【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及虚拟现实设备，更具体地，本专利技术涉及一种短距离光学放大模组、头戴显示器及虚拟现实系统。
技术介绍
1、虚拟现实技术(virtual reality，vr)囊括计算机、电子信息、仿真技术于一体，其基本实现方式是计算机模拟虚拟环境从而给人以环境沉浸感。如今，虚拟现实技术得到了快速的发展，其应用领域也趋于广泛。为了更好的提升用户体验感，vr产品的功能也更加多样化。目前，眼部信息采集技术在vr产品中逐渐成为重点改进突破的方向，眼部信息采集技术常见包括眼动追踪技术、眼球虹膜身份识别技术、眼部眼周图像采集技术、面部表情识别技术等等。
2、目前主流眼部信息采集方案中，一般发光源采用红外光源，通过将红外光射到眼部，眼部反射的光进入到采集摄像机内，实现对眼部图像信息的采集，通过图像处理来实现多种不同的功能。但是单靠红外光源作为眼部信息采集的发光设备，过于单一，长时间开启红外光源，容易导致光源损坏，且增加耗能。
技术实现思路
1、为了解决以上的问题，本申请提供一种短距离光学放大模组、头戴显示器及虚拟现实系统，不仅将常规使用的红外光源等出光单元作为眼部信息采集的发光设备，还通过增设的可见光分光面，将经人眼反射的显示光束反射至具有眼部信息采集功能的光学接收单元，即将产生显示光束的显示屏作为眼部信息采集功能的另一发光设备，以便于临时切换，减少单个发光设备的使用时长，降低发光设备的故障率。
2、为了达到上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
3、第一方面
4、出光单元、显示屏以及沿所述显示屏的出光方向依次设置的第二透镜组、光学接收单元和第一透镜组；
5、所述显示屏所出射的显示光束经所述第二透镜组和所述第一透镜组后进入人眼；
6、所述出光单元用于向所述人眼发出非可见光波段的检测光束，且可根据显示屏的亮暗状态对应进入休眠或启动状态；
7、所述光学接收单元和所述显示屏之间设置有波长选择反射面和可见光分光面；所述波长选择反射面用于将经人眼反射的所述检测光束反射至所述光学接收单元，以实现眼部信息采集功能；所述可见光分光面用于根据目标光学特性，将经人眼反射的所述显示光束反射至所述光学接收单元，以实现眼部信息采集功能。
8、可以理解，本申请公开了一种短距离光学放大模组，显示屏出光方向上设置的透镜组中除了设置有波长选择反射面之外，还设置有另一个可见光分光面。其中，波长选择反射面用于将向人眼发出非可见光波段的检测光束反射至用于实现眼部信息采集功能的光学接收单元，即常规的产生检测光束的出光单元作为眼部信息采集功能的发光设备；可见光分光面，用于将经人眼反射的显示光束反射至用于实现眼部信息采集功能的光学接收单元，即将产生显示光束的显示屏作为眼部信息采集功能的发光设备。本短距离光学放大模组增加了眼部信息采集功能的发光设备，以便于临时切换，减少单个光源的使用时长，降低发光设备的故障率。
9、可以理解，控制上述出光单元在显示屏的显示亮度大于亮度阈值时关闭，在显示屏的显示亮度小于亮度阈值时开启。这样可以避免出光单元长期处于启动状态，无效地增加了能耗。
10、用于实现眼部信息采集功能的发光设备可以是用于产生显示光束的显示屏，也可以是增设的用于向人眼发出采集光束的出光单元。以显示屏直接作为眼部信息采集功能的发光设备，可以节省出短距离光学放大模组的整机空间和构造成本；以出光单元作为眼部信息采集功能的发光设备，对可见光分光面的设计和制造难度要求更低，反射至光学接收单元中的目标光束亮度更大，更易于眼部图像信息的后期计算。
11、在本申请的可选实施例中，所述波长选择反射面包括以下至少一项：
12、设置于所述第二透镜组中第一光学面的波长选择反射膜；
13、设置于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的第一反射镜，以及所述第一反射镜上层叠的波长选择反射膜；
14、所述可见光分光面包括以下至少一项：
15、设置于所述第二透镜组中第二光学面的可见光分光膜；
