一种可以实现大视场高分辨率采样和小视场成像系统的新型棱镜技术方案

本发明专利技术公开了一种实现对入射光线进行大视场高分辨率采样的棱镜模块，该棱镜模块包括围绕中心轴设置的多个细长棱镜，每个棱镜包括前表面；后表面；以及反射表面，其在第一边缘上连接到前表面并且在第二边缘上连接到后表面，其中前表面被配置为接收相对于前表面正交布置的入射光线，该反射表面被配置为反射入射光线以使出射光线以直角通过后表面出射，以形成具有肉眼无法识别的最大失真的图像。具有肉眼无法识别的最大失真的图像。具有肉眼无法识别的最大失真的图像。

【技术实现步骤摘要】
一种可以实现大视场高分辨率采样和小视场成像系统的新型棱镜


[0001]本专利技术涉及一种适用于大视场(FOV)高分辨率采样的小型成像系统。具体而言，本专利技术涉及一种适用于大视场(FOV)高分辨率采样的棱镜模块。

技术介绍

[0002]用于在可穿佩戴眼镜领域引导大视场(FOV)入射光束的传统光学系统，例如增强现实/虚拟现实/混合现实(AR/VR/MR)眼镜通常占据大面积。由于每副眼镜至少有两个待测试的发光源，这些发光源布置在由一对镜框进一步限定的空间内，用于光学、功能和质量测试的结构完整或组装的眼镜的可用空间甚至更加有限。此外，考虑到待测试或测量的入射光束可能与人的瞳孔光轴形成锐角角度，由于大视场，用于测试这种眼镜的光学系统将需要具有以锐角将入射光束传输到成像平面的能力，在成像平面中收集和分析所得图像。现有的解决方案，例如涉及使用反射镜的光学系统和元件，体积较大并且占据大量空间，并且在一些情况下，可能需要移除AR/VR/MR眼镜的镜腿，尤其是那些儿童尺寸的眼镜，从而增加测试成本并影响眼镜的制造质量，因为可能需要更多的组装步骤，并且在每个步骤中可能引入误差。需要在较小的FOV成像系统上对大视场采样(FOV)光束进行采样。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的一个目的是提供一种能够在较小的FOV成像系统上采样大视场(FOV)光束的光学元件或系统。本专利技术的另一个目的是提供一种能够从可佩戴的增强现实/虚拟现实/混合现实护目镜在较小的FOV成像系统上采样大视场(FOV)光束的光学元件或系统。
[0004]技术方案：本专利技术所述的一种能够对入射光线进行大视场高分辨率采样的棱镜模块，该棱镜模块包括围绕中心轴布置的多个细长棱镜，每个棱镜包括：一个前表面；一个后表面；和一个反射表面，其在第一边缘上连接到该前表面，并且在第二边缘上连接到该后表面，其中该前表面被配置为接收相对于该前表面正交布置的入射光线，该反射表面被配置为反射入射光线以使出射光线以直角通过该后表面出射，从而形成具有人眼无法识别的最大失真的图像。
[0005]在一个实施例中，最大失真约为2％。
[0006]在一个实施例中，入射光线是准直光源、会聚光源或发散光源的光线。
[0007]在一个实施例中，多个细长棱镜中的至少一个包括两个三棱镜。
[0008]在一个实施例中，多个细长棱镜中的至少一个以相对于中心轴成0度、16度、23度或28度的角度布置。
[0009]有益效果：本专利技术棱镜模块的光学元件能够在较小的FOV成像系统上采样大视场(FOV)光束，同时其形状因子紧凑，从而使其能够在有限的空间中使用。
附图说明
[0010]图1是描述在较小的FOV成像系统上使用一对棱镜模块对来自一对虚拟现实(VR)眼镜的大视场(FO)光束进行采样的示意图；
[0011]图2是描绘用于在较小的FOV成像系统上采样大视场(FOV)光束的棱镜模块的正视图的示意图；
[0012]图3是描绘用于在较小的FOV成像系统上采样大视场(FOV)光束的棱镜模块的侧视图的示意图；
[0013]图4是棱镜模块的前视图；
[0014]图5是棱镜模块的棱镜的侧视图；
[0015]图5A是光束在图5的棱镜模块的棱镜的前表面的足迹图；
[0016]图5B是光束在图5A的同一棱镜后表面的足迹图；
[0017]图6是棱镜及其组成部分的侧视图；
[0018]图7是描绘棱镜模块的各种棱镜的入射光束的角度的示意图；
[0019]图8是显示棱镜模块测试结果的足迹图；
[0020]图9描绘了使用棱镜模块引导会聚光束，例如，用于布置在+0.65维虚拟成像距离(VID)的光输入；在一个实施例中，后焦距(BFL)约为92.93mm；
