[实用新型]一种用于对图像进行放大的棱镜及使用其的近眼显示装置

权利要求书

1.一种用于对图像进行放大的棱镜，包括三个有效光学表面，所述三个有效光学表面包括至少一自由曲面的表面和一非自由曲面的表面，其中，

所述自由曲面的表面用以折返光线以使像源图像得到预设的放大率并保持像差；

所述非自由曲面的表面被置为光出射面，选自非球面或曲率半径大于100mm的球面；

所述另一光学表面朝向像源方向，用以将像源发出的光投射进入棱镜并导向光出射面进行第一次全反射；

所述自由曲面的表面包括具有预定反射率的反射层。

2.如权利要求1所述的对图像进行放大的棱镜，其特征在于，所述棱镜的截面呈类三角形，以其放大的虚像面的中心的光线为主光线，主光线为中心25-30度范围内的中心视场TV畸变率可以不超过4％，35-45度范围内的中间视场TV畸变率不超过6％，超过45度至90度范围内的边缘视场TV畸变率不超过8％；该主光线被所述自由曲面的光学表面(103)反射后通过棱镜内部的长度被记录为D，所述D不超过16mm。

3.如权利要求1或2所述的对图像进行放大的棱镜，其特征在于，所述自由曲面表面可以通过XY多项式曲面来表述，描述方程如下：

其中c为曲面曲率半径，k为圆锥常数，C_i为多项式系数。

4.使用如权利要求1-3任一对图像进行放大的棱镜的近眼显示装置，进一步包括LCOS型微型图像显示器，所述LCOS型微型图像显示器包括朝向所述另一光学表面的LCOS基板，以及被置于所述LCOS基板与所述另一光学表面之间的、对所述LCOS基板进行照明的阵列式分光器。

5.如权利要求4所述的近眼显示装置，所述阵列式分光器包括相互平行的两外表面，以及置于两外表面之间且与所述外表面成倾斜角度的N个分光面，经相邻所述分光面而被投射至所述LCOS基板的光所覆盖的区域相接。

6.如权利要求5所述的近眼显示装置，所述分光面上包括透反分光层。

7.如权利要求6所述的近眼显示装置，所述透反分光层为偏振透反分光层，所述倾斜角度为45度。

8.如权利要求5所述的近眼显示装置，所述倾斜角度小于45度。

9.如权利要求7或8所述的近眼显示装置，相邻两个分光面之间包括光吸收层或偏振转换层。

10.如权利要求5所述的近眼显示装置，所述阵列式分光器包括光耦合部，所述耦合部用以将光耦合进入阵列式分光器内，导向至所述分光面。