[发明专利]成像光学系统及显示装置

说明书

本发明公开了一种可增大视场角的成像光学系统及显示装置。成像光学系统包括平板透镜和反射组件。平板透镜包括两组光波导阵列，第一光波导阵列的子波导沿X方向延伸且沿Y方向形成多排，第二光波导阵列的子波导沿Y方向延伸且沿X方向形成多排。反射组件具有至少一对反射面，同对两个反射面分别位于平板透镜的像源侧和观影侧，反射面与平板透镜的夹角小于等于90度，同对两反射面与平板透镜的夹角相等，同对两反射面与平板透镜的交线相平互行。这种成像光学系统可增加视场角，视场角的增大可以容纳更多观众观看，可提高成像品质。

技术领域

本发明涉及光学设备制造领域，具体涉及一种可增大视场角的成像光学系统及显示装置。

背景技术

平板透镜是一种利用两层周期性分布的阵列光波导相互正交，使光线在两层阵列光波导中各发生一次全反射，由于是相互正交的矩形结构，所以会使第一次全反射时的入射角和第二次全反射时的出射角相同。在光源光线发散角内的所有光线在经过平板透镜后会相应的收敛到光源的与平板切面相对称的空间位置，从而得到一个1：1的浮空实像。但是现有的这种成像结构存在一些弊端，如观影侧可视角较小，观众偏离平板透镜的中心轴一定角度，就无法看到所成实像。这种特性的平板透镜无法适用于展示用途的公共区域，所以开发一种增大平板透镜可视角的方法显得尤为重要。

现有技术中常规的一些增大可视角的方法，有的可能会导致实像变形，有的因结构复杂、成本过高导致难以在公共区域推广，还有的结构让可视角增大幅度有限形同鸡肋。如何利用简单的结构，使平板透镜实现较大幅度的视角增加，是本领域研究的方向之一。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种成像光学系统，以简单结构增大平板透镜的可视角。

本发明另一目的在于提出一种具有上述成像光学系统的显示装置。

根据本发明实施例的成像光学系统，包括：平板透镜，所述平板透镜包括两组光波导阵列，每组所述光波导阵列均由单列多排且横截面为矩形的子波导组成，所述两组光波导阵列包括：第一光波导阵列和第二光波导阵列，所述第一光波导阵列的所述子波导沿X方向延伸且沿Y方向形成多排，所述第二光波导阵列的所述子波导沿Y方向延伸且沿X方向形成多排，所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列沿Z方向排布，所述X方向、所述Y方向、所述Z方向两两垂直，所述平板透镜具有中心法线，所述中心法线过所述平板透镜的中心且与所述Z方向平行，所述平板透镜的相对两侧分别为像源侧和观影侧；反射组件，所述反射组件具有至少一对反射面，同对的两个所述反射面分别位于所述像源侧和所述观影侧，所述反射面均为平面且朝向所述中心法线设置，所述反射面与所述平板透镜的夹角小于等于90度，其中，同对的两个所述反射面与所述平板透镜的夹角相等，同对的两个所述反射面与所述平板透镜的交线相互平行。

根据本发明实施例的成像光学系统，通过在平板透镜的像源侧和观影侧分别设置反射面，且反射面成对设置，从而可利用反射面增加视场角，有的方案里反射面甚至能将视场角扩大至180度。这样观众在观影侧观看浮空实像时，由于视场角的增大可以容纳更多观众观看，这使成像光学系统可以应用在展示用途的公共区域，突破了单一平板透镜的使用局限。另外，利用反射面反射光线，可以提高光源边缘光线的利用率，借助反射面使更多光线射向浮空实像，这样有利于增强浮空实像的亮度和清晰度，提高成像品质。

在一些实施例中，所述反射面的一边贴合在所述平板透镜上。

在一些实施例中，所述反射组件具有多对所述反射面，多对所述反射面沿环绕所述中心法线的方向排布。

具体地，多对所述反射面中包括两对位于所述中心法线的相对两侧；位于所述中心法线相对两侧的两对所述反射面中，每个所述反射面与所述平板透镜的夹角相等，每个所述反射面与所述平板透镜的交线相互平行。

在一些实施例中，同对的两个所述反射面相对所述平板透镜对称设置。