光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]近眼顯示器是可佩戴顯示器的基本組件，可佩戴顯示器有時(shí)也被稱為“頭戴式顯不器(head-mounted display, HMD)” 或可佩戴抬頭顯不器(wearable heads-up display)或視頻眼鏡。頭戴式顯示器將一個(gè)或多個(gè)圖形顯示器放置得靠近佩戴者的一只眼睛或兩只眼睛。為了在顯示器上生成圖像，可使用計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。這種顯示器可占據(jù)佩戴者的整個(gè)視野，或者只占據(jù)佩戴者的視野的一部分。另外，頭戴式顯示器可以像一副眼鏡那么小或者像頭盔那么大。
[0003]可佩戴顯示器的新興的和預(yù)期的用途包括用戶實(shí)時(shí)地與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)交互的應(yīng)用。這種應(yīng)用可能是任務(wù)關(guān)鍵的或安全關(guān)鍵的，例如在公共安全或航空背景中。這些應(yīng)用也可能是娛樂(lè)性的，例如交互式游戲。
[0004]現(xiàn)有的頭戴式顯示器存在一些問(wèn)題，如:谷歌眼鏡因?yàn)榉直媛蔬^(guò)小；而索尼的頭戴式顯示器，體積比較龐大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種視頻眼鏡，以解決現(xiàn)有技術(shù)中視頻眼鏡分辨率過(guò)低和體積大的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)目的是采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)模組和顯示屏，所述光學(xué)模組能夠傳遞所述顯示屏的圖像，所述光學(xué)模組包括透鏡組和分光器，所述分光器包括中間部分、第一弧面和第二弧面，所述第二弧面與所述透鏡組相對(duì)設(shè)置，所述顯示屏的圖像依次經(jīng)過(guò)所述第二弧面、所述中間部分和所述第一弧面，所述第一弧面和所述第二弧面為凸面。
[0007]所述分光器還包括第三弧面，所述第三弧面為凹面，所述第三弧面與所述第一弧面相對(duì)設(shè)置。
[0008]所述第一弧面和所述第三弧面的面形相同或相似，平行光經(jīng)所述第三弧面從所述第一弧面出射的也是平行光，平行度小于±1度。
[0009]所述分光器包括第一棱鏡和第二棱鏡，所述第一弧面和所述第二弧面位于所述第一棱鏡上，所述第三弧面位于所述第二棱鏡上，所述中間部分位于所述第一棱鏡和所述第二棱鏡之間。
[0010]所述中間部分為半透半反機(jī)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明還提供一種視頻眼鏡，包括:頭帶、保護(hù)鏡、外殼，所述視頻眼鏡還包括上述所述的光學(xué)系統(tǒng)。
[0012]所述分光器位于所述保護(hù)鏡上。
[0013]所述視頻眼鏡還包括視頻接收器和視頻流處理器，所述視頻接收器通過(guò)接口接收外部視頻信號(hào)，所述視頻流處理器能夠處理所述視頻接收器接收的信號(hào)。
[0014]所述視頻流處理器包括視頻信號(hào)處理器和顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器。
[0015]所述視頻信號(hào)處理器和所述顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的個(gè)數(shù)分別為1-2個(gè)。
[0016]本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡，通過(guò)在分光器上設(shè)置有2個(gè)弧面，解決了現(xiàn)有技術(shù)中視頻眼鏡分辨率過(guò)低和體積過(guò)大的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本發(fā)明提供的視頻眼鏡的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明提供的視頻眼鏡的控制框圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的近眼式光學(xué)系統(tǒng)；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的人眼觀察外部場(chǎng)景的光路圖；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的近眼式光學(xué)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供的視頻眼鏡I (頭戴式顯示器)，包括頭帶2，保護(hù)鏡3，外殼4。
[0021]視頻眼鏡I，還包括控制電路和光學(xué)模組。
[0022]如圖2所示，視頻眼鏡100包括視頻接收器101、視頻流處理器102和顯示屏。
[0023]視頻接收器101通過(guò)接口接收外部信息，接口可以是有線或無(wú)線。有線例如可包括并行總線或串行總線，諸如通用串行總線(Universal Serial Bus, USB)。無(wú)線例如可包括藍(lán)牙、IEEE802.11、蜂窩(諸如63]?、00嫩、1]]\0'33￥00、'^嫩1 或 LTE)或者 Zigbee 等等。
[0024]視頻接收器101將接收的信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至視頻流處理器102進(jìn)行處理，最后在顯示屏上進(jìn)行顯示。其包括:左眼視頻信息處理器103，右眼視頻信息處理器104，左眼顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器105和右眼顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器106。
[0025]經(jīng)過(guò)視頻處理器102處理之后的信號(hào)經(jīng)由光學(xué)模組傳輸后，在顯示屏上顯示出來(lái)。
[0026]光學(xué)模組包括左眼光學(xué)模組111和右眼光學(xué)模組112。顯示屏包括左眼微型顯示屏107和右眼微型顯示屏108。雖然在此提到的視頻信號(hào)處理器和顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的個(gè)數(shù)為2個(gè)，但是其也可以為I個(gè)，顯示屏和光學(xué)模組的個(gè)數(shù)也可以為1-2個(gè)。
[0027]實(shí)施例一
