[发明专利]一种出瞳形状为长方形的近眼显示装置

说明书

本发明公开了一种出瞳形状为长方形的近眼显示装置，包括光学镜组及波导系统，波导系统的耦入端排列着微显示器；其中，光学镜组用于接收图像光；光学镜组包括PBS棱镜、反射镜和第一透镜；PBS棱镜包括光入射表面、光准直表面和光出射表面；图像光从光入射表面进入PBS棱镜内，并从光准直表面射出；反射镜，位于光准直表面的一侧，用于对从光准直表面射出的图像光进行反射和准直；经过反射镜反射的图像光再次进入PBS棱镜后，从光出射表面射出；第一透镜，位于光出射表面和波导系统的耦入端之间；从光出射表面射出的图像光经过第一透镜后耦入波导系统；反射镜、PBS棱镜和第一透镜与图像光的光轴垂直的表面形状均为长方形。

技术领域

本发明涉及一种近眼显示装置，属于光学显示设备领域。

背景技术

随着虚拟现实(virtual reality，VR)和增强现实(augmented reality，AR)的概念提出以来，基于VR或者AR模式的近眼显示装置的市场也取得了长足的发展。在诸多应用AR或者VR技术的硬件实现方式中，头戴式显示器(Helmet-Mounted Display，HMD)和近眼显示器(Near-to-Eye Display，NED)是最有效且在现有技术中能够给使用者带来最佳体验的实现方式。

近眼显示器是一种可以将图像直接投射到观看者眼中的头戴式显示器。NED的显示屏距离人眼很近，小于明视距离，人眼无法直接分辨其上图像内容。通过NED光学系统能够将图像放大至远处，重聚焦到人眼的视网膜上，使人眼看到的画面好像在几米之外，从而实现AR、VR技术的显示效果。

因为近眼显示器需要佩戴在人头部，所以其轻小型和良好的显示效果就显得尤为重要。波导显示系统是实现近眼显示的解决方案之一，可是由于几何波导的耦入端大小的限制，导致其投影系统的体积和重量过大。而且，对于单个的几何波导而言，其仅具备一维扩瞳的能力，所以投影系统的入瞳和传统的镜头设计也存在不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种出瞳形状为长方形的近眼显示装置。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

一种出瞳形状为长方形的近眼显示装置，包括光学镜组及波导系统，所述波导系统的耦入端排列着所述光学镜组；其中，

所述光学镜组用于接收来自微显示器的图像光；

所述光学镜组包括PBS棱镜、反射镜和第一透镜；

所述PBS棱镜包括光入射表面、光准直表面和光出射表面，所述PBS棱镜还包括偏振选择分束器，所述偏振选择分束器位于所述PBS棱镜内部与所述光入射表面倾斜相交的平面上；所述图像光从所述光入射表面进入所述PBS棱镜内，并从所述光准直表面射出；

所述反射镜，位于所述光准直表面的一侧，用于对从所述光准直表面射出的图像光进行反射和准直；经过所述反射镜反射的图像光再次进入所述PBS棱镜并从所述光出射表面射出；

所述第一透镜，位于所述光出射表面和所述波导系统的耦入端之间；从所述光出射表面射出的图像光经过所述第一透镜后耦入所述波导系统；

所述反射镜、所述PBS棱镜和所述第一透镜与图像光的光轴垂直的表面的形状均为长方形。

其中较优地，所述长方形的长宽比大于3：1，其中，与所述图像光的光轴所组成的平面相垂直的边为长边，与所述图像光的光轴所组成的平面相平行的边为宽边。

其中较优地，所述长方形的长宽比在6：1至9：1之间。

其中较优地，所述光入射表面和所述光出射表面是所述PBS棱镜的两个相邻的表面。

其中较优地，所述光准直表面与所述光入射表面相对，或者，所述光准直表面与所述光出射表面相对。