[发明专利]一种多棱镜双焦面光学模组及近眼显示光学系统

说明书

本发明公开一种多棱镜双焦面光学模组及近眼显示光学系统，至少包括主棱镜、第一辅棱镜和第二辅棱镜，其中，主棱镜包括第一光学面、第二光学面和第三光学面，第一辅棱镜包括第一入射面、透反分光面和第一透射面，第二辅棱镜包括第二入射面和第二透射面；第一辅棱镜设置在主棱镜的第一光学面侧，第二辅棱镜的第二透射面和第一辅棱镜的透反分光面胶合；第一显示光路和第二显示光路共用主棱镜和第一辅棱镜；第一显示光路经第一辅棱镜和主棱镜在第一焦面位置成像，第二显示光路经第二辅棱镜、第一辅棱镜和主棱镜在第二焦面位置成像。上述多棱镜双焦面光学模组及近眼显示光学系统，能够实现虚拟现实或增强现实应用，并实现近视防控目的。

技术领域

本发明涉及一种多棱镜双焦面光学模组，同时涉及近眼显示光学系统，属于增强现实应用领域。

背景技术

儿童和青少年处于成长发育期和用眼高峰期，帮助他(她)们建立良好的用眼习惯，针对眼部和视觉系统进行科学的物理锻炼和训练，增强眼睛调节能力，有助于防控近视，修复弱视，提升裸眼视力健康水平，减轻对于眼镜、手术等视力矫正手段的依赖性。

双焦面增强现实或虚拟现实近眼显示光学系统可以通过有规律的改变焦深，实现对眼睛功能的锻炼，充分调动眼睛的潜能，缓解视力疲劳，改善调节速度，增加调节幅度，有效地改善调节滞后、调节功能不足等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以实现增强现实显示或虚拟现实显示的多棱镜双焦面光学模组。

本发明所要解决的技术问题在于同时提供一种近眼显示光学系统。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

一种多棱镜双焦面光学模组，包括：

主棱镜，包括第一光学面、第二光学面和第三光学面；第一光学面作为所述主棱镜的入射面与视轴不相交，第二光学面和第三光学面与视轴相交，第二光学面靠近人眼设置，第三光学面远离人眼设置；

第一辅棱镜，包括第一入射面、透反分光面和第一透射面；第一辅棱镜设置在所述主棱镜的第一光学面侧；从第一入射面进入第一辅棱镜的第一光线经透反分光面反射后从第一透射面射出，然后经第一光学面进入主棱镜，并依次经过第二光学面和第三光学面反射后，透过第二光学面，进入人眼成像；第一光线经第一显示光路在第一焦面位置成像；

第二辅棱镜，包括第二入射面和第二透射面；所述第二透射面和所述透反分光面胶合；从第二入射面进入第二辅棱镜的第二光线经第二透射面进入第一辅棱镜，然后从第一透射面射出，然后经第一光学面进入主棱镜，并依次经过第二光学面和第三光学面反射后，透过第二光学面，进入人眼成像；第二光线经第二显示光路在第二焦面位置成像；

所述第一焦面和所述第二焦面的位置不同。

优选地，所述双焦面近眼显示光学系统，还包括补偿镜，设置在所述第三光学面侧，并且，所述主棱镜和所述补偿镜胶合；环境光透过所述补偿镜和所述主棱镜，进入人眼成像。

优选地，胶合的所述第一辅棱镜和所述第二辅棱镜，对第二显示光路，等效为一个正光焦度的透镜。

优选地，所述第一辅棱镜中，所述第一透射面的面型为非球面或自由曲面，所述透反分光面和所述第一入射面的面型为自由曲面；

所述第二辅棱镜的各光学表面为自由曲面。

优选地，所述第一光学面和所述第三光学面的面型是自由曲面。

优选地，所述第一显示光路、所述第二显示光路的出瞳距离为15mm～25mm。

优选地，所述第一焦面和/或所述第二焦面的位置可调整。

优选地，所述第一焦面和所述第二焦面，两者的位置变化范围为不大于-200mm的范围或不小于+200mm的范围。