具有偏振折叠光路的增强现实望远镜的制作方法

本发明涉及一种光学望远镜，特别涉及一种具有偏振折叠光路的增强现实望远镜。

背景技术：

1、伽利略望远镜由于其尺寸较小，携带方便，且成正立的像而被大量使用于观剧镜、钓鱼镜等为民众熟悉生活用望远需求中。传统的伽利略望远镜原理结构由于中间无实像面，因此无法将分划板等标记信息叠加于观测到的物理世界中而受到一定的应用限制。

2、随着信息技术发展的快速发展，增强现实技术展现出火热的发展态势，并融合渗透进各行各业，得到大众的一致好评，实现增强现实的显示不依赖于光学系统必须具有中间像面，使伽利略望远镜原理结构下具备了提供额外信息的智能化可能。相较于传统伽利略望远镜光路原理，提升了人眼看到的画面的信息丰富性，解决了伽利略望远镜结构无法叠加标记信息的难题，使望远镜除具备基本的望远功能外，也可以用于视力辅助改善视觉缺陷，如cn107847125b所提到的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有偏振折叠光路的增强现实望远镜，通过将增强现实技术与望远镜技术结合，基于伽利略式望远镜结构，通过共用望远镜系统中的部分目镜镜片构建出增强现实显示光路叠加在望远镜观测到的物理世界画面上，实现在使用时能具有增强现实情景交互。

2、根据本发明的具有偏振折叠光路的增强现实望远镜，包括具有负光焦度的目镜组和具有正光焦度的物镜组，外部环境光通过物镜组折射所成的虚像在目镜组的后方焦点上，其中，所述目镜组由实现偏振折叠光路的透镜及至少一片补偿透镜组成，所述补偿透镜具有负光焦度，焦距范围-30mm～-60mm；实现偏振折叠光路的透镜至少包括一个非球面的会聚透镜，该会聚透镜具有正光焦度并具有30～80mm的焦距和1～12mm的中心厚度，来自微型显示屏幕发出的光仅射入偏振折叠光路。

3、物镜组选自弯月状的单个凸透镜或胶合透镜，与所述补偿透镜以不同材料形成，特别的，用于形成补偿透镜的材料折射率高于其他透镜。

4、望远镜从目镜组朝向人眼侧的第一表面到物镜组朝向外部环境的最后表面总长不超过120mm。

5、在一种实施方式中，实现偏振折叠光路的透镜包括第一会聚透镜和第二会聚透镜，所述第一会聚透镜为非球面的会聚物镜；第二会聚透镜焦距为-200～-300mm,中心厚度为1～10mm；所述第一会聚透镜朝向物镜组一侧的表面贴合有偏振复合膜层，所述偏振复合膜层至少含有一层反射型偏振膜和一1/4相位延迟片。

6、在另一种实施方式中，也可以仅具有一个会聚透镜实现偏振折叠光路，此时这个非球面的会聚透镜在朝向人眼一侧贴合有偏振复合膜层。

7、出于便携性的考虑，优选的，向目镜组发出光线的微型显示器屏幕选自1寸以内的lcd型或oled型显示芯片，在显示屏幕的出光面上贴合有偏振复合膜层以确保偏振折叠光路的实现，显示芯片为形成于玻璃基板的透明型显示芯片，也可以是形成于硅基等不透明基板的显示芯片。

8、虽然优选的使人眼通过目镜组观察微型显示器屏幕的视场角与人眼通过望远镜观察外部环境的视场角相同，但上述两视场角也可以不一致。当上述两视场角不一致时，差值不超过彼此当前最大视场角的一半。

9、根据本发明的增强现实望远镜，通过目镜组中的偏振折叠光路有效压缩了长度，缩小了体积，提供增强现实图像信息的微型显示屏幕在望远镜的物-目镜组直线光轴上或通过分光镜偏离设置，最终将增强现实图像与通过望远镜看到的外界环境相结合，使望远镜具备智能化的情境交互，提高显示画面信息的丰富性和用户的体验感。

技术特征：

1.一种具有偏振折叠光路的增强现实望远镜，包括具有负光焦度的目镜组和具有正光焦度的物镜组，外部环境光通过物镜组折射所成的虚像在目镜组的后方焦点上，其中，所述目镜组由实现偏振折叠光路的透镜及至少一片补偿透镜组成，所述补偿透镜具有负光焦度，焦距范围-30mm～-60mm；

2.如权利要求1所述的增强现实望远镜，其特征在于，所述物镜组选自弯月状的单个凸透镜或胶合透镜，具有200～400mm的正光焦和8～20mm的厚度，从而使望远镜的总放大率不小于2。

3.如权利要求2所述的增强现实望远镜，所述弯月状的单个凸透镜与所述补偿透镜以不同材料形成，用于形成补偿透镜的材料折射率高于其他透镜。

4.如权利要求1-3任一所述的增强现实望远镜，其特征在于，所述望远镜从目镜组朝向人眼侧的第一表面到物镜组朝向外部环境的最后表面总长不超过120mm。

5.如权利要求1-3任一所述的增强现实望远镜，其特征在于，实现偏振折叠光路的透镜包括第一会聚透镜和第二会聚透镜，所述第一会聚透镜为非球面的会聚物镜；第二会聚透镜焦距为-200～-300mm,中心厚度为1～10mm；所述第一会聚透镜朝向物镜组一侧的表面贴合有偏振复合膜层，所述偏振复合膜层至少含有一层反射型偏振膜和一1/4相位延迟片。

6.如权利要求1-3任一所述的增强现实望远镜，其特征在于，所述非球面的会聚透镜朝向人眼一侧贴合有偏振复合膜层，所述偏振复合膜层至少含有一层反射型偏振膜和一1/4相位延迟片。

7.如权利要求5所述的增强现实望远镜，其特征在于，所述向目镜组发出光线的微型显示器屏幕选自1寸以内的lcd型或oled型显示芯片，所述显示屏幕的出光面上贴合有偏振复合膜层，所述偏振复合膜层至少包含一吸收型偏振膜和一1/4相位延迟片。

8.如权利要求6所述的增强现实望远镜，其特征在于，所述向目镜组发出光线的微型显示器屏幕选自1寸以内的lcd型或oled型显示芯片，显示芯片为透明型显示芯片，所述显示屏幕的出光面上贴合有偏振复合膜层，所述偏振复合膜层至少包含一吸收型偏振膜和一1/4相位延迟片。

9.如权利要求1所述的增强现实望远镜，其特征在于，人眼通过目镜组观察微型显示器屏幕的视场角与人眼通过望远镜观察外部环境的视场角相同或不一致。

10.如权利要求9所述的增强现实望远镜，上述两视场角不一致时，差值不超过彼此当前最大视场角的一半。

技术总结
本发明涉及一种具有偏振折叠光路的增强现实望远镜,包括望远镜的目镜组和物镜组，望远镜的物镜组将外部环境光线会聚，通过目镜组进入人眼；目镜组包括偏振折叠光路，通过偏振原理，将微型显示屏显示的信息通过光路折返会聚至人眼处与外部环境成像叠加，实现虚实情景交融。本发明的增强现实望远镜以伽利略望远镜光学原理中叠加偏振折叠光路显示技术，在继承了伽利略望远镜结构紧凑、物理尺寸小的优点的同时，通过虚实叠加技术提升了显示画面的信息丰富性，进而提高大众的使用体验。

技术研发人员：孙佳平,程德文,郭星辰,侯起超
受保护的技术使用者：德伽智能光电（镇江）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24