一种屈光度可调的近眼显示光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种屈光度可调的近眼显示光学装置，包括：显示单元，用于提供成像光线；第一透镜单元，包括至少一个透镜，并位于显示单元的出光侧，第一透镜单元相对显示单元移动实现调焦或与显示单元同步移动实现调焦；平面镜成像单元，包括第一膜层和平板透镜，平板透镜相对显示单元倾斜设置，第一膜层贴附于平板透镜上靠近曲面透镜的一侧，用于将调焦后的成像光线部分反射至曲面透镜，以及使现实世界信息光线透过；曲面透镜，设有第一半透半反膜，用于将接收到的成像光线透过平面镜成像单元反射至人眼；并合理设置焦距范围。使得该装置可匹配不同屈光度的近视人群，并保证不同瞳距及近视人群体验效果相同，提高了用户使用体验感和舒适度。和舒适度。和舒适度。

【技术实现步骤摘要】
一种屈光度可调的近眼显示光学装置


[0001]本专利技术属于近眼显示
，具体涉及一种屈光度可调的近眼显示光学装置。

技术介绍

[0002]AR(Augmented Reality，增强现实)技术可在真实世界信息基础上，叠加需要显示的虚拟信息，实现该目标技术需要所设计的系统能够直接感知现实世界信息的同时显示虚拟画面。目前业界主要技术方案其一为光机搭配波导方案，其二为几何光学方案(主要是Birdbath方案)。光机搭配波导方案通过显示光机搭配光波导进行AR显示，然而由于目前光波导工艺受限，显示效果、良率等方面仍需要突破较高的技术壁垒。Birdbath方案具有较高的色彩还原性、对比度和分辨率，能够在大FOV(Field of View，视场角)的基础上显示丰富多彩的画面。
[0003]目前Birdbath方案有定焦和变焦两种结构。定焦是指光学系统的虚像距在一定距离下(通常是2m～2.5m)的结构方案，该虚像距下对于一般的近视人群难以直接观察到清晰的像，而近视人群直接佩戴眼镜会与AR设备产生干涉或由于扩瞳位置偏移丢失画面。采用磁吸式近视镜片进行辅助可一定程度提高显示及佩戴效果，但是会额外增加成本。变焦结构通过光学镜片的移动实现一定范围内的虚像距，增大了产品的适用范围，然而针对不同虚像距，光学系统中固定镜组与变焦镜组的距离需要在一定范围内变化，导致不同虚像距情况下基本光学性能不同，从而导致不同人群体验有所差异。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对上述问题，提出一种屈光度可调的近眼显示光学装置，可匹配不同屈光度的近视人群，并保证不同瞳距及近视人群体验效果相同，提高了用户使用体验感和舒适度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0006]本专利技术提出的一种屈光度可调的近眼显示光学装置，包括显示单元、第一透镜单元、平面镜成像单元、曲面透镜，其中：
[0007]显示单元，用于提供成像光线；
[0008]第一透镜单元，包括至少一个透镜，并位于显示单元的出光侧，第一透镜单元相对显示单元移动实现调焦或与显示单元同步移动实现调焦；
[0009]平面镜成像单元，包括第一膜层和平板透镜，平板透镜相对显示单元倾斜设置，第一膜层贴附于平板透镜上靠近曲面透镜的一侧，并用于将第一透镜单元调焦后的成像光线部分反射至曲面透镜，以及使现实世界信息光线透过；
[0010]曲面透镜，靠近第一膜层的一侧设有第一半透半反膜，用于将接收到的成像光线透过平面镜成像单元反射至人眼进行成像；
[0011]且满足如下条件：
[0012]16mm≤f1≤24mm；24mm≤f2≤40mm；15mm≤f≤23mm；
[0013]其中，f1为第一透镜单元的焦距，f2为曲面透镜的焦距，f为屈光度可调的近眼显示光学装置的焦距。
[0014]优选地，第一膜层包括第一偏振单元和第二偏振单元，第二偏振单元位于第一偏振单元和平板透镜之间，第一偏振单元用于将圆偏振光转化为线偏光，第二偏振单元用于透射第一方向的偏振光并反射第二方向的偏振光，第一方向与第二方向垂直。
[0015]优选地，第一偏振单元为四分之一波片，第二偏振单元为偏振反射膜。
[0016]优选地，第一膜层为第二半透半反膜。
[0017]优选地，各透镜和曲面透镜的镜面为球面、非球面、自由曲面的自由组合。
[0018]优选地，第一透镜单元包括第一透镜，第一透镜为双凸非球面透镜或平凸非球面透镜，曲面透镜为凹凸非球面透镜，且第一透镜单元和曲面透镜的折射率均为1.45～1.65、阿贝数均为20～68。
[0019]优选地，第一透镜单元和曲面透镜的非球面镜面满足如下公式：
[0020][0021]其中，z为矢高，r为透镜中心高度，k为圆锥系数，C为曲率，a
i
为第2i阶非球面系数，N为正整数。
[0022]优选地，第一透镜单元上靠近显示单元的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
20.45mm、0.86、3E
‑
5、
‑
2.65E
‑
7、
‑
1.81E
‑
8、5.22E
‑
11、4.99E
‑
14，背离显示单元的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为20.58mm、
‑
0.39、
‑
4.19E
‑
6、
‑
6.86E
‑
8、
‑
3.41E
‑
10、1.62E
‑
10、
‑
1.34E
‑
12；曲面透镜上靠近第一膜层的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