[0021]图10描绘了使用棱镜模块引导布置在无限VID的光束；在一个实施例中，后焦距(BFL)约为87.37mm；
[0022]图11描绘了使用棱镜模块引导发散光束，例如，用于布置在
‑
0.65D VID的光输入；在一个实施例中，后焦距(BFL)约为81.16mm；
[0023]图12是描绘某一棱镜的侧视图，该棱镜用于引导以与棱镜模块的中心轴约28度布置光束；
[0024]图13描绘了作为在图12所示的棱镜上测试结果的点图；
[0025]图14是作为图12所示的棱镜上测试结果的多色衍射调制传递函数(MTF)示意图；
[0026]图15是由图12所示棱镜上测试结果得到的畸变图；
[0027]图16是描绘用于引导光束的棱镜的侧视图，该光束以相对于棱镜模块的中心轴约23度布置；
[0028]图17描绘了作为图16所示的棱镜上测试结果的点图；
[0029]图18描绘了作为在图16所示的棱镜上测试结果的多色衍射MTF图；
[0030]图19是由图16所示棱镜上测试结果得到的畸变图；
[0031]图20是描绘用于引导光束的棱镜的侧视图，该光束以大约23度的角度布置在棱镜模块的中心轴上；
[0032]图21描绘了作为在图20所示的棱镜上测试结果的点图；
[0033]图22是作为图20所示棱镜上测试结果的多色衍射MTF图；
[0034]图23是由图20所示棱镜上测试结果得到的畸变图；
[0035]其中，棱镜模块2；棱镜或细长棱镜4，前表面6；后表面8；反射表面10；直角12；光线14；光源16；增强现实/虚拟现实/混合现实(AR/VR/MR)眼镜18；增强现实/虚拟现实/混合现实眼镜镜腿线20；图像平面22；成像镜头24；镜腿之间距离的一半或空间限制26；镜腿长度28；间隙30；光源和棱镜模块之间的距离32；棱镜的中心轴34；衍射极限圆36；点列图38；角
度40；棱镜模块的中心轴42；三棱镜44；三棱柱的底面46；三棱柱的顶面48；基于从图像平面收集的结果生成的足迹图50。
具体实施方式
[0036]此处使用的术语“大约”是近似、大致、大约或在
…
的范围内。当术语“大约”与数值范围结合使用时，它通过扩展设定数值的上下边界来修改该数值范围。一般来说，此处使用的术语“大约”用高于或低于规定值的20％的方差来修改所述值。
[0037]图1是描述在较小的FOV成像系统上使用一对棱镜模块2对来自一对增强现实/虚拟现实/混合现实(AR/VR/MR)眼镜18的光源16的大视场(FOV)光束进行采样的示意图，该成像系统具体体现为具有成像平面22的成像系统。图1中示出了一副带有光源16的眼镜，所有光源16的侧面都有一对镜腿20。在组装时，准备好18进行测试，例如为了质量控制的目的。由于镜腿20是眼镜18的组成部分，从眼镜18的光学(当布置在佩戴者的脸上时)和控制的角度来看，眼镜的任何测试和测量都是在不拆卸镜腿20即可接入的情况下进行或获得的。在一个示例中，提供给测试设备的间隙是一对镜腿20之间宽度的一半，因为佩戴者的眼睛需要两个测试设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够对入射光线进行大视场高分辨率采样的棱镜，其特征在于，所述棱镜包括：一个前表面；一个后表面；和一个反射表面，其在第一边缘上连接到所述前表面，并且在第二边缘上连接到所述后表面，其中所述前表面被配置为接收相对于所述前表面正交设置的入射光线，所述反射表面被配置为反射入射光线以使出射光线以直角通过所述后表面出射，从而形成具有肉眼无法识别的最大失真的图像。2.根据权利要求1所述的棱镜，其特征在于，所述最大失真为2％。3.根据权利要求1所述的棱镜，其特征在于，包括两个三棱镜。4.一种能够对入射光线进行大视场高分辨率采样的棱镜模块，其特征在于，所述棱镜模块包括围绕中心轴设置的多个细长棱镜，每个所述棱镜包括:一个前表面；一个后表面；和一个反射表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鹏飞，梁思远，何姜，周威，范一，范浩，
申请(专利权)人：南京茂莱光学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：