[实用新型]一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置

说明书

本实用新型公开一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置。所述装置包括：微显示屏、偏振片、自由曲面棱镜和波导组；所述自由曲面棱镜包括入射光平面、第一光学曲面和第二光学曲面，所述微显示屏发出的光线，经过所述偏振片进行偏振后，依次进入所述自由曲面棱镜的入射光平面、第一光学曲面和第二光学曲面，准直成平行光入射至所述波导组，经过所述波导组反射后进入人眼眼瞳。采用本实用新型的装置不仅能够使整体体积大大缩小且重量减轻，而且能够极大地提高装置的成像质量和能量的传输效率。

技术领域

本实用新型涉及光传播领域，特别是涉及一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置。

背景技术

用于增强现实的头戴显示器可以让人们在查看周围环境的同时，将虚拟的图像投射到人眼，在军事，工业，娱乐，医疗，交通运输等领域有着重要的意义。投影的虚拟图像可以叠加在用户感知的真实世界上。用于增强现实的透射型头戴显示器，传统的共轴目镜装置无法解决装置对视场角、出瞳距离的要求与小型轻量化之间的矛盾，现有技术波导近眼显示光学装置，使用多片棱镜组构成目镜装置的光学方案造成体积庞大且厚重，影响用户体验。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置，能够大大缩小显示光学装置的体积和减轻重量，实现用户长时间无感佩戴，同时极大地提高了装置的成像质量和能量的传输效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置，所述装置包括：微显示屏、偏振片、自由曲面棱镜和波导组；所述自由曲面棱镜包括入射光平面、第一光学曲面和第二光学曲面，所述微显示屏发出的光线，经过所述偏振片进行偏振后，依次进入所述自由曲面棱镜的入射光平面、第一光学曲面和第二光学曲面，准直成平行光入射至所述波导组，经过所述波导组反射后进入人眼眼瞳。

可选的，所述装置还包括耦合入口模块，所述耦合入口模块位于所述自由曲面棱镜和所述波导组之间，所述耦合入口模块用于将所示自由曲面棱镜发出的光进行耦合，将耦合后的光线传播到所述波导组内。

可选的，所述微显示屏为有机发光二极管或硅基液晶。

可选的，所述自由曲面棱镜的透镜材质为光学玻璃或光学塑料。

可选的，所述波导组由2个或以上平行四角棱镜和1个或以上梯形棱镜依次胶合而成。

可选的，所述平行四角棱镜和所述梯形棱镜的锐角角度相等。

可选的，所述平行四角棱镜和所述梯形棱镜的锐角角度范围为10°～80°。

可选的，所述平行光的入射光线与所述波导组的基底平面的夹角范围为30°～80°。

可选的，所述波导组的基底材质为光学玻璃或光学塑料。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供一种紧凑型自由曲面波导近眼显示光学装置，采用一个自由曲面棱镜取代目前的共轴目镜装置，使整体体积大大缩小且重量减轻，可以实现用户长时间无感佩戴，另外，自由曲面棱镜具有小像差，小畸变的特点，因此其产生的全视场范围畸变可小于1％，能够极大地提高了装置的成像质量和能量的传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，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紧凑型波导近眼显示光学装置结构组成图；

图2为本实用新型实施例自由曲面棱镜组成图。

具体实施方式