单屏双眼近眼显示光学系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种单屏双眼近眼显示光学系统，包括：用于提供图像的带背光源的显示面板、将所述图像经过反射及透射后形成两路画面相同的图像的半反半透光学镜片、缩短所述图像的光线放大成像距离的光学镜片、将图像进行放大成像显示的放大成像镜片组、将图像的光路方向调整至射入人眼的角度的折/反射光学组件。本实用新型结构简单，成本相对较低，有利于穿戴式电子设备的推广。
【专利说明】单屏双眼近眼显示光学系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光学系统，尤其是一种新型单屏双眼近眼显示光学系统。
【背景技术】
[0002]穿戴式设备HMD是数码产品未来的发展方向，其基本原理是通过光学系统放大微显示屏上的图像，使观看者眼中呈现出大屏幕图像。便携式的近眼显示系统是目前发展最好的穿戴式显示产品，目前已有多款成熟的商业化产品，代表性的有过Google glass,以及Sony等厂商的产品。
[0003]在上述产品中，Google glass采用单屏单眼显示，其结构精巧，图像放大尺寸有限，价格高昂，适用于高端显示领域。Sony的产品主要使用双屏双眼显示，采用此显示系统使得产品必须适用2块完全相同的高清显示屏，造成成本偏高；其次要使2块显示屏显示影像同步完全一致、重合，电子系统重新处理影像由一变二，并使2幅图像同步，为此电子系统独立为一个组件，从而丧失了产品的便携性；最后还不包括单独为产品提供片源的部件，比如智能手机、ipad、电脑、DVD等影像产品。以上两种类型产品前者是单眼显示价格高昂，后者是尺寸较大，价格偏高还丧失了穿戴式产品所需要的便携性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提出了一种单屏双眼近眼显示光学系统，该光学系统结合了 google class以及sony产品的优点,避免其缺点，为消费者提供一款舒适便携、价格低廉的光学系统产品。
[0005]本实用新型所提出的单屏双眼近眼显示光学系统，包括:用于提供图像的带背光源的显示面板、将所述图像经过反射及透射后形成两路画面相同的图像的半反半透光学镜片、缩短所述图像的光线放大成像距离的光学镜片、将图像进行放大成像显示的放大成像镜片组、将图像的光路方向调整至射入人眼的角度的折/反射光学组件。
[0006]在本技术方案中，半反半透光学镜片可以选择半反半透式光学棱镜PBS或者3M公司生产的半反半透式光学膜片。放大成像镜片组可以有多种结构，本技术方案中放大成像镜片组包括一正一负两片光学镜片。折/反射光学组件为三个平面反光镜片。
[0007]在一实施例中，由显示面板发出的图像光线，经半反半透反光棱镜后图像分为光轴顺时针90°转折的反射S光和光轴不变的透射P光两部分。
[0008]反射S光路部分:经缩小成像距离的光学镜片，进入与分光棱镜分光面平行，与反射部分光轴成顺时针45°夹角的平面反光镜片，光路发生顺时针90°折射，之后进入放大光学镜片组成像，最后进入瞳孔成放大的虚像；
[0009]透射P光部分:经缩小成像距离的光学镜片，进入与分光棱镜面成90°，与投射部分光学光轴成顺时针45°夹角的平面反光镜片，该部分光路光轴发生逆时针90°折射，之后进入放大光学镜片组成像，此时图像由于经过一次反射镜像，故此图像光线进入与投射光路之前改变光路的平面反光镜片平行的反光镜片，进行二次反射，并将图像光线顺时针转折90°，此时图像才能以放大的正像进入眼瞳。
[0010]本实用新型利用半反半透式分光棱镜将图像光线完整实时分割为两幅完全相同的图像，然后经平面反光镜片使两路图像光线分别镜像成像，解决了近眼显示产品需要两块显示屏的难题，节省了一块高清显示屏，简化了电子显示系统，提升了应用该系统产品的便携性，大大节省了成本，另一方面也使得双眼同时光看相同的图像，改善了观看效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面，对照附图和较佳实施例对本实用新型进行详细说明，其中:
[0012]图1是本实用新型的原理图。
