈沿其周向的封闭曲面或具有开口的非封闭曲面；当第二显示单元呈沿其周向的具有开口的非封闭曲面时，开口对应的中心角为0
°‑
330
°
。4.如权利要求1的近眼显示系统，其特征在于，第一透镜组件包括：第二光学透镜，面向人眼的前方设置；第一透镜组件还包括以下任一或任意：偏振分光元件，设于第二光学透镜面向人眼的端面，或设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面；偏振吸收元件，设于第二光学透镜面向人眼的端面；非偏振分光元件，设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面；波片，设于第二光学透镜面向人眼的端面，或设于第二光学透镜面向第二透镜组件的端面。
5.如权利要求4的近眼显示系统，其特征在于，非偏振分光元件对400nm～1000nm波长的光的反射率为30％～80％，透过率为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏雷，
申请(专利权)人：南昌黑鲨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：