一种头戴光学显示系统的制作方法

本实用新型涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种头戴光学显示系统。

背景技术：

随着科技的发展，头戴显示器(Head Mounted Display)是近年来显示领域的热门方向，主要应用于虚拟现实和增强现实方向。因直接作用于人眼且佩戴于人的头部，由于支撑头戴显示系统的位置往往在于鼻托或者额头，若头戴显示系统重量过大或者厚度过厚，受力矩的影响，头戴显示系统对佩戴者压迫感较为强烈，因此头戴显示系统要求重量轻，厚度薄，从而减轻佩戴者的负担。而头戴光学显示系统又是头戴显示系统的重要组成之一，在传统的目镜系统中虽具有大视场角的特点，但却需要通过较多的镜片矫正相差，无疑增加了整个光学系统的厚度与重量，从而导致整个头戴显示系统体积大，重量大的缺点。

因此，现有技术存在不足，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种头戴光学显示系统。

本实用新型的技术方案如下：提供一种头戴光学显示系统，包括：显示单元、第一透镜单元、第一透反单元、第二透反单元、及第二透镜单元。所述第一透镜单元设于所述显示单元下方，所述第一透反单元设于所述第一透镜单元下方且倾斜设置，所述第二透反单元的位置对应所述第一透反单元的位置设置，所述第二透镜单元设于所述第一透反单元靠近人眼这一侧，所述显示单元发出带有图像内容的光线，光线经过所述第一透镜单元到达所述第一透反单元，再经过所述第一透反单元射入所述第二透反单元，所述第二透反单元将光线反射后，再次达到所述第一透反单元，所述第一透反单元将光线射入所述第二透镜单元，光线经过所述第二透镜单元最终进入人眼。

进一步地，所述显示单元为OLED显示器、或LCOS显示器、或LCD显示器。

进一步地，所述显示单元的对角线尺寸小于1inch。

进一步地，所述第一透镜单元包括至少一片第一透镜，所述第一透镜的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，所述第一透反单元的透射率与反射率的比例为1/9-9/1，所述第一透反单元的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，所述第一透反单元有两个出光面，分别为反射出光面和折射出光面。

进一步地，所述第一透镜单元由至少一片所述第一透镜组成。

进一步地，所述第二透反单元的反射率为100％，所述第二透反单元的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，所述第二透镜单元至少由一片所述第二透镜组成，所述第二透镜的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面。

进一步地，所述第二透反单元为球面反射镜，所述第二透镜单元至少由一片所述第二透镜组成。

进一步地，所述显示单元与所述第一透镜单元之间存在一空隙，所述显示单元与所述第一透镜单元的相对位置能够调节。

进一步地，所述第二透反单元与所述第一透反单元的上倾斜面相对设置时，所述第二透镜单元与所述第二透反单元分别位于所述第一透反单元的两侧，所述第二透镜单元靠近人眼一侧到所述第二透反单元背离人眼一侧的厚度小于或等于20mm。

进一步地，所述头戴光学显示系统的出瞳为小于或等于8mm。

采用上述方案，本实用新型利用光线的多次折射反射，较大程度的减小了头戴光学显示系统的厚度尺寸，在保证了大出瞳，大FOV的同时，可实现结构紧凑的目的，有效的提升佩戴者的佩戴体验。

附图说明

图1为本实用新型头戴光学显示系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型头戴光学显示系统一实施例的光路图；

图3为本实用新型头戴光学显示系统另一实施例的光路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1至图3，本实用新型提供提供一种头戴光学显示系统，包括：显示单元1、第一透镜单元2、第一透反单元3、第二透反单元4、及第二透镜单元5。所述第一透镜单元2设于所述显示单元1下方，所述显示单元1与所述第一透镜单元2之间存在一空隙，所述显示单元1与所述第一透镜单元2的相对位置能够调节，进而达到屈光度可调节的目的，从而适配近视或远视人群。只要能够调节所述显示单元1与所述第一透镜单元2的相对位置的现有技术均可满足本实用新型的需求。所述第一透反单元3设于所述第一透镜单元2下方且相对水平面倾斜设置，所述第二透反单元4的位置对应所述第一透反单元3的位置设置，所述第二透镜单元5设于所述第一透反单元3靠近人眼这一侧。具体地，所述第一透反单元3包括两个出光面，分别为反射出光面31和折射出光面32。所述第二透反单元4可以位于所述反射出光面31这一侧，也可以位于所述折射出光面32这一侧。本实用新型利用光线的多次折射反射，较大程度的减小了头戴光学显示系统的厚度尺寸，可实现结构紧凑的目的，有效的提升佩戴者的佩戴体验。

