[发明专利]一种光学显示设备及AR显示设备

说明书

本发明涉及光学器件领域，公开了一种光学显示设备及AR显示设备，该光学显示设备包括：图像源、第一三棱镜、第二三棱镜、第一透镜；其中，图像源设置在第一三棱镜的第一表面的一侧，第一透镜贴合第一三棱镜的第二表面设置；第二三棱镜的第一表面贴合第一三棱镜的第三表面设置；第一三棱镜的第一表面靠近佩戴者人眼的一侧；第一透镜背离第一三棱镜一侧的表面上设置有第一半透半反射膜。本申请中所提供的光学显示设备结构简单，且整体显示设备尺寸相对较小，在一定程度上实现了光学显示设备的轻量化，有利于设备的广泛应用。

技术领域

本发明涉及光学器件领域，特别是涉及一种光学显示设备以及一种AR显示设备。

背景技术

AR显示技术，即虚拟现实显示技术，是通过光学元件实现虚拟和显示图像的叠加显示。目前实现AR显示技术的光学设备大体上可划分为两种不同的类型，一类是通过投影光机将投影光线投射到光波导中并在光波导中全反射传导后输出至人眼，与此同时，环境中的光线也可以通过光波导投射至人眼，从而实现虚拟和现实画面叠加显示；另一类是通过几何光学元件将投影光线传导至人眼，同时环境光线同样可以通过几何光学元件投射入射至人眼，从而实现虚拟现实叠加显示。

在利用几何光学元件实现AR显示技术得显示设备中，如何实现设备结构的轻量化是业内热门研究方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学显示设备以及一种AR显示设备，结构简单，在一定程度上实现了整体结构的轻量化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光学显示设备，包括：图像源、第一三棱镜、第二三棱镜以及第一透镜；

其中，所述图像源设置在所述第一三棱镜的第一表面的一侧，所述第一透镜贴合所述第一三棱镜的第二表面设置；所述第二三棱镜的第一表面贴合所述第一三棱镜的第三表面设置；所述第一三棱镜的第一表面和第三表面均位于所述第二三棱镜靠近佩戴者人眼的一侧，且所述第一三棱镜的第二表面位于所述第二三棱镜背离佩戴者人眼的一侧；所述第一透镜背离所述第一三棱镜一侧的表面上设置有第一半透半反射膜；

所述第一三棱镜的第二表面和第三表面的夹角a满足15°＜a＜35°；所述第二三棱镜地第一表面和第二表面的夹角b满足15°＜b ＜25 °；且a-b≤10°，所述第二三棱镜的第二表面为输出投影光线一侧的表面；

所述图像源输出的投影光线通过所述第一三棱镜的第一表面入射到所述第一三棱镜内，并依次经过所述第一三棱镜的第二表面的全反射、所述第一三棱镜的第三表面的反射、经所述第一三棱镜的第二表面透射入射至所述第一透镜、并经过所述第一半透半反射膜反射后，依次经过所述第一三棱镜的第二表面和第三表面以及所述第二三棱镜透射输出入射至人眼。

可选地，所述第一三棱镜的第三表面设置有起偏膜；所述第一透镜和所述起偏膜之间设置有1/4波片；

或，所述第一三棱镜的第三表面设置有第二半透半反射膜。

可选地，所述第一三棱镜和所述第二三棱镜均为折射率为1.45~1.75，阿贝数为18.0~60.0的棱镜；

所述第一透镜的焦距f1满足10mm≤f1≤25mm，折射率为1.45~1.90，阿贝数为35.0~85.0，第一表面的曲率半径R11满足R11≥100mm或R11≤-100mm，第二表面的曲率半径R12满足40mm≤R12≤80mm；其中，所述第一透镜的第一表面为靠近所述第一三棱镜一侧的表面；所述第一透镜的第二表面为背离所述第一三棱镜一侧的表面；

所述第一透镜的第一表面和所述第一三棱镜的第二表面之间的间隙为0.01mm~1.0mm。

可选地，所述图像源和所述第一三棱镜的第一表面之间还设置有第二透镜。