一种双焦面目视光学系统及近眼显示设备的制作方法

本发明涉及一种双焦面目视光学系统，同时涉及一种近眼显示设备，属于近眼显示。

背景技术：

1、近年来，随着虚拟现实(virtual reality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)技术的发展，用于vr或者ar的近眼显示设备展现出巨大的发展潜力。

2、近眼显示设备能够将图像源的图像放大并呈现在用户眼前。对于大量近视或远视的使用者，虚像位于固定位置的近眼显示设备无法满足使用者的需求。同时，针对某些特定的应用场景，例如在视觉训练等需求中，使用者需要根据用途对虚像的距离进行调节，实现视度的调节。

3、此外，儿童和青少年处于成长发育期和用眼高峰期，帮助他(她)们建立良好的用眼习惯，针对眼部和视觉系统进行科学的物理锻炼和训练，增强眼睛调节能力，有助于防控近视，修复弱视，提升裸眼视力健康水平，减轻对于眼镜、手术等视力矫正手段的依赖性。因此，具有视度调节功能的近眼显示设备越来越被广大的使用群体所需要。

4、双焦面增强现实近眼显示光学系统可以通过有规律的改变焦深，实现对眼睛功能的锻炼，充分调动眼睛的潜能，缓解视力疲劳，改善调节速度，增加调节幅度，有效地改善调节滞后、调节功能不足等。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种双焦面目视光学系统。

2、本发明所要解决的技术问题在于同时提供一种近眼显示设备。

3、为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

4、一种双焦面目视光学系统，包括第一显示光路和第二显示光路；其中，

5、所述第一显示光路包括沿视轴方向从人眼向第一图像源排列的平面分光镜、凹面分光镜、第一透镜和第一透镜组；所述第一透镜面向人眼侧表面为凹面，且所述第一透镜面向人眼侧表面镀有分光膜形成所述凹面分光镜；所述第一图像源发出的光线依次经过所述第一透镜组、所述第一透镜、所述凹面分光镜和所述平面分光镜折射后，在人眼成像，所述第一显示光路形成第一焦面；

6、所述第二显示光路包括从人眼向第二图像源排列的所述平面分光镜、所述凹面分光镜和第二透镜组；所述第一显示光路和所述第二显示光路共用所述平面分光镜和所述凹面分光镜；所述第二图像源发出的光线经过所述第二透镜组折射后，依次经所述平面分光镜和所述凹面分光镜反射后，透过所述平面分光镜，在人眼成像；所述第二显示光路形成第二焦面；

7、所述第一焦面和所述第二焦面的位置不同。

8、优选地，其中一个焦面对应视度为-6d～-0d，另一个焦面对应视度为+0d～+5d。

9、优选地，所述第一焦面和/或所述第二焦面的位置可调节。

10、优选地，所述第一显示光路和所述第二显示光路的出瞳距离范围为30mm～50mm。

11、优选地，所述第二显示光路还包括平面反射镜，以将经过所述第二透镜组折射的第二图像光反射至所述平面分光镜。

12、优选地，所述第一透镜组是正光焦度透镜组。

13、优选地，所述第一透镜面向人眼侧的表面的曲率半径范围在50mm～150mm。

14、优选地，所述凹面分光镜的分光膜的透反分光比小于1。

15、优选地，所述第二透镜组包括双胶合透镜、液体透镜或中继透镜组中的任一种。

16、一种近眼显示设备，包括双焦面目视光学系统，以及第一微型显示器和第二微型显示器，分别向第一显示光路和第二显示光路提供图像源。

17、本发明所提供的双焦面目视光学系统和近眼显示设备，通过将目镜光学系统和birdbath型光学系统组合实现双焦面显示，人眼可在两个焦面之间切换，从而使人眼得到锻炼，进行视力防控。并且，上述双焦面目视光学系统还可以具有视度调节功能，适应不同视度人群的使用需求，适用于虚拟现实显示场景。

技术特征：

1.一种双焦面目视光学系统，其特征在于包括第一显示光路和第二显示光路；其中，

2.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

3.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

4.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

5.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

6.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

7.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

8.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

9.如权利要求1所述的双焦面目视光学系统，其特征在于：

10.一种近眼显示设备，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的双焦面目视光学系统，以及第一微型显示器和第二微型显示器。

技术总结
本发明公开了一种双焦面目视光学系统和近眼显示设备，包括第一显示光路和第二显示光路；其中，第一显示光路包括沿视轴方向从人眼向第一图像源排列的平面分光镜、凹面分光镜、第一透镜和第一透镜组；第一透镜面向人眼侧表面为凹面且镀有分光膜形成凹面分光镜；第一显示光路形成第一焦面；第二显示光路包括从人眼向第二图像源排列的平面分光镜、凹面分光镜和第二透镜组；第一显示光路和第二显示光路共用平面分光镜和凹面分光镜；第二显示光路形成第二焦面。上述双焦面目视光学系统，通过目镜系统和Birdbath型系统组合实现双焦面显示，人眼可在两个焦面之间切换，从而使人眼得到锻炼，进行视力防控，适用于虚拟现实显示场景。

技术研发人员：程德文,戴玺隆,王其为
受保护的技术使用者：未来光学（上饶）科研院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13