[發明專利]一種多棱鏡雙焦面光學模組及近眼顯示光學系統

在審

• 申請號: 202211575420.3
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115877488A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 程德文;陳海龍;王其為;姚成;王達;李陽
• 申請（專利權）人: 北京耐德佳顯示技術有限公司
• 主分類號: G02B5/04
• 分類號: G02B5/04;G02B7/18;G02B17/04;G02B27/01
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 李亞東

本發明公開一種多棱鏡雙焦面光學模組及近眼顯示光學系統，至少包括主棱鏡、第一輔棱鏡和第二輔棱鏡，其中，主棱鏡包括第一光學面、第二光學面和第三光學面，第一輔棱鏡包括第一入射面、透反分光面和第一透射面，第二輔棱鏡包括第二入射面和第二透射面；第一輔棱鏡設置在主棱鏡的第一光學面側，第二輔棱鏡的第二透射面和第一輔棱鏡的透反分光面膠合；第一顯示光路和第二顯示光路共用主棱鏡和第一輔棱鏡；第一顯示光路經第一輔棱鏡和主棱鏡在第一焦面位置成像，第二顯示光路經第二輔棱鏡、第一輔棱鏡和主棱鏡在第二焦面位置成像。上述多棱鏡雙焦面光學模組及近眼顯示光學系統，能夠實現虛擬現實或增強現實應用，并實現近視防控目的。

技術領域

本發明涉及一種多棱鏡雙焦面光學模組，同時涉及近眼顯示光學系統，屬于增強現實應用領域。

背景技術

兒童和青少年處于成長發育期和用眼高峰期，幫助他(她)們建立良好的用眼習慣，針對眼部和視覺系統進行科學的物理鍛煉和訓練，增強眼睛調節能力，有助于防控近視，修復弱視，提升裸眼視力健康水平，減輕對于眼鏡、手術等視力矯正手段的依賴性。

雙焦面增強現實或虛擬現實近眼顯示光學系統可以通過有規律的改變焦深，實現對眼睛功能的鍛煉，充分調動眼睛的潛能，緩解視力疲勞，改善調節速度，增加調節幅度，有效地改善調節滯后、調節功能不足等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種可以實現增強現實顯示或虛擬現實顯示的多棱鏡雙焦面光學模組。

本發明所要解決的技術問題在于同時提供一種近眼顯示光學系統。

為了實現上述技術目的，本發明采用下述技術方案：

一種多棱鏡雙焦面光學模組，包括：

主棱鏡，包括第一光學面、第二光學面和第三光學面；第一光學面作為所述主棱鏡的入射面與視軸不相交，第二光學面和第三光學面與視軸相交，第二光學面靠近人眼設置，第三光學面遠離人眼設置；

第一輔棱鏡，包括第一入射面、透反分光面和第一透射面；第一輔棱鏡設置在所述主棱鏡的第一光學面側；從第一入射面進入第一輔棱鏡的第一光線經透反分光面反射后從第一透射面射出，然后經第一光學面進入主棱鏡，并依次經過第二光學面和第三光學面反射后，透過第二光學面，進入人眼成像；第一光線經第一顯示光路在第一焦面位置成像；

第二輔棱鏡，包括第二入射面和第二透射面；所述第二透射面和所述透反分光面膠合；從第二入射面進入第二輔棱鏡的第二光線經第二透射面進入第一輔棱鏡，然后從第一透射面射出，然后經第一光學面進入主棱鏡，并依次經過第二光學面和第三光學面反射后，透過第二光學面，進入人眼成像；第二光線經第二顯示光路在第二焦面位置成像；

所述第一焦面和所述第二焦面的位置不同。

優選地，所述雙焦面近眼顯示光學系統，還包括補償鏡，設置在所述第三光學面側，并且，所述主棱鏡和所述補償鏡膠合；環境光透過所述補償鏡和所述主棱鏡，進入人眼成像。

優選地，膠合的所述第一輔棱鏡和所述第二輔棱鏡，對第二顯示光路，等效為一個正光焦度的透鏡。

優選地，所述第一輔棱鏡中，所述第一透射面的面型為非球面或自由曲面，所述透反分光面和所述第一入射面的面型為自由曲面；

所述第二輔棱鏡的各光學表面為自由曲面。

優選地，所述第一光學面和所述第三光學面的面型是自由曲面。

優選地，所述第一顯示光路、所述第二顯示光路的出瞳距離為15mm～25mm。

優選地，所述第一焦面和/或所述第二焦面的位置可調整。

優選地，所述第一焦面和所述第二焦面，兩者的位置變化范圍為不大于-200mm的范圍或不小于+200mm的范圍。