[实用新型]一种头戴显示装置

说明书

本实用新型公开一种头戴显示装置。头戴显示装置包括：微显示器、透镜、平板波导、全反射镜和三角形微结构层。本实用新型在平板波导上设置有三角形微结构层，与传统的将大量小棱镜贴合固定形成波导的技术方案相比，本实用新型提供的显示装置制造工艺简单，加工难度小，便于量产化。同时，本实用新型通过在平板波导表面添加三角形微结构来调整光路，使得本实用新型提供的头戴式显示装置具有小型化、轻型化、视场角大、出瞳视场均匀、图像亮度高、使用方便、成本低、适用范围广的优点。

技术领域

本实用新型涉及显示装置领域，特别是涉及一种头戴显示装置。

背景技术

近几年，随着经济与科技的快速发展，构建虚拟现实系统和增强现实系统已经逐步成为社会热点研究课题。增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息集成的新技术，它可以在日常生活中给人们带来许多便利，实现超越电子屏幕的视觉体验，利用将真实世界与数码世界的信息相互补充和叠加的方法，使得真实世界的信息与虚拟世界的信息得以同时显示出来并清晰地呈现在用户眼中。头戴显示器则是增强现实系统的关键部件之一。头戴显示系统是一种可以将图像信息或数据信息直接投射到用户眼睛的目视光学系统，最初多存在于军事应用方面，近些年来伴随着头戴显示器应用领域的不断拓展，以及新技术、新材料、新结构、新工艺等的广泛研究和应用，头戴显示系统在军事领域、医疗卫生、工业设计领域和娱乐影音等多种领域发挥着越来越重要的作用。但是，现有的头戴显示装置大多通过将大量小棱镜贴合固定形成波导片，制造工艺复杂，加工难度大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种头戴显示装置，制造工艺简单，加工难度小，便于量产化。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种头戴显示装置，所述头戴显示装置包括：微显示器、透镜、平板波导、全反射镜和三角形微结构层，其中，

所述透镜正对所述微显示器设置，用于将所述微显示器显示的图像光线进行准直，获得平行光束；所述全反射镜内嵌于所述平板波导中，且所述全反射镜位于所述透镜的出射光路上，所述三角形微结构层设于所述平板波导的一个表面上，所述平行光束经过所述全反射镜反射后在所述平板波导中进行全反射传播，全反射传播的光线入射到所述三角形微结构层，所述三角形微结构层的出射光线垂直于出光面射出进入人眼，所述出光面为正对所述三角形微结构层的所述平板波导的表面。

可选的，所述三角形微结构层和所述平板波导的材料相同。

可选的，所述全反射镜与所述平板波导的夹角α的范围是：

其中，n表示三角形微结构层和平板波导的折射率，ω表示平板波导的入射光线与平板波导法线的夹角。

可选的，所述平行光束经过所述全反射镜反射后在所述平板波导中进行全反射传播时的全反射角β的范围是：

可选的，所述三角形微结构层包括N个呈周期性阵列排列的单个三角形微结构，N≥2。

可选的，所述单个三角形微结构的截面为直角三角形，所述直角三角形的一条直角边垂直于所述平板波导与所述三角形微结构层的接触面，所述直角三角形的另一条直角边位于所述接触面内。

可选的，所述直角三角形的斜边与所述接触面的夹角与所述全反射镜与所述平板波导的夹角相等。

可选的，所述三角形微结构层的长度为：

其中，l表示三角形微结构层的长度，T表示平板波导的厚度。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：