一种大视场角增强现实的显示棱镜及光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大视场角增强现实的显示棱镜及光学系统，显示棱镜具有三个光学工作面，分别为：为平面的第一光学工作面；为非球面或自由曲面的第二光学工作面；与第一光学工作面相互平行的第三光学工作面，该光学工作面上具有微结构且镀有半透半反膜；表征虚拟信息的图像光线从第一光学工作面透射进入显示棱镜，经过第二光学工作面反射后再次到达第一光学工作面并满足全反射条件，全反射的光线入射到具有微结构的第三光学工作面上，反射后再从第一光学工作面透射至人眼；外部环境光线从第三光学工作面透射进入显示棱镜，经第一光学工作面透射至人眼。本发明专利技术的显示棱镜结构简单，可以增大光学系统的视场角，并且不需要增加补偿棱镜。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场角增强现实的显示棱镜及光学系统
本专利技术涉及增强现实显示
，尤其涉及一种大视场角增强现实的显示棱镜及光学系统。
技术介绍
增强现实技术(AR)是一种将虚拟信息叠加到真实世界的显示技术，可广泛应用于军事、医疗、教育、制造、娱乐等领域。随着增强现实元年的到来，增强现实眼镜越来越被大众所熟知，产品也逐渐往消费者市场蔓延。作为头戴式系统，考虑到佩戴者舒适度等问题，需要约束其结构的尺寸及重量，这同时也限制了该类目镜系统的视场角、出瞳等光学参数。目前市场上的增强现实眼镜都存在视场角小、出瞳不足等问题，这会导致用户体验缺乏沉浸感。微软于2015年1月发布了一款基于全息波导显示的增强现实眼镜Hololens。全息波导由于仅仅起到光线传输的作用，并没有透镜成像的功能，因而视场角并不能做到很大。Hololens的视场角在30度左右，还有很大的提升空间。光学自由曲面棱镜的应用能有效提高增强现实显示系统的视场角及出瞳等参数。公开号为CN101359089B的中国专利文献公开了一种自由曲面棱镜头盔显示器光学系统，包括一个具有三个光学表面的自由曲面棱镜和一个微型图像显示器，从观察者侧到像源方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大视场角增强现实的显示棱镜，其特征在于，具有三个光学工作面，分别为：第一光学工作面，其为平面；第二光学工作面，为非球面或自由曲面；第三光学工作面，与所述的第一光学工作面相互平行，该光学工作面上具有微结构且镀有半透半反膜；表征虚拟信息的图像光线从第一光学工作面透射进入显示棱镜，经过第二光学工作面反射后再次到达第一光学工作面并满足全反射条件，经第一光学工作面全反射的光线入射到具有微结构的第三光学工作面上，反射后再从第一光学工作面透射至人眼；外部环境光线从第三光学工作面透射进入显示棱镜，经第一光学工作面透射至人眼。

【技术特征摘要】
1.一种大视场角增强现实的显示棱镜，其特征在于，具有三个光学工作面，分别为：第一光学工作面，其为平面；第二光学工作面，为非球面或自由曲面；第三光学工作面，与所述的第一光学工作面相互平行，该光学工作面上具有微结构且镀有半透半反膜；表征虚拟信息的图像光线从第一光学工作面透射进入显示棱镜，经过第二光学工作面反射后再次到达第一光学工作面并满足全反射条件，经第一光学工作面全反射的光线入射到具有微结构的第三光学工作面上，反射后再从第一光学工作面透射至人眼；外部环境光线从第三光学工作面透射进入显示棱镜，经第一光学工作面透射至人眼。2.根据权利要求1所述的大视场角增强现实的显示棱镜，其特征在于，所述的第二光学工作面满足以下面形方程，方程中用(x，y，z)表示表面上点的位置坐标值：j＝[(m+n)2+m+3n]/2+1其中c是曲面顶点处的曲率，k是曲面的二次曲面常数，Cj是曲面的j阶系数。3.根据权利要求1所述的大视场角增强现实的显示棱镜，其特征在于，所述的微结构为菲涅尔纹理结构或全息透镜结构。4.根据权利要求3所述的大视场角增强现实的显示棱镜，其特征在于，所述的第三光学工作面上的微结构满足以下面形方程，方程中用(x，y，z)表示表面上点的位置坐标值：

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓鹏，魏一振，钱伟，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33