扩增实境光学系统及头戴式显示器的制作方法

本发明有关一种扩增实境，特别是指一种扩增实境光学系统及头戴式显示器。

背景技术：

1、扩增实境(augmented reality，简称ar)是虚拟实境(virtual reality，简称vr)所衍生出来的一种技术，主要是通过摄影机撷取现实空间的场景并进行定位，并通过计算机程序的实时运算，将虚拟的物件与信息添加至现实空间中，再通过显示器来呈现虚拟与现实信息的结合。

2、目前以头戴式显示器(head-mounted display)为最常见的扩增实境装置。头戴式显示器通常是用眼罩或头盔的形式，让显示屏靠近配戴者的眼部，显示屏所输出的虚拟影像投射到配戴者的眼中，让虚拟影像和周遭环境作结合，来获得现实中无法直接获取的信息。

3、然而，目前的头戴式显示器的光学显示模块不能调节屈光度，无法满足非正常视力使用者的观看需求。非正常视力使用者，特别是指包括近视、远视、老花或散光等屈光不正者在使用头戴式显示器时，还得配戴视力矫正眼镜来矫正视力才能看清楚显示画面，视力矫正眼镜本身占有一定的空间和重量，增加了使用者的麻烦，也容易感到不舒适；而视力矫正眼镜和头戴式显示器之间也可能在结构上产生冲突，不一定可以同时配戴，大大影响了使用者的体验效果。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在提供一种扩增实境光学系统及头戴式显示器，将扩增实境显示模块和屈光调节模块作结合，并分别安装在头戴式显示器的主镜架和可拆卸的子镜架中，让屈光不正的使用者不必再配戴视力矫正眼镜，也能观看到清晰的虚拟影像，从而获得完整的扩增实境的使用体验。

2、本发明的另一目的在提供一种扩增实境光学系统及头戴式显示器，其屈光调节模块安装于可拆卸的子镜架中，可以根据使用者的使用需求或视力程度容易地拆卸跟替换，以提高使用便利性，并可降低使用成本。

3、为达上述目的，本发明提供一种扩增实境光学系统，应用于具有主镜架与子镜架的头戴式显示器，子镜架可拆卸地装设于主镜架的内侧或外侧，扩增实境光学系统包括扩增实境显示模块和屈光调节模块，扩增实境显示模块安装于主镜架内，并包括：一显示屏，用以发出影像光束；一第一部分穿透部分反射元件，设置于显示屏下方，接收来自显示屏的影像光束，并使影像光束部分穿透、部分反射；以及一第二部分穿透部分反射元件，邻近第一部分穿透部分反射元件，使第一部分穿透部分反射元件所反射的影像光束经由第二部分穿透部分反射元件接收，再由第二部分穿透部分反射元件反射回第一部分穿透部分反射元件并穿透第一部分穿透部分反射元件，再射入人眼中。屈光调节模块安装于子镜架内，屈光调节模块包含至少一屈光调节镜片，屈光调节镜片对应第一部分穿透部分反射元件或第二部分穿透部分反射元件设置。

4、根据本发明的实施例，前述子镜架装设于主镜架的内侧，屈光调节镜片位于第一部分穿透部分反射元件和人眼之间。

5、根据本发明的实施例，前述显示屏固定在影像光束的最短光程位置处。

6、根据本发明的实施例，前述子镜架装设于主镜架的外侧，屈光调节镜片位于第二部分穿透部分反射元件远离人眼的一侧。

7、根据本发明的实施例，前述显示屏可做上下位移来调整显示屏相对于第一部分穿透部分反射元件的距离，以调节焦距。

8、根据本发明的实施例，前述第一部分穿透部分反射元件具有一倾斜角度，以使影像光束的光路转折。

9、根据本发明的实施例，前述第一部分穿透部分反射元件和第二部分穿透部分反射元件为平面或曲面，且其表面为镀膜或贴覆膜片。

10、根据本发明的实施例，前述屈光调节镜片满足f<-0.1米或f>0.1米的条件，f为屈光调节镜片的焦距。

11、根据本发明的实施例，前述屈光调节镜片为近视镜片、远视镜片、散光镜片或老花镜片。

12、根据本发明的实施例，前述显示屏和第一部分穿透部分反射元件之间还设有一透镜，以将影像光束导入第一部分穿透部分反射元件。

13、另外，本发明也提供一种头戴式显示器，包括前述扩增实境光学系统以及主镜架和子镜架，子镜架为可拆卸地装设于主镜架的内侧或外侧。

14、根据本发明的实施例，前述子镜架通过磁性吸附或夹持于主镜架。

15、以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

技术特征：

1.一种扩增实境光学系统，应用于一头戴式显示器，其特征在于，该头戴式显示器具有一主镜架与一子镜架，该子镜架可拆卸地装设于该主镜架的内侧或外侧，该扩增实境光学系统包括：

2.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该子镜架装设于该主镜架的内侧，该屈光调节镜片位于该第一部分穿透部分反射元件和该人眼之间。

3.如权利要求2所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该显示屏固定在该影像光束的最短光程位置处。

4.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该子镜架装设于该主镜架的外侧，该屈光调节镜片位于该第二部分穿透部分反射元件远离该人眼的一侧。

5.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该显示屏能够做上下位移来调整该显示屏相对于该第一部分穿透部分反射元件的距离，以调节焦距。

6.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该第一部分穿透部分反射元件具有一倾斜角度，以使该影像光束的光路转折。

7.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该第一部分穿透部分反射元件和该第二部分穿透部分反射元件为平面或曲面，且其表面为镀膜或贴覆膜片。

8.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该屈光调节镜片满足f<-0.1米或f>0.1米的条件，f为该屈光调节镜片的焦距。

9.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该屈光调节镜片为近视镜片、远视镜片、散光镜片或老花镜片。

10.如权利要求1所述的扩增实境光学系统，其特征在于，该显示屏和该第一部分穿透部分反射元件之间还设有一透镜，以将该影像光束导入该第一部分穿透部分反射元件。

11.一种头戴式显示器，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的扩增实境光学系统以及该主镜架和该子镜架，该子镜架为可拆卸地装设于该主镜架的内侧或外侧。

12.如权利要求11所述的头戴式显示器，其特征在于，该子镜架通过磁性吸附或夹持于该主镜架。

技术总结
本发明公开一种扩增实境光学系统及头戴式显示器，在头戴式显示器的主镜架内装设有扩增实境显示模块，扩增实境显示模块是由显示屏发出影像光束，向下方导至第一部分穿透部分反射元件和第二部分穿透部分反射元件，经过多次的反射来汇聚成像，而产生扩增实境的效果；同时，在主镜架的内侧或外侧装设有可拆卸的屈光调节模块，屈光调节模块包含至少一屈光调节镜片，以实现屈光度调节，进而为屈光不正的使用者提供更为清晰的影像，并可灵活地拆卸或替换屈光调节模块，大大提高使用便利性。

技术研发人员：洪淩桂,施富斌,游鸿文
受保护的技术使用者：东莞双营光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15