【技術實現步驟摘要】
本技術屬于光學顯示領域，具體而言涉及一種可穿戴式光學系統。
技術介紹
1、對于穿戴式光學系統來說，由于用于觀看者的佩戴，整個光學系統的體積和重量將會影響觀看者的使用體驗，因此，保持整個系統的輕薄是穿戴式光學系統所需要保持的性質。
2、此外，若在穿戴式光學系統中形成離焦圖像，即至少形成兩個焦面，對應的光學系統中通常需要配置兩個圖像源，使得結構冗雜，空間利用率低，系統的復雜度大，所需成本隨之上升。
技術實現思路
1、本技術正是基于現有技術的上述需求而提出的，本技術要解決的技術問題是提供一種可穿戴式光學系統以提高觀看者的使用體驗。
2、為了解決上述問題，本技術提供的技術方案包括：
3、提供了一種可穿戴式光學系統，包括光源，發出光線；棱鏡組，所述棱鏡組包括第一棱鏡和第二棱鏡；第一棱鏡，包括三個面，其中第一面與所述光源相對設置，光源發出的光線能夠入射至所述第一面上；第二面與所述第一面相對設置，經過第一面透射的光線能夠入射至第二面上；第三面與所述第二面相對設置，經過第二面反射的光線能夠入射至第三面上；第二棱鏡，包括前表面和后表面，所述前表面與所述第三面適配，分光膜設置在所述前表面和所述第三面之間；所述后表面和所述前表面相對設置，所述后表面上鍍設有反射膜，經過前表面透射的光線能夠入射至后表面上，且經過后表面反
4、射的光線能夠入射至前表面上；光源發出的光線經傳播后向出瞳位置射出形成第一像和第二像，所述第一像由第一焦面光路形成：光源在第一棱鏡的第一面
5、通過上述設置，使得穿戴式光學系統僅設置有一個光源的前提下依舊能夠形成具有不同焦面深度的兩個焦面，即第一像和第二像，該設置能夠有效降低光學系統的復雜度，降低生產成本，且本結構使用較少的光學元件，使得整體結構輕便簡單，有效提高觀看者的使用體驗，第三面和前表面夾持分光膜設置以保證光學系統的緊湊和輕薄。
6、優選地，在所述第一焦面光路和第二焦面光路中，光線透過第一面入射至第二面時，入射角度大于第一棱鏡的全內反射角：arcsin(1/n)，其中n為第一棱鏡的材料的折射率。
7、通過上述設置使得在不附加任何光學膜組的情況下實現光學的反射，以有效簡化光學系統的結構，從而保持整體的輕便和穩定。
8、優選地，在所述第一焦面光路中，光線經過分光膜的反射入射至第二面時，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
9、通過上述設置使得經過分光膜反射的光線能夠透過第二面向出瞳位置射出，進而使得第一像能夠呈現在出瞳位置處。
10、優選地，所述后表面上鍍有全反射膜，在所述第二焦面光路中，光線經過所述后表面的反射以及分光膜的透射后，向所述第二面入射，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
11、通過上述設置使得光線透過第二面在出瞳位置形成第二像。
12、優選地，所述第一面、第二面、第三面和后表面中，至少有一個面為自由曲面。
13、優選地，所述第一面、第二面、第三面和后表面的表面均為自由曲面。
14、通過上述設置以校正離軸像差，從而保證第一像和第二像的呈現。
15、優選地，以出瞳中心作為原點，以出瞳面平面中豎直向上的方向為y軸正方向，以出瞳面垂直于豎直方向朝前的方向為x軸正方向，以垂直于xoy平面朝向穿戴式光學系統的方向為z軸正方向，所述第二面中心與出瞳中心之間的距離范圍為13mm～19mm，第二面的y偏心范圍為±2mm，第二面與xoy平面之間的銳角夾角范圍為0°～12°。
16、優選地，所述第三面的中心的z偏心范圍為17mm～23mm，y偏心范圍為-3mm～+1mm，與xoy平面的銳角夾角范圍為18°～25°。
17、優選地，第一面的中心的z偏心范圍為16mm～23mm，y偏心范圍為7mm～13mm，與xoy平面的銳角夾角范圍為55°～65°。
18、優選地，光源的發光面的中心的z偏心范圍為19mm～25mm，y偏心范圍為12mm～19mm，且光源發光面的中心的y偏心數值大于第一面中心的y偏心數值；光源發光面與xoy平面的銳角夾角范圍為55°～65°。
19、通過上述設置限定各個光學元件之間的相對位置關系，從而保證成像的穩定和正常。
20、與現有技術相比，本技術通過上述設置的各個光學元件的相對位置關系，以及各個光學元件的光學性質以盡可能的減小穿戴式光學系統的體積，此外，本技術形成的光學系統能夠滿足該系統中只設置一個光源時，仍然能夠在出瞳處形成具有不同焦面深度的兩個不同的焦面，即形成第一像和第二像。此外，通過第一棱鏡、第二棱鏡和分光膜的相對設置關系，使得整個光學系統緊湊且輕薄，有助于提升觀看者的使用體驗。
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1.一種可穿戴式光學系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，在所述第一焦面光路和第二焦面光路中，光線透過第一面入射至第二面時，入射角度大于第一棱鏡的全內反射角：arcsin(1/n)，其中n為第一棱鏡的材料的折射率。
3.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，在所述第一焦面光路中，光線經過分光膜的反射入射至第二面時，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
4.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述后表面上鍍設有全反射膜，在所述第二焦面光路中，光線經過所述后表面的反射以及分光膜的透射后，向所述第二面入射，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
5.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述第一面、第二面、第三面和后表面中，至少有一個面為自由曲面。
6.根據權利要求5所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述第一面、第二面、第三面和后表面的表面均為自由曲面。
7.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心作為原點，以出瞳面平面
8.根據權利要求7所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述第三面的中心的Z偏心范圍為17mm～23mm，Y偏心范圍為-3mm～+1mm，與XOY平面的銳角夾角范圍為18°～25°。
9.根據權利要求8所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，第一面的中心的Z偏心范圍為16mm～23mm，Y偏心范圍為7mm～13mm，與XOY平面的銳角夾角范圍為55°～65°。
10.根據權利要求9所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，光源的發光面的中心的Z偏心范圍為19mm～25mm，Y偏心范圍為12mm～19mm，且光源發光面的中心的Y偏心數值大于第一面中心的Y偏心數值；光源發光面與XOY平面的銳角夾角范圍為55°～65°。
...【技術特征摘要】
1.一種可穿戴式光學系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，在所述第一焦面光路和第二焦面光路中，光線透過第一面入射至第二面時，入射角度大于第一棱鏡的全內反射角：arcsin(1/n)，其中n為第一棱鏡的材料的折射率。
3.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，在所述第一焦面光路中，光線經過分光膜的反射入射至第二面時，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
4.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述后表面上鍍設有全反射膜，在所述第二焦面光路中，光線經過所述后表面的反射以及分光膜的透射后，向所述第二面入射，入射角度小于第一棱鏡的全內反射角。
5.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述第一面、第二面、第三面和后表面中，至少有一個面為自由曲面。
6.根據權利要求5所述的可穿戴式光學系統，其特征在于，所述第一面、第二面、第三面和后表面的表面均為自由曲面。
7.根據權利要求1所述的可穿戴式光學系統，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳海龍，沈文睿，姚俊，劉玥，
申請(專利權)人：上海睿視健康科技有限公司，
類型：新型
國別省市：
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