圖3為實(shí)施例一的光學(xué)系統(tǒng)圖，如圖3所示，光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)模組和顯示屏21，光學(xué)模組包括分光器30和透鏡組40。
[0028]分光器30設(shè)置在保護(hù)鏡3上，也可以是整塊保護(hù)鏡3都為分光器。
[0029]分光器30包括第一棱鏡31,第二棱鏡34,位于第一棱鏡31與第二棱鏡34之間的中間部分36。
[0030]第一棱鏡31上包括有第一弧面32和第二弧面33。第一弧面32和第二弧面33均為凸面。第二弧面33和第一弧面32的組合能夠放大圖像。
[0031]透鏡組40，包括第一透鏡41和第二透鏡42，透鏡組40用于放大圖像，減少視差和增加視覺(jué)距離。
[0032]從顯示屏21產(chǎn)生的圖像通過(guò)透鏡組40和分光器30之后，在成像區(qū)域。人眼130在此能夠看到預(yù)定的圖像。
[0033]圖4人眼觀察外部場(chǎng)景的光路圖，如圖4所示，分光器30還包括有第三弧面35，其位于第二棱鏡34上。第三弧面35為凹面,用于發(fā)散光線。第一弧面32和第三弧面35的面形相同或相似，具體地，平行光從第三弧面35入射，從第一弧面32出射的也是平行光，出射光的平行度小于±1度。
[0034]也即是，第三弧面35和第一弧面32組成等厚度的透鏡，經(jīng)第三弧面35縮小的效果能夠抵擋第一弧面32放大的效果，這樣人眼從保護(hù)鏡3看到的環(huán)境圖像不會(huì)產(chǎn)生畸變。
[0035]中間部分36上涂有半透半反膜，其能夠反射顯示屏21的光線，也能透射視頻眼鏡I前方的圖像23。反射材料為部分反射(例如，50%反射)鋁或銀涂層。這些結(jié)構(gòu)的部分反射性準(zhǔn)許充足的外部周圍光通過(guò)反射部分30的背側(cè)?；蛘?，所述反射材料可為分色角度選擇性多層表面，所述分色角度選擇性多層表面對(duì)于實(shí)質(zhì)上法向于中間部分36的表面照射的光為實(shí)質(zhì)上透明的，而對(duì)以充足傾斜角度投射到中間部分36上的光為實(shí)質(zhì)上反射的。
[0036]雖然上面提到的中間部分32為半透半反的，但是在應(yīng)用到不需要觀看周圍環(huán)境的視頻眼鏡中時(shí)，也可以為全反的，此類應(yīng)用如頭戴式視頻影院或交互游戲等。
[0037]實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一相同之處不再贅述，如圖5所示，其不同之處在于在透鏡組40與分光器30之間多加了一反射鏡43。反射鏡43的作用在于改變光路，這樣的好處是能夠減小視頻眼鏡I的體積。
[0038]本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡，通過(guò)在分光器上設(shè)置有2個(gè)弧面，解決了現(xiàn)有技術(shù)中視頻眼鏡分辨率過(guò)低和體積過(guò)大的問(wèn)題。
[0039]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)模組和顯示屏，所述光學(xué)模組能夠傳遞所述顯示屏的圖像，所述光學(xué)模組包括透鏡組和分光器，其特征在于，所述分光器包括中間部分、第一弧面和第二弧面，所述第二弧面與所述透鏡組相對(duì)設(shè)置，所述顯示屏的圖像依次經(jīng)過(guò)所述第二弧面、所述中間部分和所述第一弧面，所述第一弧面和所述第二弧面為凸面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述分光器還包括第三弧面，所述第三弧面為凹面，所述第三弧面與所述第一弧面相對(duì)設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一弧面和所述第三弧面的面形相同或相似，平行光經(jīng)所述第三弧面從所述第一弧面出射的也是平行光，平行度小于±1度。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)系統(tǒng),其特征在于，所述分光器包括第一棱鏡和第二棱鏡，所述第一弧面和所述第二弧面位于所述第一棱鏡上，所述第三弧面位于所述第二棱鏡上，所述中間部分位于所述第一棱鏡和所述第二棱鏡之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)模組還包括反射鏡，所述反射鏡位于所述透鏡組和所述分光器之間。6.一種視頻眼鏡，包括:頭帶、保護(hù)鏡、外殼，其特征在于，所述視頻眼鏡還包括權(quán)利要求I至5任一所述的光學(xué)系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的視頻眼鏡，其特征在于，所述分光器位于所述保護(hù)鏡上。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的視頻眼鏡，其特征在于，所述視頻眼鏡還包括視頻接收器和視頻流處理器，所述視頻接收器通過(guò)接口接收外部視頻信號(hào)，所述視頻流處理器能夠處理所述視頻接收器接收的信號(hào)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的視頻眼鏡，其特征在于，所述視頻流處理器包括視頻信號(hào)處理器和顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的視頻眼鏡，其特征在于，所述視頻信號(hào)處理器和所述顯示屏驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的個(gè)數(shù)分別為1-2個(gè)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡，其中光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)模組和顯示屏，光學(xué)模組能夠傳遞顯示屏的圖像，光學(xué)模組包括透鏡組和分光器，分光器包括中間部分、第一弧面和第二弧面，第二弧面與透鏡組相對(duì)設(shè)置，顯示屏的圖像依次經(jīng)過(guò)第二弧面、中間部分和第一弧面，第一弧面和第二弧面為凸面。本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)和視頻眼鏡，通過(guò)在分光器上設(shè)置有2個(gè)弧面，解決了現(xiàn)有技術(shù)中視頻眼鏡分辨率過(guò)低和體積過(guò)大的問(wèn)題。
【IPC分類】G02B27/01
【公開號(hào)】CN105511076
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410494845
【發(fā)明人】江貴平, 詹達(dá)舉
【申請(qǐng)人】廣州南北電子科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2014年9月24日