一种用于穿透式显示的光学眼镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及虚拟显示领域，特别涉及一种用于穿透式显示的光学眼镜。
【背景技术】
[0002]现有穿透式虚拟现实设计，很很多种实现方式，包括:45°半透板反镜、离轴非球面反射、回射屏幕、菲涅尔合成器、自由曲面棱镜、表面雕刻波导、全息波导以及光场显示等设计。其中：离轴非球面反射和回射屏幕，光学所需体积都比较大；自由曲面棱镜的光学棱镜部分较为笨重;菲涅尔合成器和表面雕刻波导均基于衍射反应，加工难度比较大;全息波导的寿命非常短;光场显不的出瞳存在渐晕，分辨率低。
[0003]综上所述，现有的穿透式虚拟现实设计均在设备体积、视角、可调性以及实现难度上存在一定的缺陷。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种用于穿透式显示的光学眼镜，具有视场角大、焦距可调、体积小等特点。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
[0006]本实用新型提供一种用于穿透式显示的光学眼镜，其包括:棱镜以及透镜，其中，
[0007]所述棱镜位于所述透镜和人眼之间，所述棱镜包括入射面和反射面，所述入射面与所述透镜相对，所述反射面将所述入射面处入射的光反射入所述人眼中。
[0008]较佳地，所述反射面为部分反射面，对可见光波段进行反射。
[0009]较佳地，所述反射面的远离所述人眼的一侧设置有补偿棱镜，以免影响正常视线。[0010 ]较佳地，所述反射面的反射率为40 % ~60 %之间的任意一个值。
[0011 ]较佳地，所述入射面为斜入射面，可以增加入射孔径和视场角。
[0012]较佳地，所述反射面与平行于所述人眼的平面的夹角为20°?25°之间的任意一个值。
[0013]较佳地，所述反射面为平面或曲面，反射面为曲面时，可以进一步增加视场角。
[0014]较佳地，当所述反射面为曲面时，所述曲面为球面、非球面、双曲面、抛物面、自由曲面中的任意一种。
[0015]较佳地，所述透镜为透镜组，为优化透镜组，可使用球面或非球面设计，修正相差。
[0016]较佳地，所述透镜和所述棱镜之间的距离可调，调节焦距，可以适应不同视力或视距。
[0017]相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：
[0018](I)本实用新型提供的用于穿透式显示的光学眼镜，利用在棱镜中设置反射面的方法来实现穿透式虚拟现实显示，棱镜的设计整合了光导和反射镜的功能，减小了设备体积；
[0019](2)本实用新型的光学眼镜采用斜面入射，可以在同样棱镜厚度的前提下获得更大的入射孔径和视角;反过来，获得同样孔径和视角，斜面入射可以使用相对较薄的棱镜；
[0020](3)透镜和棱镜之间的距离可调，实现了焦距可调，适应不同视力或者视距。
[0021]当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明：
[0023]图I为本实用新型的实施例I的用于穿透式显示的光学眼镜的结构示意图；
[0024]图2a为本实用新型的实施例I的光学眼镜的棱镜的正视图；
[0025]图2b为本实用新型的实施例I的光学眼镜的棱镜的俯视图；
[0026]图3a为实施例I的斜入射面的入射光线示意图；
[0027]图3b为非斜入射面的入射光线示意图；
[0028]图4为实施例2的光学眼镜的结构示意图；
[0029]图5为不加补偿棱镜时的光学眼镜的视角偏移示意图；
[0030]图6为实施例3的光学眼镜的结构示意图。
[0031 ]标号说明：I-透镜，2-棱镜，3-人眼，4-屏幕；
[0032]21-入射面，22-反射面，23-补偿棱镜。
【具体实施方式】
[0033]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0034]实施例I:
[0035]结合图I-图3，对本实用新型的用于穿透式显示的光学眼镜进行详细描述，如图I所示为其结构示意图，其包括:透镜I以及棱镜2，棱镜2位于透镜I和人眼3之间，屏幕4的光线依次经过透镜I、棱镜2进入人眼4。棱镜2包括入射面21和反射面22，棱镜2与透镜I相对的面为入射面21，光线从入射面21入射到棱镜中进行反射，最后经过反射面22反射到人眼4中，人眼4即可观看到屏幕3上播放的视频或图像。