16、设置于所述第一透镜组和所述第二透镜组之间的第二反射镜，以及所述第二反射镜上层叠的可见光分光膜。
17、可以理解，第一透镜组和第二透镜组均可以包括至少一个透镜等光学元件，上述第一光学面和第二光学面可以是第二透镜组中任一透镜的任一表面。
18、在本申请的可选实施例中，短距离光学放大模组包括以下至少一种情况：
19、情况1：所述第一反射镜和所述第二反射镜可以同一反射镜或不同反射镜；第一反射镜和第二反射镜为同一反射镜时，波长选择反射膜和可见光分光膜层叠设置于该反射镜上；第一反射镜和第二反射镜为不同反射镜时，波长选择反射膜和可见光分光膜各自设置于对应反射镜表面上。
20、情况2：所述第一光学面和所述第二光学面可以是同一光学面或不同光学面；第一光学面和第二光学面为同一光学面时，波长选择反射膜和可见光分光膜层叠设置于第二透镜组中同一透镜的同一表面上；第一光学面和第二光学面为不同光学面时，波长选择反射膜和可见光分光膜设置于第二透镜组中同一透镜的不同表面上，或者，波长选择反射膜和可见光分光膜设置于第二透镜组中不同透镜的表面上。
21、可以理解，显示屏出射的显示光束与出光单元出射的检测光束的出光角度一般不同，因此可以将可见光分光膜和波长选择反射膜设置在不同的光学面上，更便于光路设计以及出光单元的位置设计。
22、在本申请的可选实施例中，所述可见光分光面用于根据目标光学特性将经人眼反射的所述显示光束反射至所述光学接收单元。
23、在本申请的可选实施例中，所述目标光学特性包括以下至少一项：入射光偏振方向和入射光角度；所述可见光分光面包括以下至少一项：偏振选择反射膜和角度选择反射膜。
24、在本申请的可选实施例中，所述可见光分光膜为设于第二透镜组的第二光学面上并用于反射第一偏振方向光束的偏振选择反射膜，从所述显示屏出射到达偏振选择反射膜的所述显示光束的偏振方向与所述第一偏振方向正交，所述偏振选择反射膜靠近所述第一透镜组的一侧还设置有第一四分之一波片；所述显示光束在射入所述人眼的过程中第一次经过所述第一四分之一波片，在被所述人眼反射至所述偏振选择反射膜的过程中第二次经过所述第一四分之一波片。
25、在本申请的可选实施例中，所述可见光分光膜为设于第二透镜组的第二光学面上并用于反射第一入射角度范围光束的角度选择反射膜，所述显示屏出射的所述显示光束不满足所述第一入射角度范围，所述经人眼反射的显示光束满足所述第一入射角度范围。
26、在本申请的可选实施例中，所述第一入射角度范围为入射角度大于第一角度的范围，所述第二光学面为具有负光焦度的反射表面时，所述第一角度小于或等于40°；所述第二光学面为具有正光焦度的反射表面时，所述第一角度小于或等于25°；所述第二光学面为平面时，所述第一角度小于或等于32°。...
【技术保护点】
1.一种短距离光学放大模组，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
7.根据权利要求1至6任一项所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
9.一种头戴显示器，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述短距离光学放大模组。
10.一种虚拟现实系统，包括如权利要求9所述头戴显示器，还有与所述头戴显示器建立连接的外部操作单元。
【技术特征摘要】
1.一种短距离光学放大模组，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的短距离光学放大模组，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的短距离光学放大模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，段军，叶晓健，严盈锋，张大为，
申请(专利权)人：广州纳立多科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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