[实用新型]单芯片的眼镜式显示装置无效

专利信息
申请号: 200820092953.5 申请日: 2008-03-28
公开(公告)号: CN201173997Y 公开(公告)日: 2008-12-31
发明(设计)人: 陈云亮;李铁才;邱祥辉 申请(专利权)人: 深圳航天科技创新研究院
主分类号: G02B27/01 分类号: G02B27/01;G02B5/04;G02B1/02;G02B1/04;G02B6/00
代理公司: 深圳市顺天达专利商标代理有限公司 代理人: 易钊
地址: 518057广东省深圳市南山区科*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 芯片 眼镜 显示装置
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及光学成像系统,涉及一种利用单个微显示芯片形成双图像,并具有较大视场、较大出瞳尺寸的眼镜式显示装置。

背景技术

眼镜式显示装置的作用,是将微显示芯片(如LCD、LCOS或者OLED)所产生的图像放大成虚像再供人眼进行观察,其中LCD(Liquid Crystal Display)为液晶显示,OLED(Organic Light Emitting Diode)为有机发光二极管,LCOS(Liquid Crystal on Silicon)为反射式硅基液晶。使用时,整个显示装置被佩戴于非常接近于人眼的位置,具有便携性、移动性等优点。为了便于佩戴,要求眼镜式显示装置在保证足够的成像质量、足够的视觉放大率的情况下,体积能尽量的小、重量能尽量的轻。

因具有便携性、移动性等优点,并可实时提供大屏幕显示效果,眼镜式显示装置不仅可以应用于军事领域满足实时观察图像的需求,更可广泛应用于民用多媒体视听领域。由于其广泛的市场应用前景,众多研究机构和公司对眼镜式显示技术进行了大量的投入,目前已经出现了多种眼镜式显示技术方案。

美国Micro Optical公司申请的美国专利中,提供了多种眼镜式显示技术方案,相关的美国专利包括US 5,715,377、US 5,886,822、US 6,023,372和US6,091,546。其中一种方案是将微显示芯片产生的光学图像经由光学系统放大后,再由导光装置将图像传导到人眼进行观察,其中图像可以传导至瞳孔的侧面或者正面,这种方案中,为了降低显示装置的体积,减小了显示的视场,因此无法提供大显示尺寸。另一种方案是通过半反半透棱镜来实现,这种显示装置的体积会随人眼可观察范围(出瞳尺寸)和视场的增加而急剧加大,所以仅适合小视场和低分辨率显示(例如11度水平视场,320×240分辨率)。

在美国专利US 6,028,708、US 6,097,354、US 5,436,765、US 5,959,780、以及US6,317,267中,提供了采用离轴自由曲面棱镜对图像进行放大的显示系统,这些方案中可达到较高的光学质量和高解析度,但是,如果想实现较大的出瞳尺寸和较大的视场,同样需要增大显示装置的体积和重量。不仅如此,由于光学系统离轴的缘故,会使得系统设计难度高,畸变难于消除(3%),且非轴对称的自由曲面加工难度也非常大。

在美国专利US 09/801,405(公告号US 2001/0033401A1)和US 6,169,613中,采用了全息光学器件和光传导平板的方法,使得整个眼镜式显示装置可以实现轻薄化,但全息光学元件难于批量化、且其色差消除困难,这些缺点限制了此种方案的推广应用。

此外,以上所提及专利中,均采用两片显示芯片分别产生一幅图像,并分别放大后供使用者左眼和右眼进行观察。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷,本实用新型要解决传统眼镜式显示装置中当增大视场和出瞳尺寸时必须增大尺寸和重量的问题,并采用单一显示芯片提供两幅放大后图像供使用者左眼和右眼分别观察,从而提供一种低成本,且具有较大视场、较大出瞳尺寸并支持高解析度的轻薄型眼镜式显示装置。

为解决上述技术问题,本实用新型采用了如下技术方案:构造一种单芯片的眼镜式显示装置,其中包括微显示芯片,对所述微显示芯片产生的图像进行放大处理的光学透镜组,对所述光学透镜组输出的光线进行分离处理以将单一图像分离成两幅图像的分光耦合单元,以及将所述分光耦合单元输出的光线分别传送到使用者左眼和右眼的第一光传导平板和第二光导板;其中,所述微显示芯片、光学透镜组、分光耦合单元沿着光线传播方向依次放置;所述第一、第二光传导平板位于所述分光耦合单元的两侧,并分别与所述使用者左眼和右眼的观察轴线垂直;所述光学透镜组的轴线与所述使用者左眼和右眼的观察轴线之间相互平行。

本实用新型中的所述分光耦合单元中可包括分别位于上下部的第一、第二棱镜,两者均为三棱柱结构,所述两个三棱柱的截面为相似或相同的两个等腰三角形,且上部等腰三角形的两腰边分别与下部等腰三角形的两腰边连接成两条相互交叉的直线;其中第一棱镜的上表面与所述第一、第二光传导平板的上表面平齐,第二棱镜的下表面与所述第一、第二光传导平板的下表面平齐;还包括分别位于左右部的第三、第四棱镜,其中第三棱镜的左侧面与第一光传导平板的右侧面对接,第四棱镜的右侧面与第二光传导平板的左侧面对接;所述四个棱镜中,相邻两个棱镜的相邻表面相互紧贴,且各棱镜的每一表面均为部分反射面。

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