一种基于自由曲面棱镜的光学系统和AR眼镜技术方案

本发明专利技术提供一种基于自由曲面棱镜的光学系统和AR眼镜，该系统包括自由曲面棱镜和反射偏振片；自由曲面棱镜，包括第一曲面和第二曲面；第二曲面贴附有反射偏振片；线偏振光在第一曲面发生全反射后，到达第二曲面；通过反射偏振片反射至第一曲面，经第一曲面透射至人眼；其中，线偏振光的偏振方向与反射偏振片的反射轴方向平行；采用上述基于自由曲面棱镜的光学系统，能解决现有的基于自由曲面棱镜的光学系统中显示器发出的光，会通过自由曲面棱镜的半反半透膜透射出去，造成用户信息的泄露的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自由曲面棱镜的光学系统和AR眼镜


[0001]本专利技术涉及增强现实
，尤其涉及一种基于自由曲面棱镜的光学系统和AR眼镜。

技术介绍

[0002]增强现实(augmented reality，AR)技术，其原理是利用显示器，将携带数字内容的显示光投射到人眼中形成虚拟场景，并将虚拟场景与人眼可以直接看到的外界的真实场景叠加，使人眼观看到虚拟场景与外界的真实场景相结合的图像信息。
[0003]现有的增强现实AR成像光学系统中采用的基于自由曲面棱镜的光学系统，存在显示器发出的光，会通过自由曲面棱镜的半反半透膜透射出去，造成用户信息的泄露的问题。此外，现有的基于自由曲面棱镜的光学系统存在光效较低，对显示器的亮度要求较高，造成产品整机的功耗较高的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种基于自由曲面棱镜的光学系统和AR眼镜，用以解决基于自由曲面棱镜的光学系统中显示器发出的光，会通过自由曲面棱镜的半反半透膜透射出去，造成用户信息的泄露的问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种基于自由曲面棱镜的光学系统，该系统包括自由曲面棱镜和反射偏振片；
[0006]所述自由曲面棱镜，包括第一曲面、第二曲面；
[0007]所述第二曲面贴附反射偏振片；
[0008]线偏振光在所述第一曲面发生全反射后，到达所述第二曲面；
[0009]到达所述第二曲面的线偏振光通过所述反射偏振片反射至所述第一曲面，经所述第一曲面透射至人眼；其中，所述线偏振光的偏振方向与所述反射偏振片的反射轴方向平行；
[0010]相较于现有的基于自由曲面棱镜的光学系统，显示器发出的自然光在自由曲面棱镜的半反半透膜处既发生反射又发生透射，显示器发出的自然光发生透射后离开该自由曲面棱镜，会造成信息泄露。采用上述设计，在自由曲面棱镜的第二表面贴附反射偏振片，线偏振光在自由曲面棱镜第一表面发生全反射后到达第二曲面，经过第二曲面上贴附的反射偏振片，反射到第一曲面。线偏振光在第二曲面只发生反射不发生透射，不会造成信息泄露。
[0011]在一种可能的设计中，所述系统还包括线偏振片和显示器；
[0012]所述显示器贴附线偏振片，所述显示器发出的自然光经过所述线偏振片变为所述线偏振光。
[0013]采用上述设计，显示器发出的自然光经线偏振片后变为线偏振光，该线偏振光在第二曲面只发生反射不发生透射，不会透过第二曲面离开自由曲面棱镜，不会造成信息泄
露。
[0014]在一种可能的设计中，所述显示器发出的自然光经过所述线偏振片和所述自由曲面棱镜后到达人眼，所述显示器发出的自然光的光效为50％。
[0015]采用上述设计，显示器发出的自然光经过线偏振片后变为线偏振光，光效为50％，线偏振光经过自由曲面棱镜没有光能损耗，显示器发出的自然光经过所述线偏振片和所述自由曲面棱镜后到达人眼，光效为50％。
[0016]在一种可能的设计中，所述系统还包括显示器，所述显示器发出所述线偏振光。
[0017]在一种可能的设计中，所述显示器发出的所述线偏振光经过所述自由曲面棱镜后到达人眼，所述显示器发出的所述线偏振光的光效为100％。
[0018]采用上述设计，显示器发生出的光为线偏振光，该线偏振光在自由曲面棱镜的第一曲面发生全反射后，在第二曲面发生反射，然后又在第一曲面发生透射，都没有光能损耗，也即从显示器发出的线偏振光经过该自由曲面棱镜后到达人眼，最终的光效为100％。采用此种设计，通过提高光效，能降低对于显示器亮度的要求，也即降低了该光学系统的功耗，能提高续航能力。
[0019]在一种可能的设计中，环境光透过贴附所述反射偏振片的所述第二曲面，到达所述第一曲面，经所述第一曲面透射至人眼。