请再次参阅图1，具体地，本实施例中，本实施例中所述第二透反单元4位于所述第一透反单元3的所述反射出光面31这一侧，且所述第一透反单元3、第二透反单元4、及第一透镜单元2组成一三角形，此时所述第二透反单元4与所述第二透镜单元5分别位于所述第一透反单元3的两侧。所述显示单元1为OLED显示器、或LCOS显示器、或LCD显示器，所述显示单元1的对角线尺寸小于1inch。具体地，当所述显示单元1为LOCS显示器时，所述显示单元1包括：背光光源11、PBS分光膜12、及LCOS芯片13，所述背光光源11发出光线，光线射入所述PBS分光膜12，经过所述PBS分光膜12反射后到达所述LCOS芯片13上，再由所述LCOS芯片13反射，此时的反射光为带有图像内容的光线。所述第一透镜单元2包括至少一片第一透镜，本实施例中，所述第一透镜单元2可以是一片所述第一透镜组成的单片透镜，也可以是多片所述第一透镜组成的透镜组，具体地，本实施例中所述第一透镜单元2由一片所述第一透镜组成，单片透镜重量轻，厚度薄，有利于提升所述头戴光学显示系统的佩戴舒适性。具体地，本实施例中，所述第一透镜的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，所述第一透镜的材质可以是玻璃，也可以是树脂。所述第一透反单元3为带有一定透射率和反射率的镜片，主要作用为对光线进行透射和反射，优选的，其透射率与反射率的比(即透反比)为1/9-9/1。具体地，本实施例中，所述第一透反单元3的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，优选平面结构。所述第二透反单元4为带有一定透射率和反射率的镜片，主要作用为对光线进行透射和反射，优选的，其反射率为100％。所述第二透反单元4的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，优选球面反射镜，所述第二透镜单元5包括至少一片第二透镜，本实施例中，所述第二透镜单元5可以是一片所述第二透镜组成的单片透镜，也可以是多片所述第二透镜组成的透镜组，具体地，本实施例中所述第二透镜单元5由一片所述第二透镜组成，单片透镜重量轻，厚度薄，有利于提升所述头戴光学显示系统的佩戴舒适性。具体地，本实施例中，所述第二透镜的面型结构为平面、或球面、或非球面、或自由曲面，所述第二透镜的材质可以是玻璃，也可以是树脂。所述第二透镜单元5靠近人眼一侧到所述第二透反单元4背离人眼一侧的厚度a小于或等于20mm。所述头戴光学显示系统的出瞳为小于或等于8mm。

请参阅图2，所述显示单元1发出带有图像内容的光线，光线经过所述第一透镜单元2折射后到达所述第一透反单元3，所述第一透反单元3将部分光线反射后到达所述第二透反单元4，所述第二透反单元4将光线反射后，再次达到所述第一透反单元3，所述第一透反单元3将光线折射进入所述第二透镜单元5，光线经过所述第二透镜单元5折射最终进入人眼。

请参阅图3，本实施例中所述第二透反单元4位于所述第一透反单元3的所述折射出光面32这一侧，且所述第一透反单元3、第二透反单元4、及第二透镜单元5组成一三角形。所述显示单元1发出带有图像内容的光线，光线经过所述第一透镜单元2折射后到达所述第一透反单元3，所述第一透反单元3将部分光线折射后到达所述第二透反单元4，所述第二透反单元4将光线反射后，再次达到所述第一透反单元3，所述第一透反单元3将光线反射进入所述第二透镜单元5，光线经过所述第二透镜单元5折射最终进入人眼。

综上所述，本实用新型利用光线的多次折射反射，较大程度的减小了头戴光学显示系统的厚度尺寸，在保证了大出瞳，大FOV的同时，可实现结构紧凑的目的，有效的提升佩戴者的佩戴体验。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。