一种远像屏光学显示系统的制作方法

专利2025-04-26  10


本技术属于光学成像,具体涉及一种远像屏光学显示系统。


背景技术:

1、近年来,随着消费电子产品的蓬勃发展,人们使用电子产品的时间越来越长,极大地影响了使用者的用眼健康。尤其是在青少年群体中,学习时,长时间近距离的观看书本,休息放松时,又近距离的玩耍电子产品,导致这一群体近视比率越来越高。人们对于健康用眼的需求日益增加,远像屏作为儿童近视防控和远像显示的应用越来越多,远像屏产品显示画面的舒适度主要取决于画面的平整度,虚像的距离,画质的清晰度,画面的动态畸变,但是目前的显示系统存在虚像画面有凹陷感(如图2所示),双目位置发生移动时,画面会出现较大畸变(如图4所示)。


技术实现思路

1、本实用新型实施方式的目的在于提供一种远像屏光学显示系统,其成像质量好,视场角范围大,能够适配近视用户,虚像画面的平整度好,双目移动时,画面也基本不会发生畸变,大大提升了用户体验感。

2、本实用新型的实施方式是这样实现的:

3、本实用新型的实施方式提供了一种远像屏光学显示系统,包括显示单元、第一光学元件、第二光学元件和第三光学元件;

4、所述第一光学元件设置于所述显示单元的出光光路上;

5、所述第二光学元件设置于所述第一光学元件的透射光光路上,所述第二光学元件包括第二光学镜片,所述第二光学镜片的靠近所述第一光学元件的一侧设有第一光学膜层,所述第二光学镜片的远离所述第一光学元件的一侧依次设有第二光学膜层和第三光学膜层,所述第一光学膜层为半透半反射膜,所述第二光学膜层为偏光片,其用于消除所述第二光学镜片内侧腔体内的反光,所述第三光学膜层为ar膜,其用于先出消除外界的反光;

6、所述第三光学元件设置于所述第二光学元件的反射光光路上。

7、进一步地,所述显示单元的出光面上设有四分之一波片或圆偏光片。

8、进一步地,所述第一光学元件包括第一透镜,所述第一透镜的两侧表面面型为曲面,其曲率半径为120-160mm,所述第一透镜的外径为120-180mm。

9、进一步地,所述第三光学元件包括第三光学镜片和全反射膜,所述第三光学镜片为凹面镜,其凹面的曲率半径为420-480mm,所述第三光学镜片的凹面朝向所述第二光学元件,所述全反射膜设置于所述第三光学镜片的凹面一侧。

10、进一步地,所述全反射膜的反射率大于85%。

11、进一步地,所述第一光学元件与所述第二光学元件形成的夹角为α,其满足30°≤α≤40°。

12、进一步地,所述显示单元的中心与所述第一光学元件的中心之间的距离为l1,其满足0<l1≤20mm,在所述第一光学元件的光轴线上,所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的距离为l2,其满足50≤l2≤150mm,在所述第三光学元件的光轴线上,所述第二光学元件与第三光学元件之间的距离为l3,其满足80mm≤l3≤150mm。

13、进一步地,使用时,设定双目所在的平面为xy平面,则xy平面到所述第二光学元件之间的距离为l4,其满足100mm≤l4≤500mm,双目在x方向上可移动的范围为|ebx|≤120mm,双目在y方向上可移动的范围为|eby|≤80mm。

14、进一步地,该光学显示系统的视场角为fov,其满足:25°≤fov≤40°;该光学显示系统的焦距为f,其满足:180mm≤f≤220mm。

15、本实用新型中,制成上述各光学镜片的材料可以为塑料或玻璃,所选材料的折射率为n,色散系数为v,其应满足1.3<n<1.8,20<v<70。

16、本实用新型的有益效果为:

17、本实用新型实施方式提供的远像屏光学显示系统,其成像质量好,视场角范围大,能够满足双目同时进行观看,人眼可移动范围大,可以对眼睛进行锻炼,起到保护眼睛,矫正视力的作用,虚像画面的平整度好,双目移动时,画面几乎不发生畸变,大大提升了用户体验感。



技术特征:

1.一种远像屏光学显示系统,其特征在于:包括显示单元、第一光学元件、第二光学元件和第三光学元件;

2.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述显示单元的出光面上设有四分之一波片或圆偏光片。

3.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述第一光学元件包括第一透镜,所述第一透镜的两侧表面面型为曲面,其曲率半径为120-160mm,所述第一透镜的外径为120-180mm。

4.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述第三光学元件包括第三光学镜片和全反射膜,所述第三光学镜片为凹面镜,其凹面的曲率半径为420-480mm,所述第三光学镜片的凹面朝向所述第二光学元件,所述全反射膜设置于所述第三光学镜片的凹面一侧。

5.根据权利要求4所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述全反射膜的反射率大于85%。

6.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述第一光学元件与所述第二光学元件形成的夹角为α,其满足30°≤α≤40°。

7.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:所述显示单元的中心与所述第一光学元件的中心之间的距离为l1,其满足0<l1≤20mm,在所述第一光学元件的光轴线上,所述第一光学元件与所述第二光学元件之间的距离为l2,其满足50≤l2≤150mm,在所述第三光学元件的光轴线上,所述第二光学元件与第三光学元件之间的距离为l3,其满足80mm≤l3≤150mm。

8.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:使用时,设定双目所在的平面为xy平面,则xy平面到所述第二光学元件之间的距离为l4,其满足100mm≤l4≤500mm,双目在x方向上可移动的范围为|ebx|≤120mm,双目在y方向上可移动的范围为|eby|≤80mm。

9.根据权利要求1所述的远像屏光学显示系统,其特征在于:该光学显示系统的视场角为fov,其满足:25°≤fov≤40°;该光学显示系统的焦距为f,其满足:180mm≤f≤220mm。


技术总结
本技术提供了一种远像屏光学显示系统,属于光学成像技术领域,该光学显示系统包括显示单元、第一光学元件、第二光学元件和第三光学元件;第一光学元件设置于显示单元的出光光路上;第二光学元件设置于第一光学元件的透射光光路上,第二光学元件包括第二光学镜片,第二光学镜片的靠近第一光学元件的一侧设有第一光学膜层,第二光学镜片的远离第一光学元件的一侧依次设有第二光学膜层和第三光学膜层,第三光学元件设置于第二光学元件的反射光光路上。其成像质量好,视场角范围大,虚像画面的平整度好,双目移动时,画面也基本不会发生畸变,大大提升了用户体验感。

技术研发人员:佟玲,王锐,逄锦超
受保护的技术使用者:江苏鸿蚁光电科技有限公司
技术研发日:20231116
技术公布日:2024/6/26
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