CN107966812A - 一种增强现实光学*** - Google Patents
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Abstract
本发明要解决的问题是：提供一种增强现实光学***，包括微型显示器、背光***、分光棱镜、透镜组、反射镜、平面镜和光阑组成,所述背光***发出的光依次通过分光棱镜、微型显示器、分光棱镜、透镜组、平面镜、反射镜最终进入光阑；所述微型显示器为LCOS微型显示器；所述背光***为微型显示器提供背光照明的装置；所述分光棱镜上至少包含3个透射面和一个半反半透面。有益效果在于：出瞳距合理的优点，能够保证使用者在大视场范围内看到清晰、畸变小的图像；还具有视场角大、眼动范围大、全视场像差校正良好等优点，用户在使用过程中不易产生眼疲劳，具有优秀的视觉体验，增加了产品的适用范围；本发明结构精巧、简洁、紧凑，使产品轻量化。
Description
技术领域
本发明设计增强现实技术领域，尤其涉及一种增强现实光学***。
背景技术
近年来，增强现实(Augmented Reality，简称AR)显示装置快速发展，由于该***属于头戴***，因此它必须结构紧凑和轻量化，以增强使用者的舒适度。对于增强现实显示装置，大视场非常重要，大视场可以增加使用者的沉浸感，使观察者能最大程度的观察优质的动态图像。紧凑和轻量化的结构可以极大的增强佩戴者的舒适感，合适的出瞳距可以使观察者佩戴其他目视***(如近视镜)进行使用，增加了***对佩戴者的适用范围。但是，光学***的视场、出瞳距、大出瞳直径、短焦距等结构参数互相制约，同时满足上述条件存在相当大的困难。
因此，急需提供一种能够同时满足结构紧凑轻便大视场的增强现实光学***。
发明内容
本发明要解决的问题是：提供一种增强现实光学***。
本发明的技术方案如下：一种增强现实光学***，其特征在于：包括微型显示器、背光***、分光棱镜、透镜组、反射镜、平面镜和光阑组成,所述背光***发出的光依次通过分光棱镜、微型显示器、分光棱镜、透镜组、平面镜、反射镜最终进入光阑；
所述微型显示器为LCOS微型显示器；
所述背光***为微型显示器提供背光照明的装置；
所述分光棱镜上至少包含3个透射面和一个半反半透面；
所述透镜组由3至6片透镜组成，所述透镜组的总焦距在1-30mm之间；
所述反射镜为曲面反射镜，所述反射镜上包含第一曲面反射面和第二曲面反射面；
所述平面镜的两面分别为第一平面镜表面和第二平面镜表面。
所述的光阑对光线起过滤作用。人眼直接观察，则瞳孔即为光阑。
进一步，所述LCOS微型显示器尺寸在0.1inch-5inch之间。
进一步，所述背光***的光源为单色LCD、多色LED、单色激光、多色激光其中的一种或多种混合而成。
进一步，所述分光棱镜上设有第一棱镜透射面、第二棱镜透射面、第三棱镜透射面和棱镜半反半透面。
再进一步，所述第一棱镜透射面、第二棱镜透射面、第三棱镜透射面上均镀有增透膜；所述棱镜半反半透面表面镀有半反半透膜。
进一步，所述组成透镜组的透镜中，至少包含一个阿贝数小于30的透镜、一个阿贝数大于30的透镜；且至少包含一个焦距为负数的透镜、一个焦距为正数的透镜；且至少有一个透镜的一个面的面型满足轴对称面型的自由曲面方程。
近一步，所述第一曲面反射面和第二曲面反射面中至少有一个满足轴对称面型的自由曲面方程；所述第一曲面反射面和第二曲面反射面中其中一个镀有增透膜，另一个镀有半反半透膜。
进一步，所述第一平面镜表面和第二平面镜表面其中一个镀有增透膜，另一个镀有半反半透膜。
进一步，所述透镜组远离分光棱镜的一侧设有用于防尘的挡片。
再进一步，所述挡片为玻璃材质的挡片。
本发明的有益效果在于：出瞳距合理的优点，能够保证使用者在大视场范围内看到清晰、畸变小的图像；还具有视场角大、眼动范围大、全视场像差校正良好等优点，用户在使用过程中不易产生眼疲劳，具有优秀的视觉体验，增加了产品的适用范围；本发明结构精巧、简洁、紧凑，，使产品轻量化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中平面镜的示意图。
图3为图1中反射镜的示意图。
图4为图1中分光棱镜的示意图。
其中：
1、光阑， 2、平面镜
3、反射镜， 4、透镜组，
5、分光棱镜， 6、背光***，
7、微信显示器， 8、挡片，
21、第一平面镜表面， 22、第二平面镜表面，
31、第一曲面反射面， 32、第二曲面反射面，
51、第一棱镜透射面， 52、第二棱镜透射面，
53、第三棱镜透射面， 54、棱镜半反半透面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的四种实施方式做出简要说明。
在以下四种实施例中，透镜组4均由3片透镜组成，其中一片为焦距为正且阿贝数大于30的球面透镜(球面，非球面等旋转对称的面型都符合自由曲面的方程)、一片为焦距为负且阿贝数小于30的透镜、最后一片为焦距为正且阿贝数大于30的透镜。