60.84mm、1.06、
‑
1.01E
‑
7、1.44E
‑
8、
‑
1.50E
‑
10、3.58E
‑
13、
‑
7.69E
‑
16，背离第一膜层的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
62.05mm、1.01、
‑
1.06E
‑
7、1.44E
‑
8、
‑
2.58E
‑
10、1.58E
‑
13、
‑
6.97E
‑
16。
[0023]优选地，第一透镜单元上靠近显示单元的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
40.32mm、
‑
9.68、6.73E
‑
5、3.94E
‑
7、
‑
8.32E
‑
8、5.06E
‑
11、1.99E
‑
14，背离显示单元的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为18.58mm、
‑
1.05、2.93E
‑
5、5.91E
‑
7、
‑
6.37E
‑
9、1.53E
‑
10、
‑
1.15E
‑
12；曲面透镜上靠近第一膜层的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
55.96mm、1.21、
‑
1.95E
‑
7、1.92E
‑
8、
‑
9.01E
‑
11、3.28E
‑
13、
‑
8.69E
‑
16，背离第一膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述屈光度可调的近眼显示光学装置包括显示单元(1)、第一透镜单元(2)、平面镜成像单元(3)、曲面透镜(4)，其中：所述显示单元(1)，用于提供成像光线；所述第一透镜单元(2)，包括至少一个透镜，并位于所述显示单元(1)的出光侧，所述第一透镜单元(2)相对所述显示单元(1)移动实现调焦或与所述显示单元(1)同步移动实现调焦；所述平面镜成像单元(3)，包括第一膜层和平板透镜(33)，所述平板透镜(33)相对所述显示单元(1)倾斜设置，所述第一膜层贴附于所述平板透镜(33)上靠近所述曲面透镜(4)的一侧，并用于将所述第一透镜单元(2)调焦后的成像光线部分反射至所述曲面透镜(4)，以及使现实世界信息光线透过；所述曲面透镜(4)，靠近所述第一膜层的一侧设有第一半透半反膜，用于将接收到的成像光线透过所述平面镜成像单元(3)反射至人眼(5)进行成像；且满足如下条件：16mm≤f1≤24mm；24mm≤f2≤40mm；15mm≤f≤23mm；其中，f1为所述第一透镜单元(2)的焦距，f2为所述曲面透镜(4)的焦距，f为所述屈光度可调的近眼显示光学装置的焦距。2.如权利要求1所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一膜层包括第一偏振单元(31)和第二偏振单元(32)，所述第二偏振单元(32)位于所述第一偏振单元(31)和平板透镜(33)之间，所述第一偏振单元(31)用于将圆偏振光转化为线偏光，所述第二偏振单元(32)用于透射第一方向的偏振光并反射第二方向的偏振光，所述第一方向与第二方向垂直。3.如权利要求2所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一偏振单元(31)为四分之一波片，所述第二偏振单元(32)为偏振反射膜。4.如权利要求1所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一膜层为第二半透半反膜。5.如权利要求1所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：各所述透镜和曲面透镜(4)的镜面为球面、非球面、自由曲面的自由组合。6.如权利要求5所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一透镜单元(2)包括第一透镜，所述第一透镜为双凸非球面透镜或平凸非球面透镜，所述曲面透镜(4)为凹凸非球面透镜，且所述第一透镜单元(2)和曲面透镜(4)的折射率均为1.45～1.65、阿贝数均为20～68。7.如权利要求6所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一透镜单元(2)和曲面透镜(4)的非球面镜面满足如下公式：其中，z为矢高，r为透镜中心高度，k为圆锥系数，C为曲率，a
i
为第2i阶非球面系数，N为正整数。8.如权利要求7所述的屈光度可调的近眼显示光学装置，其特征在于：所述第一透镜单
元(2)上靠近所述显示单元(1)的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为
‑
20.45mm、0.86、3E
‑
5、
‑
2.65E
‑
7、
‑
1.81E
‑
8、5.22E
‑
11、4.99E
‑
14，背离所述显示单元(1)的镜面的曲率半径、k、a2、a3、a4、a5、a6依次为20.58mm、
‑
0.39、
‑
4.19E
‑
6、
‑
6.86E
‑
8、
‑
3.41...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹超，
申请(专利权)人：江西凤凰光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：