[发明专利]一种单片非球面透镜结构的虚拟屏幕显示装置

说明书

【技术领域】

本发明属于图像显示技术领域，具体的说是应用于眼镜式虚拟显示器、头戴式虚拟显示器、单眼虚拟显示器及虚拟立体显示器等各类虚拟显示器产品中的产生虚拟视觉图像的显示装置。

【背景技术】

传统的显示装置大多是采用直接屏幕显示或投影显示的方式进行图像显示的，由于人眼看到的图像和实际显示屏的图像大小是一致的，为了有较好的视觉效果必须要有较大的显示屏，所以造成这些显示装置体积大、笨重、功耗大等诸多问题，不便随身携带。近年来也出现了各类的头盔式显示器、头戴式显示器、眼镜式显示器等各类型的虚拟显示装置，从一定程度上提高了便携性。但是这些装置一般都采用多层或多个透镜组组成的光学放大系统，由于光路要经过多个透镜组，会造成光学畸变大、生产调试困难、产品一致性差，不利于减少体积和重量等诸多问题。给虚拟显示装置的制造和轻便化带来了较大的不利因素。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种单片非球面透镜结构的虚拟屏幕装置，该装置采用全新的单片非球面透镜光学系统，通过将微型显示屏的图像经过本发明的光学系统进行放大后，投射到人眼的视网膜上，使得在人眼的前方产出一个大屏幕、高画质的虚拟图像。

本发明的技术解决方案是通过以下方式实现的：包括有安装在固定结构架上的可以戴在眼睛前面的显示装置，该显示装置包括通过透镜放大装置和微显示器，所述的透镜放大装置包括有一个透镜安装结构架和固定在该透镜安装结构架上的光学透镜，该透镜安装结构架的后端安装有一个微显示器，所述的微显示器通过驱动电路板与视频设备连接而显示图像，所述的光学透镜为非球面透镜，且上述的非球面透镜只由一片非球面透镜实现光学放大和消色差的功能。

本发明有可以戴在眼睛前方的固定结构架，其前部安装一个显示装置，在所述的显示装置中有一个透镜安装结构架，该结构架的顶端安装有一个微型显示器，另一端安装一单片非球面透镜。所述的的单片非球面透镜是以塑料为材料制作，此单片非球面透镜的面型有三种组合方式，如下：

1.第一面是非球面，第二面是球面。

2.第一面是球面，第二面是非球面。

3.第一面和第二面都是非球面。

所述的微型显示器可以采用硅微晶显示器、LCOS和OLED等彩色微型显示屏，显示屏的图像通过所述的光学系统进行放大后，在人眼前方产生一个放大了的虚像。

通过采用上述的技术解决方案，与现有技术相比本发明获得了如下优点：

1.单片非球面透镜能很好的校正球差、慧差、色差、畸变、场曲等像差，从而使人眼观看更舒适。

2.单片非球面透镜体积小、重量轻、成本低，成本只有目前的光学系统的三分之一。

3.单片镜片的光透过率高，比目前的光学系统透过率提高了四倍。

4.单片镜片易于装配，比目前的光学系统容易装配许多，大大提高生产效率也提高产品质量。

【附图说明】

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1、是本发明的虚拟视觉成像观测原理图；

图2、是本发明的实施例之一的成像光路原理图；

图3、是本发明的实施例之一的透镜安装结构架示意图；

图4、是本发明的实施例之二的成像光路原理图；

图5、是本发明的实施例之二的透镜安装结构架示意图；

图6、是本发明的实施例的一种固定架示意图；

图7、是本发明的实施例的第二种固定架示意图；

图8、是本发明的实施例的第三种固定架示意图。

【具体实施方式】

参见图1，本发明的原理是：在人眼101前方放置透镜结构架102，微型显示器104置于透镜结构架的前端，在人眼和微型显示器之间设有本发明的单片非球面透镜103，人眼通过单片非球面透镜103的光学处理后看到的是在显示器104的后面被放大且拉远距离后的虚像105，根据人眼的视觉特性，人眼所看到的这个放大了的虚像与放在该虚像位置的同等大小的实像具有同样的视觉效果。微型显示器可以采用硅微晶显示器、LCOS和OLED等彩色微型显示屏，该显示器连接相应的显示驱动电路，显示出全彩色的图像。