[发明专利]不对等焦距、高放大倍率的虚像显示光机

说明书

技术领域

 本发明涉及一种光机，尤其是将镀膜技术应用在光机上，进行双折射影像的虚像显示装置，具体地说是一种短焦距、高放大倍率、显像清晰、平整的虚像显示光机。

 

背景技术

目前，虚像显示光机，例如传统的头戴式显示器HMD，通常应用光学反射及折射效应进行虚像投影，如专利号为：200710176478。X的半反射及折射光学效应组合光学应用的虚像显示装置。虚像影像在偏光板系统分光后在呈像片上呈像；此时，呈像焦距（偏光片到呈像片的距离）较长；呈像片之影像是由视觉焦距（眼睛到偏光片的距离）上的半实半虚的双影像重叠所构成的，清晰度较差；呈像片上的影像，随着放大倍率增大，其影像会变曲变形度，呈现半弧形弯曲，放大倍率愈大、变形愈严重；这是基本的几何光学原理。同时，因为呈像片的设置，此种虚像光学装置视觉焦距轴较长，影响显示器的外观尺寸大小。几何光学在做投影系统光机设计时,一般解决投射影像愈变形弯曲的方式是做多层次放大, 每层放大加上整束光影的散射角度, 以控制影像的变形状况至最小, 此种光光机 光路径轴加长, 要有多片镜片组合，体积尺寸变得很长很大。

 

发明内容

本发明的目的是针对现有的虚像显示光机所存在的呈像焦距较长、清晰度较差、弯曲变形严重和视觉焦距轴较长、影响显示器的外观尺寸大的问题，提出一种结构简单，视觉焦距轴短, 影像尺寸大， 平整度高和清晰度好的虚像显示光机。

本发明的技术方案是：

一种不对等焦距、高放大倍率的虚像显示光机，它包括影像显示器、光学透明材料和反射镜；所述的光学透明材料斜向设置于影像显示器和反射镜之间，在光学透明材料上、与影像显示器相对的一面镀有反向抗反射膜，另一面镀有偏光膜或者依次镀有偏光膜和正向抗反射膜，反射镜与光学透明材料的夹角同反向抗反射膜的镀膜角度之和为90度。

本发明的影像显示器、光学透明材料和反射镜同轴设置。

本发明的光学透明材料位于视角同轴线上。

本发明的光学透明材料光学透明材料为耐高温的玻璃。

本发明的凹面镜与光学透明材料的夹角为45度，反向抗反射膜的镀膜角度为45度。

本发明的反射镜为凹面放大反射镜或是凹面放大反射镜组。

本发明的有益效果：

本发明是就双折射作用虚像光学设计的光机结构设计上：做出创新改良光学新的设计。 最新的(虚像折射光学)的光学应用原理 , 以便达到(空间虚像)影像能在放大更高倍率的情况下, 影像更大，更清晰及影像平整度更高而且不弯曲变形, 更能将影像的视觉轴（焦）距缩到更短小，满足头戴式显示器HMD产品领域市场客户的需求, 本发明的光学设计能突破光机因放大影像倍率而造成影像变形,的问题，减少了清晰度失真度损失，克服了光机视觉轴距大不利于产品外观的难题。

本发明中，在光学透明材料上与影像显示器相对的一面镀反向抗反射膜，使得呈像在光学透明材料上，因视距（偏光）轴的成像焦距大幅缩短, 有利外观设计更轻, 更薄, 更小 , 投影影像却可投射更大, 更清晰, 得到平整不变形弯曲的影像, 增加产品市场实用性。

本发明因视距轴（偏光）轴更短，在外观结构上可设计的更薄、更轻、更小，实用性强。

本发明中，在光学透明材料上与影像显示器相背的一面依次镀有偏光膜和正向抗反射膜，能够消除光源影像在光机内,投影光路径上所产生的光干涉普遍自然现象 ( 如：光的散射造成的光晕及迭影 ) ,避免光源影像清晰度的下降。 增加空间虚像的影像,在光机暗房效果下呈现更接近投影实像的真实度，清晰度高。

本发明的虚像显示光机，成像放大倍率高，可因缩短的呈像焦距而多增加10—15 %的放大视觉感受。

本发明突破基础几何光学原理的框架 , 产生更多投影光学产品在设计应用上的空间及发展。

 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的主光路的光学路径示意图。

图3是本发明的光学路径示意图。

图4是本发明的光机组合的系统参数图。

图5是本发明提取虚像的原理示意图。

图中：1、影像显示器；2、光学透明材料；3、反射镜；4、反向抗反射膜；5、偏光膜；6、正向抗反射膜；7、第一平面；8、第二平面。

 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。