[0020]采用上述设计，可以透过该基于自由曲面棱镜的光学系统看到外界环境，避免使用时无法获取外界环境变化，同时，采用上述设计，可以实现显示器投射的虚拟场景与外界环境的显示场景的融合，提升产品应用范围。
[0021]在一种可能的设计中，所述自由曲面棱镜还包括第三曲面。
[0022]在所述线偏振光在所述第一曲面发生全反射之前，所述线偏振光在所述第三曲面发生折射后，到达所述第一曲面。
[0023]在一种可能的设计中，所述第一曲面的角度范围为5
°
到10
°
，所述第二曲面的角度范围为
‑
10
°
到
‑
30
°
，所述第三曲面角度的角度范围的为55
°
到75
°
。
[0024]在一种可能的设计中，所述自由曲面棱镜的焦距范围为15mm到20mm。
[0025]第二方面，本申请提供一种AR眼镜，该眼镜包括所述基于自由曲面棱镜的光学系统。
[0026]第二方面中的装置所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
[0027]图1示出了一种现有的基于自由曲面棱镜的光学系统的示意图；
[0028]图2示出了本专利技术提供的一种基于自由曲面棱镜的光学系统的示意图；
[0029]图3示出了本专利技术提供的一种基于自由曲面棱镜的光学系统的示意图；
[0030]图4示出了本专利技术提供的另一种基于自由曲面棱镜的光学系统的示意图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的部份实施例，而不是全部的实施例。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，并不构成对于本专利技术实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本专利技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]图1示出了一种现有的基于自由曲面棱镜的光学系统的示意图。
[0034]如图1所示，在自由曲面棱镜100的第二表面120的外表面贴附有半透半反膜，显示器200发出的光为自然光。自由曲面棱镜100包括第一曲面110、第二曲面120、第三曲面130，显示器200发出的自然光到达第三曲面130后发生折射，到达第一曲面110。到达第一曲面110的自然光在第一曲面110发生全反射，到达第二曲面120。由于第二曲面120上贴附半透半反膜，到达第二曲面120的自然光在第二曲面上既发生反射，又发生透射，在第二曲面120发生反射的自然光，到达第一曲面；在第二曲面120发生透射的自然光，离开自由曲面棱镜100。
[0035]显示器发出的自然光在第二曲面发生透射后离开自由曲面棱镜会造成信息泄露。显示器发出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面棱镜的光学系统，其特征在于，所述系统包括自由曲面棱镜和反射偏振片；所述自由曲面棱镜，包括第一曲面、第二曲面；所述第二曲面贴附反射偏振片；线偏振光在所述第一曲面发生全反射后，到达所述第二曲面；到达所述第二曲面的线偏振光通过所述反射偏振片反射至所述第一曲面，经所述第一曲面透射至人眼；其中，所述线偏振光的偏振方向与所述反射偏振片的反射轴方向平行。2.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述系统还包括线偏振片和显示器；所述显示器贴附线偏振片，所述显示器发出的自然光经过所述线偏振片变为所述线偏振光。3.如权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述显示器发出的自然光经过所述线偏振片和所述自由曲面棱镜后到达人眼，所述显示器发出的自然光的光效为50％。4.如权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，所述显示器发出所述线偏振光。5.如权利要求4所述的光学系统，其特征在于，所述显示器发出的所述线偏振光经过所述自由曲面棱镜后到达人眼，所述显示器发出的所述线偏振光的光效为100％。6.如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈必然，张振超，巩虎伟，
申请(专利权)人：华勤技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：