[0036]为了获得较大的入射孔径和视角，本实施例的棱镜的入射面采用如图3a所示的斜入射面，如图3b所示为非斜入射面时的示意图，由两幅图比较可看出，采用斜入射面，可以在同样棱镜厚度的前提下获得更大的入射孔径和视场角，反过来，获得同样的入射孔径和视场角，斜入射面可以使用相对较薄的棱镜。
[0037]较佳实施例中，反射面22为部分反射面，只对可见光波段部分进行反射，部分反射的屏幕光和部分透射的自然光同时进入人眼，这样人眼就能同时看到屏幕显示内容和实际景物。
[0038]较佳实施例中，反射面22与平行于人眼4的平面的夹角α为20?25°之间的任一值。反射面22的反射率为40%?60%之间的任一值。不同实施例中，反射面22可以为平面或曲面，曲面可以为球面、非球面、双曲面、抛物面或自由曲面。反射面22采用曲面设计可以进一步增加视角，使用曲面反射时，原理如同汇聚透镜，相当于放大镜，光线在此曲面反射后进一步汇聚，使得图像放大，也就是视角增加。
[0039]实施例2:
[0040]本实施例是在实施例I的基础上，将位于反射面22的远离人眼4的一侧棱镜采用补偿棱镜23，用于防止视角偏移和图像失真，还可用于对色散进行补偿，以免影响正常视线，其结构示意图如图4所示。在不加补偿棱镜时，人眼是通过一个楔角棱镜来观察外部景物，会使视角偏移，如图5所示图中实线表示的为实际景物位置，虚线表示的为图像位置；当反射面22为曲面，相当于人通过一个凸透镜或老花镜的边缘往外看，会进一步造成图像失真，增加补偿棱镜后，可以防止视角的偏移和图像的失真。
[0041 ] 实施例3:
[0042]本实施例是在实施例I或实施例2的基础上对透镜I进行了优化，其为经过优化后的透镜组，使用球面和/或非球面设计，修正相差，且透镜I可以前后移动，焦距可调，以适应不同视力或视距，其结构示意图如图6所示。
[0043]此处公开的仅为本实用新型的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，并不是对本实用新型的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本实用新型所保护的范围内。
【主权项】
1.一种用于穿透式显示的光学眼镜，其特征在于，包括:棱镜以及透镜，其中， 所述棱镜位于所述透镜和人眼之间，所述棱镜包括入射面和反射面，所述入射面与所述透镜相对，所述反射面将所述入射面处入射的光反射入所述人眼中。2.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述反射面为部分反射面，对可见光波段进行反射。3.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述反射面的远离所述人眼的一侧的设置有补偿棱镜。4.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述反射面的反射率为40%?60%之间的任意一个值。5.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述入射面为斜入射面。6.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述反射面与平行于所述人眼的平面的夹角为20°?25°之间的任意一个值。7.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述反射面为平面或曲面。8.根据权利要求7所述的光学眼镜，其特征在于，当所述反射面为曲面时，所述曲面为球面、非球面、双曲面、抛物面、自由曲面中的任意一种。9.根据权利要求I所述的光学眼镜，其特征在于，所述透镜为透镜组。10.根据权利要求I至9任一项所述的光学眼镜，其特征在于，所述透镜和所述棱镜之间的距离可调。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于穿透式显示的光学眼镜，其包括：棱镜以及透镜，其中，棱镜位于透镜和人眼之间，棱镜包括入射面和反射面，入射面与透镜相对，反射面将入射面处入射的光反射入人眼中。本实用新型的用于穿透式显示的光学眼镜，具有视场角大、焦距可调、体积小等特点。
【IPC分类】G02B17/02
【公开号】CN205157873
【申请号】CN201520958802
【发明人】董若
【申请人】上海渺视光学科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日