用于增强现实显示的交互头戴显示设备的制造方法与工艺

文档序号:11074607
用于增强现实显示的交互头戴显示设备的制造方法与工艺
本实用新型涉及增强现实领域,特别是一种基于薄膜阵列的光波导扩展现用于增强现实显示的交互头戴显示设备。

背景技术:
头戴显示器是集光电子、微电子、精密机械以及信号处理于一身的一种全新现代显示技术。在军事作战、城市反恐、临床医疗等领域有着广泛的应用前景。现有技术US6747611B1于2004年实用新型,使用棱镜作为头戴显示光学装置,可以实现增强现实的目的。其缺点为棱镜厚度很厚,单目视场角很小,不利于实际使用。现有技术PCT817033103822于2003年实用新型,使用LED与反射镜进行反射,可以实现照明。其缺点在于装置复杂、无法将入射光全部偏振化,能量利用率很低。现有技术US20080285140A1与2008年实用新型,使用波导技术进行光线传输控制。其缺点在于使用双目结构需要两套显示装置、光照装置,导致头戴显示装置较重

技术实现要素:
本实用新型的目的在于提供用于增强现实显示的交互头戴显示设备,该装置具有双目显示、大视场、光照效率高、显示效果清晰等特点。为解决上述技术问题,本实用新型通过以下方案来实现:一种用于增强现实显示的交互头戴显示设备包括:图像采集装置、微处理器、照明装置、图形显示装置、扩束装置、偏振分光装置、双目波导显示装置;图像采集装置包括左眼摄像头、右眼摄像头;双目波导显示装置包括左眼视觉导光面;右眼视觉导光面;左眼薄膜阵列;右眼薄膜阵列;双目波导;左眼吸光片;右眼吸光片;优选的、所述双目波导显示装置外部设置有连接结构用于安装图像显示装置;所述图像采集装置通过视频线路连接到微处理器;所述微处理器连接图形显示装置;所述图形显示装置的图像出光面前方设置有偏振分光装置;所述照明装置的光线射入偏振分光装置,所述偏振分光装置一端设置有扩束装置;所述扩束装置的出光面前设置有双目波导显示装置,并将矫正后的光影像经左眼视觉导光面;右眼视觉导光面,分别向双目波导显示装置两端传送;所述照明装置实现出射全偏振的s偏振光;所述图形显示装置为LCOS显示屏,LCOS显示屏上显示经微处理器分为等面积两部分显示,显示内容完全一致;所述双目波导显示装置延中轴线对称设置有左、右眼传送及显示结构;其左眼传送及显示结构排布为左眼视觉导光面、双目波导、左眼薄膜阵列、双目波导、左眼吸光片;其右眼传送及显示结构排布为右眼视觉导光面、双目波导、右眼薄膜阵列、双目波导、右眼吸光片;所述双目波导显示装置两底端分别设置有左眼吸光片,右眼吸光片。优选的、所述左眼视觉导光面为基于全反射原理的反射镜或者基于全息光学的全息光学元件实现;所述左眼视觉导光面设置在双目波导显示装置内,左眼视觉导光面与经扩束装置内的光影图像传播方向设置有一定夹角,其夹角的大小与光影图像的传播路径相关联;所述右眼视觉导光面与左眼视觉导光面材料相一致;所述右眼视觉导光面与左眼视觉导光面延双目波导显示装置中心轴对称设置。优选的、所述左眼薄膜阵列由两个或两个以上的薄膜平行叠加而成的层叠的薄膜组;所述薄膜为多层纳米级膜系加工制作,其工艺在于一个薄膜在加工时对每一层薄膜的厚度和折射率进行实时测量,将前面沉积的薄膜所产生的误差通过膜厚监控系统控制即将要沉积的薄膜的厚度来进行修正,通过物理沉积、化学沉积工艺将薄膜制备薄膜;所述左眼薄膜阵列按照一定角度镀在倾斜放置的透明介质基板上,以保证在设计视场角内形成连续无间断无重影的光影像成像区域;所述左眼薄膜阵列与右眼薄膜阵列的材料相一致;所述左眼薄膜阵列与右眼薄膜阵列延双目波导显示装置中心轴对称设置。优选的、所述扩束装置由第一透镜组和第二透镜组组成,第一透镜组和第二透镜组由单透镜或者胶合透镜组加工。优选的、所述偏振分光装置结构内设置有偏振敏感的膜系;经照明装置入射s偏振光投影到图形显示装置,再经图形显示装置反射后出射p偏振光,透射偏振分光装置进入扩束装置。优选的、所述照明装置包括光源、第一反射装置、第二反射装置、全偏正器;所述第一反射装置设置在光源出光面的正前端;所述第二反射装置设置在光源出光面的后端;第二反射装置为中心开口的自由曲面结构;开口位置与光源的出光面一致;所述光源发出的光经过第一反射装置将光线反射后在经第二反射装置将光线反射进入全偏正器,其目的在于将光源发射的光准直并均匀的射入进入全偏正器,减少由于光强与光弱所产生的光斑或光晕。优选的、所述全偏正器内设置有第一折衍棱镜、介质空气片堆、第二折衍棱镜;所述第一折衍棱镜由折射棱镜及设置在折射棱镜上的衍射面组成;所述第二折衍棱镜由折射棱镜及设置在折射棱镜上的衍射面组成;所述介质空气片堆结构在于由多层透明材料与空气层的交替结构叠加组成;其交替结构与光线的覆盖面积相一致。附图说明图1为本技术产品的结构示意图;图2为本技术产品的流程示意图;图3为本技术产品的双目波导显示装置结构俯视示意图;图4为本技术产品的双目波导显示装置结构正视示意图;图5为本技术产品的扩束装置结构示意图;图6为本技术产品的图像显示装置显示效果图;图7为本技术产品的照明装置结构示意图;图8为本技术产品的全偏正器结构示意图;图9为本技术产品的折衍棱镜结构示意图;图10为本技术产品的折衍棱镜光路效果图1;图11对比技术产品的折射棱镜光路效果图;图12为本技术产品的介质空气堆结构示意图;图13为本技术产品的折衍棱镜光路效果图2;图14为本技术产品的介质空气堆光路效果图;图15为本技术产品的薄膜阵列入射角透射率曲线;图16为本技术产品的光波导光照图;图17为本技术产品的光波导畸变图;图18为本技术产品的光波导能量曲线;图19为本技术产品的光波导MTF曲线;图20为本技术产品的光波导点列图。附图...
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