一种增强现实光学模组及增强现实装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种增强现实光学模组及增强现实装置，涉及增强现实技术领域。增强现实光学模组包括凸透镜和胶合透镜，凸透镜和胶合透镜沿图像源光发射方向依次设置，凸透镜的焦距f1与胶合透镜的焦距f2满足：10mm＜f1＜50mm，30mm＜f2＜200mm。增强现实装置包括上述的增强现实光学模组、图像源以及设置在增强现实光学模组出光侧的光学处理单元，光学处理单元用于将增强现实光学模组出射的光线射入到人眼可视范围。能够提升增强现实装置的分辨率，进而提升增强现实装置显示质量。

An Augmented Reality Optical Module and Augmented Reality Device

The invention discloses an augmented reality optical module and an augmented reality device, which relates to the technical field of augmented reality. Augmented reality optical module includes convex lens and glued lens. convex lens and glued lens are arranged in turn along the direction of image source light emission. the focal length F1 of convex lens and F2 of glued lens satisfy: 10mm < F1 < 50mm, 30mm < F2 < 200mm. The augmented reality device includes the aforementioned augmented reality optical module, image source and an optical processing unit set on the optical side of the output of the augmented reality optical module. The optical processing unit is used to inject the light emitted from the augmented reality optical module into the visual range of the human eye. It can improve the resolution of the augmented reality device, and then improve the display quality of the augmented reality device.