背光***7产生的均匀光斑，经过第一棱镜透射面51进入分光棱镜5，在第二棱镜透射面52处一半反射，一半透射，反射得到光线经第三棱镜透射面53出射照射在微型显示器7上，然后经微型显示器7反射，反射后的光线经第三棱镜透射面53进入分光棱镜5，在第二棱镜透射面52处一半反射，一半透射，透射光经过棱镜半反半透面54出射进入透镜组，经过透镜组4中各个透镜的折射后，穿过挡片8到达平面镜2。
实施例一：
若在第二平面镜表面22镀半透半反膜时，光线在第二平面镜表面22处一半反射，一半透射，反射的光继续传播到第一曲面反射面31。若在第一曲面反射面31出镀半透半反膜时，光线在第一曲面反射面31处一半反射，一半透射，反射的光继续传播到第二平面镜表面22处，光线在第二平面镜表面22处一半反射，一半透射。透射光线经第一平面镜表面 21出射，然后通过光阑1。
实施例二：
若在第一平面镜表面21镀半透半反膜时，光线在第二平面镜表面22处透射，然后再第一平面镜表面21处一半反射，一半透射，反射的光经面22处透射继续传播到第一曲面反射面31。若在第一曲面反射面31出镀半透半反膜时，光线在第一曲面反射面31处一半反射，一半透射，反射的光继续传播到第二平面镜表面22处，光线在第二平面镜表面22 处透射一半反射，一半透射。然后在面21一半反射，一半透射，透射光通过光阑1。
实施例三：
若在第二平面镜表面22镀半透半反膜时，光线在面22处一半反射，一半透射，反射的光继续传播到第一曲面反射面31。若在第二曲面反射面32镀半透半反膜时，光线在第一曲面反射面31处透射，然后再第二曲面反射面32处一半反射，一半透射，反射的光经第一曲面反射面31处透射，继续传播到第二平面镜表面22，光线在第二平面镜表面22处一半反射，一半透射。透射光线经第一平面镜表面21出射，然后通过光阑1。
实施例四：
若在第一平面镜表面21镀半透半反膜时，光线在第二平面镜表面22处透射，然后再第一平面镜表面21处一半反射，一半透射，反射的光经第二平面镜表面22处透射继续传播到第一曲面反射面第一曲面反射面31。若在第二曲面反射面32镀半透半反膜时，光线在第一曲面反射面31处透射，然后在第二曲面反射面32处一半反射，一半透射，反射的光经第一曲面反射面31处透射，反射的光继续传播到第二平面镜表面22处，光线在第二平面镜表面22处透射一半反射，一半透射。然后在第一平面镜表面21一半反射，一半透射，透射光通过光阑1。
以上对本发明的四个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种增强现实光学***，其特征在于：包括微型显示器、背光***、分光棱镜、透镜组、反射镜、平面镜和光阑组成,所述背光***发出的光依次通过分光棱镜、微型显示器、分光棱镜、透镜组、平面镜、反射镜最终进入光阑；
所述微型显示器为LCOS微型显示器；
所述背光***为微型显示器提供背光照明的装置；
所述分光棱镜上至少包含3个透射面和一个半反半透面；
所述透镜组由3至6片透镜组成，所述透镜组的总焦距在1-30mm之间；
所述反射镜为曲面反射镜，所述反射镜上包含第一曲面反射面和第二曲面反射面；
所述平面镜的两面分别为第一平面镜表面和第二平面镜表面。
2.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述LCOS微型显示器尺寸在0.1inch-5inch之间。
3.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述背光***的光源为单色LCD、多色LED、单色激光、多色激光其中的一种或多种混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述分光棱镜上设有第一棱镜透射面、第二棱镜透射面、第三棱镜透射面和棱镜半反半透面。
5.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述第一棱镜透射面、第二棱镜透射面、第三棱镜透射面上均镀有增透膜；所述棱镜半反半透面表面镀有半反半透膜。
6.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述组成透镜组的透镜中，至少包含一个阿贝数小于30的透镜、一个阿贝数大于30的透镜；且至少包含一个焦距为负数的透镜、一个焦距为正数的透镜；且至少有一个透镜的一个面的面型满足轴对称面型的自由曲面方程。
7.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述第一曲面反射面和第二曲面反射面中至少有一个满足轴对称面型的自由曲面方程；所述第一曲面反射面和第二曲面反射面中其中一个镀有增透膜，另一个镀有半反半透膜。
8.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述第一平面镜表面和第二平面镜表面其中一个镀有增透膜，另一个镀有半反半透膜。
9.根据权利要求1所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述透镜组远离分光棱镜的一侧设有用于防尘的挡片。
10.根据权利要求9所述的一种增强显示光学***，其特征在于所述挡片为玻璃材质的挡片。
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