[0013]图中:1、带背光源的显示面板，2、半反半透分光棱镜PBS，3、光学镜片，4、反光镜片，5、放大成像镜片组，6、人眼。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对实用新型进行详细的说明。应当理解，对具体实施例的说明仅仅用以解释本实用新型提出的技术方案，并非限定本实用新型。
[0015]图1是本实用新型单屏双眼近眼显示光学系统的原理图，其主要部件包括一块可以提供高清图像(影像)的显示面板、一个将图像经过反射及透射后形成两路画面相同的图像半反半透光学镜片，两个用于缩短两路图像的光线放大成像距离的光学镜片，两个用于将两路图像进行放大成像显示的放大成像镜片组，以及多个将图像的光路方向调整至射入人眼的角度的折/反射光学组件。其中，半反半透光学镜片可以是半反半透式光学棱镜PBS也可以是3M公司的半反半透式光学膜片，在本实施例中，采用半反半透式光学棱镜PBS。折/反射光学组件则采用了平面反光镜片
[0016]当点亮带背光源的显示面板I时，该显示面板I发出带图像的光线，垂直进入半反半透式分光棱镜PBS 2中，图像的光线在半反半透式分光棱镜PBS 2首先遇到与图像光线光轴成逆时针45°夹角的半反半透分光膜面，该图像光线经该膜面后分为两部分，一部分光轴顺时针转折90°并与该膜面成顺时针45°夹角的反射部分S光，另一部分光轴方向不变并与该膜面成逆时针45°夹角的投射部分P光。图像通过光学方法完整分为两部分是该系统能够成为单屏双眼近眼显示光学系统的重要前提，也是对图像光线的有效利用。
[0017]S光射出半反半透式分光棱镜PBS 2后，首先进入光学镜片3，该光学镜片3主要作用是缩短该组图像光线放大成像距离，然后进入与该图像光线光轴成顺时针45°夹角的平面反光镜片4，在该实施例中，所采用的平面反光镜片为矩形。S光的图像光线经该平面反光镜片4反射之后，该光线光轴逆时针转过90°，与该平面反光镜片4成逆时针45°夹角，经转折后的S光的图像光线进入放大成像镜片5中放大成像，该放大成像镜片组5可由一片、两片、三片或更多的单独光学镜片或胶合光学镜片组成，本实施例中由一正一负两片光学镜片组成，图像经放大成像镜片组5放大后进入人眼6中成正像放大的虚像。
[0018]P光射出分光棱镜后，首先进入缩短放大成像距离的光学镜片3，出射之后光轴不变，然后进入与该光轴成顺时针45°夹角的平面反光镜片4中，图像光线在平面反光镜片4的表面进行反射，经平面反光镜片4的表面反射之后光轴逆时针转折90°，图像光线进入放大成像镜片组5中进行放大成像，由于该组图像光线仅进行了一次平面光线反射，此时图像为镜像图像，故该放大图像需再次进入与该图像光轴成逆时针45°夹角的平面反光镜片二次进行镜像反射，此时图像光线光轴顺时针转折90°，最终正向放大虚像进入人眼6中放大成像。
[0019]在本实施例中，为满足人双眼6看到正向、放大的虚像，S光与P光都需进行两次90度的转折。反射S光部分先进行顺时针90°转折，其次是逆时针90°转折最终进入人眼；透射P光部分先进行逆时针90°转折，其次是顺时针90°转折最终进入人眼。由于分光棱镜部分承担了 S光第一次转折，故本实施例中只需要用到三片平面反光镜片4，节省了一片平面反光镜片，节约了成本，同时简化了硬件结构。
【权利要求】
1.一种单屏双眼近眼显示光学系统，其特征在于，包括:用于提供图像的带背光源的显示面板、将所述图像经过反射及透射后形成两路画面相同的图像的半反半透光学镜片、缩短所述图像的光线放大成像距离的光学镜片、将图像进行放大成像显示的放大成像镜片组、将图像的光路方向调整至射入人眼的角度的折/反射光学组件。
2.如权利要求1所述的单屏双眼近眼显示光学系统，其特征在于，所述半反半透光学镜片为半反半透式光学棱镜PBS或者半反半透式光学膜片。
3.如权利要求1所述的单屏双眼近眼显示光学系统，其特征在于，所述放大成像镜片组包括一正一负两片光学镜片。
4.如权利要求1所述的单屏双眼近眼显示光学系统，其特征在于，所述折/反射光学组件为三个平面反光镜片。
【文档编号】G02B27/01GK204166196SQ201420571139
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】彭洁浮, 李宝平 申请人:东莞伟信电子有限公司