【技术实现步骤摘要】
一种增强现实光学模组及增强现实装置
本专利技术涉及增强现实
，具体而言，涉及一种增强现实光学模组及增强现实装置。
技术介绍
增强现实(英文名称：AugmentedReality，AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。AR作为新型的人机接口和仿真工具，受到的关注日益广泛，并且已经发挥了重要作用，显示出了巨大的潜力。现有技术中，增强现实装置成像效果较差，分辨率偏低，畸变较大，不能满足清晰画面的观看需求。另外，也造成真实世界与虚拟环境融合不够紧密，影响用户观看体验。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增强现实光学模组及增强现实装置，能够提升增强现实装置的分辨率，进而提升增强现实装置显示质量。本专利技术的实施例是这样实现的：本专利技术实施例的一方面，提供一种增强现实光学模组，包括凸透镜和胶合透镜，所述凸透镜和所述胶合透镜沿图像源光发射方向依次设置，所述凸透镜的焦距f1与所述胶合透镜的焦距f2满足：10mm＜f1＜50mm，30mm＜f2＜200mm。可选地，所述凸透镜为平凸透镜，所述胶合透镜包括正透镜和负透镜，所述正透镜设置在靠近所述图像源一侧，所述正透镜与所述负透镜满足以下关系式：2.0＞n1-1＞1.8，17＜v1-1＜30；1.9＞n1-2＞1.7，65＞v1-2＞40；1.9＞n1-3＞1.7，65＞v1-3＞40；其中，n1-1和v1-1分别为所述负透镜的折射率和阿贝数，n1-2和v1-2分别为所述正透镜的折射率和阿贝数，n1-3和v1-3分别为所述凸透镜的折射率和阿贝数。可选地，所述凸透镜为平凸透镜，所述胶合透镜包括正透镜和负透镜，所述负透镜设置在靠近所述图像源一侧，所述正透镜与所述负透镜满足以下关系式：2.0＞n2-1＞1.8，17＜v2-1＜30；1.7＞n2-2＞1.5，75＞v2-2＞60；2.0＞n2-3＞1.8，65＞v2-3＞40；其中，n2-1和v2-1分别为所述负透镜的折射率和阿贝数，n1-2和v1-2分别为所述正透镜的折射率和阿贝数，n2-3和v2-3分别为所述凸透镜的折射率和阿贝数。可选地，所述凸透镜、所述正透镜和所述负透镜的面型包括球面、非球面和自由曲面的任意一种。本专利技术实施例的另一方面，提供一种增强现实装置，包括上述任意一项所述的增强现实光学模组、图像源以及设置在所述增强现实光学模组出光侧的光学处理单元，所述光学处理单元用于将所述增强现实光学模组出射的光线射入到人眼可视范围。可选地，所述光学处理单元包括透明基板和凹面反射镜，所述透明基板和所述凹面反射镜上分别镀有半透半反膜，所述透明基板所在平面与胶合透镜主光轴之间的夹角为锐角，所述凹面反射镜设置于所述透明基板的反射光线的一侧。可选地，所述光学处理单元包括透明基板和凹面反射镜，所述透明基板上镀有半透半反膜，所述凹面反射镜上镀有全反射膜，所述透明基板所在平面与胶合透镜主光轴之间的夹角为锐角，所述凹面反射镜设置于所述透明基板的透射光线的一侧。可选地，所述光学处理单元包括透明基板和凹面反射镜，所述透明基板上镀有偏振分光膜，所述凹面反射镜上镀有半透半反膜，所述透明基板所在平面与胶合透镜主光轴之间的夹角为锐角，所述凹面反射镜设置于所述透明基板的反射光线的一侧，在所述透明基板与所述凹面反射镜之间设置有四分之一波片。可选地，所述光学处理单元包括透明基板和凹面反射镜，所述透明基板上镀有偏振分光膜，所述凹面反射镜上镀有全反射膜，所述透明基板所在平面与胶合透镜主光轴之间的夹角为锐角，所述凹面反射镜设置于所述透明基板的透射光线的一侧，在所述透明基板与所述凹面反射镜之间设置有四分之一波片。可选地，所述凹面反射镜的曲率绝对值|R|的范围满足：15mm＜|R|＜100mm。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的增强现实光学模组，通过沿图像源光发射方向依次设置的凸透镜和胶合透镜，使光线走向比较顺畅，无突变，可以有效的矫正场曲，提升对光线的聚合力，减小光线发散造成的像散等问题，也能够补偿光线传播过程发生的畸变，进而提升增强现实装置的分辨率，提升用户体验。另外，胶合透镜能够最大限度地减少色差和球差，提升画面的显示质量。本专利技术实施例提供的增强现实装置，通过设置在增强现实光学模组出光侧的光学处理单元，将增强现实光学出射的光线射入到人眼可视范围。通过图像源、增强现实光学模组和光学处理单元的有机结合，使整体结构更加紧凑，也将图像源的光学信息完美的投射入人眼，再结合外界真实场景，经叠加后汇聚成丰富的视觉信息，增强用户体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的增强现实装置的结构示意图之一；图2为本专利技术实施例提供的增强现实光学模组的调制传递函数曲线图；图3为本专利技术实施例提供的增强现实装置的结构示意图之二；图4为本专利技术实施例提供的增强现实装置成像的畸变图；图5为本专利技术实施例提供的增强现实装置的结构示意图之三；图6为本专利技术实施例提供的增强现实装置的结构示意图之四；图7为本专利技术实施例提供的增强现实装置的结构示意图之五。图标：100-增强现实光学模组；105-图像源；110-凸透镜；120-胶合透镜；122a、122b-正透镜；124a、124b-负透镜；200-增强现实装置；210-光学处理单元；212-透明基板；214-凹面反射镜；216-四分之一波片；220-人眼。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强现实光学模组，其特征在于，包括凸透镜和胶合透镜，所述凸透镜和所述胶合透镜沿图像源光发射方向依次设置，所述凸透镜的焦距f1与所述胶合透镜的焦距f2满足：10mm＜f1＜50mm，30mm＜f2＜200mm。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实光学模组，其特征在于，包括凸透镜和胶合透镜，所述凸透镜和所述胶合透镜沿图像源光发射方向依次设置，所述凸透镜的焦距f1与所述胶合透镜的焦距f2满足：10mm＜f1＜50mm，30mm＜f2＜200mm。2.根据权利要求1所述的增强现实光学模组，其特征在于，所述凸透镜为平凸透镜，所述胶合透镜包括正透镜和负透镜，所述正透镜设置在靠近所述图像源一侧，所述正透镜与所述负透镜满足以下关系式：2.0＞n1-1＞1.8，17＜v1-1＜30；1.9＞n1-2＞1.7，65＞v1-2＞40；1.9＞n1-3＞1.7，65＞v1-3＞40；其中，n1-1和v1-1分别为所述负透镜的折射率和阿贝数，n1-2和v1-2分别为所述正透镜的折射率和阿贝数，n1-3和v1-3分别为所述凸透镜的折射率和阿贝数。3.根据权利要求1所述的增强现实光学模组，其特征在于，所述凸透镜为平凸透镜，所述胶合透镜包括正透镜和负透镜，所述负透镜设置在靠近所述图像源一侧，所述正透镜与所述负透镜满足以下关系式：2.0＞n2-1＞1.8，17＜v2-1＜30；1.7＞n2-2＞1.5，75＞v2-2＞60；2.0＞n2-3＞1.8，65＞v2-3＞40；其中，n2-1和v2-1分别为所述负透镜的折射率和阿贝数，n1-2和v1-2分别为所述正透镜的折射率和阿贝数，n2-3和v2-3分别为所述凸透镜的折射率和阿贝数。4.根据权利要求2或3所述的增强现实光学模组，其特征在于，所述凸透镜、所述正透镜和所述负透镜的面型包括球面、非球面和自由曲面的任意一种。5.一种增强现实装置，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的增强现实...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦英强，冯东洋，
申请(专利权)人：浙江水晶光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33