[实用新型]AR光学棱镜及AR显示设备

说明书

本实用新型提供一种AR光学棱镜及AR光学设备，其中的AR光学棱镜包括异形棱镜和三角棱镜；其中，异形棱镜包括入射面、球面和倾斜面，三角棱镜的一个斜面与倾斜面平行设置；外部光源从入射面进入异形棱镜，并通过倾斜面反射至球面，形成反射光；反射光通过倾斜面进入三角棱镜中，并从三角棱镜射出，形成与光源对应的出射光。利用上述实用新型能够改善AR光学系统像质，结构简单、制造方便，且成像效果好。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，更为具体地，涉及一种AR光学棱镜及设置有该AR光学棱镜的AR显示设备。

背景技术

AR技术是一种增强现实技术，它是在现实中运用虚拟技术，在现实中呈现出一个虚拟的屏幕，同时可以在虚拟屏幕上进行操作的技术。AR光学棱镜作为AR眼镜中的重要组成部件，起到连接虚拟世界中事物与人体知觉的作用；可知，AR光学棱镜的好坏往往会直接影响用户的实际体验。

目前，现有的AR棱镜由于其光照反射性能较差，导致物像成型效果不理想，不能够很好地满足用户的实际需求；并且，现有的一片式光学棱镜，由于面型和结构都比较特殊，导致其生产和组装工艺都存在着比较大的困难，成本高、不适用于量产。

根据AR眼镜的光路方案发展趋势，光学棱镜的光路主要是投影到带有切割反射面的小棱镜上成像，且在光的传播路径上，光路主要是采用半透半反平面，对于半透半反平面而言，膜的透射率和反射率各50％。即光线经过这个薄膜以后，其透过的光强和被反射回来的光强各占50％，但是由于膜层材料折射、反射、衍射或者镀膜等因素，以及整体光路杂散光等问题的影响，会导致其透射率和反射率小于50％，而且多次反射和折射，最后光路的损失也会增大，从而达不到光路实际要求；此外，采用一片式异型棱镜做反射产品，虽然可以减少光路中透射率和反射率低的风险，但是异型棱镜的制作对于成型和组装工艺都存在一定困难，导致产品组装精度低、成本高。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种AR光学棱镜及AR显示设备，以解决目前AR光学棱镜存在的精度低、成型和组装工艺难、不适用于量产等问题。

本实用新型提供的AR光学棱镜，包括异形棱镜和三角棱镜；其中，异形棱镜包括入射面、球面和倾斜面，三角棱镜的一个斜面与倾斜面平行设置；外部光源从入射面进入异形棱镜，并通过倾斜面反射至球面，形成反射光；反射光通过倾斜面进入三角棱镜中，并从三角棱镜射出，形成与光源对应的出射光。

此外，优选的结构是，在入射面和倾斜面上分别设置有AR膜，且在球面上设置有高反膜。

此外，优选的结构是，异形棱镜与三角棱镜的反射率均小于1％。

此外，优选的结构是，球面的曲率半径的范围为20mm～25mm。

此外，优选的结构是，在三角棱镜的各斜面均设置有增透膜。

此外，优选的结构是，光源的进入入射面的入射光与对应的出射光相互平行。

此外，优选的结构是，三角棱镜为直角三角棱镜；并且，异形棱镜的倾斜面与直角三角棱镜的斜面相互平行设置。

此外，优选的结构是，三角棱镜的斜面与倾斜面之间胶合固定。

另一方面，本实用新型还提供一种AR显示设备，包括依次设置的AR光学棱镜、第一组合棱镜和第二组合棱镜，AR光学棱镜如上所示；其中，第一组合棱镜包括双凸透镜和双胶合棱镜；第二组合棱镜包括光源和设置在光源一侧的三棱镜；光源发射的光通过三棱镜后反射至第一组合棱镜中，并经过第一组合棱镜后进入AR光学棱镜中；通过AR光学棱镜将与光源对应的虚拟图像和现实图像进行结合输出。

此外，优选的结构是，AR光学棱镜、第一组合棱镜和第二组合棱镜的整体焦距范围为10.5mm～11.5mm。