[發明專利]一種近眼顯示光學系統

在審

• 申請號: 201610173477.9
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105629476A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 黃琴華;周旭東
• 申請（專利權）人: 成都理想境界科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及增強現實領域，尤其涉及一種近眼顯示光學系統。

背景技術

增強現實(英文：AugmentedReality；簡稱：AR)，是利用虛擬物體或信息 對真實場景進行現實增強的技術。增強現實技術通常基于攝像頭等圖像采集設 備獲得的真實物理環境影像，通過計算機系統識別分析及查詢檢索，將與之存 在關聯的文本內容、圖像內容或圖像模型等虛擬生成的擴展信息或虛擬場景顯 示在真實物理環境影像中，從而使用戶能夠獲得身處的現實物理環境中的真實 物體的標注、說明等相關擴展信息，或者體驗到現實物理環境中真實物體的立 體的、突出強調的增強視覺效果。

現有的增強現實設備一般通過平板波導技術或衍射波導技術將光線引入人 眼中，以平板波導技術為例，請參考圖1，圖1為現有技術中平板波導技術對 應的光路圖，如圖1所示，每一光束被每一內嵌反射鏡的多次反射和透射，在 人眼100處觀察到的虛擬圖像的亮度不均，且由于不同波段的光譜在波導內的 折射率不一樣，反射和透射的角度不一樣，光透射和反射系數不一樣，從而導 致在人眼100處觀察到的虛擬圖像的色彩不均，并且隨著光線的透射次數和反 射次數的增加，光線的損失率也逐漸增高，導致虛擬圖像的亮度也逐漸降低， 極大地影響了用戶體驗；而衍射波導技術中衍射元件本身就具有色散大的缺陷， 并且衍射效率對入射光譜的波長和角度很敏感，從而導致在人眼處觀察到的虛 擬圖像的色彩和亮度不均，也會極大地影響用戶體驗。

因此，現有技術中存在增強現實設備提供的虛擬圖像的色彩和亮度不均的 技術問題，極大地影響了增強現實設備的用戶體驗。

發明內容

本發明的目的是提供一種近眼顯示光學系統，解決了現有技術中存在的增強 現實設備提供的虛擬圖像的色彩和亮度不均的技術問題，能夠為用戶提供色彩 和亮度均勻的虛擬圖像。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種近眼顯示光學系統，包括圖像源、 中繼成像鏡組、可反可透平面鏡和可反可透凹鏡；

所述圖像源輸出的圖像光線經所述中繼成像鏡組后，被可反可透平面鏡反射 至可反可透凹鏡，經所述可反可透凹鏡放大反射后，再經所述可反可透平面鏡 透射后被人眼接收；

外界環境光線依次經所述可反可透凹鏡與所述可反可透平面鏡透射后被人 眼接收。

優選地，所述圖像源設置于所述中繼成像鏡組上方，所述可反可透平面鏡設 置于所述中繼成像鏡組下方，且所述可反可透平面鏡位于所述可反可透凹鏡與 人眼之間。

優選地，所述近眼顯示系統還包括一個或多個平面全反射鏡，所述圖像光線 由所述一個或多個平面全反射鏡反射后，射入所述中繼成像鏡組。

優選地，所述圖像源設置于所述中繼成像鏡組靠近人額頭一側，所述中繼成 像鏡組上方設置一平面全反射鏡，所述可反可透平面鏡設置于所述中繼成像鏡 組下方，且所述可反可透平面鏡位于所述可反可透凹鏡與人眼之間。

優選地，所述近眼顯示系統還包括一個平面全反射鏡，所述圖像光線經所述 中繼成像鏡組后，通過所述平面全反射鏡反射向所述可反可透平面鏡。

優選地，所述中繼成像鏡組至少包括正透鏡和負透鏡。

優選地，所述可反可透平面鏡為平面可反可透平面鏡，所述平面可反可透平 面鏡所在的平面與人眼水平視線呈30度～60度的夾角。

優選地，所述可反可透平面鏡為具有折面的可反可透平面鏡，其包括光學效 率一致的第一平面和第二平面，所述第一平面與第二平面直接相連或通過一個 弧面相連，且所述弧面與兩平面均相切；

所述可反可透平面鏡的第一平面與人眼水平視線呈30度～60度的夾角，第 二平面與人眼水平視線垂直。

優選地，所述可反可透平面鏡遠離所述人眼的一側鍍有可透可反膜層，所述 可反可透膜層對入射角大于第一值的光線具有第一反射率且對入射角小于第二 值的光線具有第二透射率，其中第一值大于第二值，第一反射率大于第一閾值， 第二透射率大于第二閾值；所述圖像光線第一次射入所述可反可透平面鏡時的 第一入射角大于所述第一值，且所述圖像光線第二次射入所述可反可透平面鏡 時的第二入射角大于所述第二值；所述外界環境。

優選地，所述中繼成像鏡組至所述可反可透平面鏡的垂直距離可調。

優選地，所述中繼成像鏡組的出瞳與所述可反可透凹鏡的入瞳重合。