[实用新型]增强现实与眼镜结合的投影光学装置

说明书

本实用新型提供了一种增强现实与眼镜结合的投影光学装置，包括视度眼镜片部分和增强现实光学系统部分。视度眼镜片包括两个表面，其中一个表面固定弯度与增强现实光学系统共用，另外一个表面的曲率可调节，通过调节曲率，可以得到不同度数的近视和远视镜片。增强现实光学系统部分包括六个球面、两个非球面和三个自由曲面组成，其中的第一个球面与眼镜片第一个固定弯度面共用。通过眼镜片与增强现实光学系统的叠加，可以同时实现眼镜的功能和增强现实显示的功能。

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，具体地，涉及一种增强现实与眼镜结合的投影光学装置，尤其涉及一种能够同时让戴眼镜与不戴眼镜人群都看清现实场景和虚拟显示场景的、增强现实与眼镜结合的光学系统。

背景技术

近几年，消费电子得到了蓬勃的发展，在智能手机之后，虚拟现实(virtualreality，VR)和增强现实(augmented reality，AR)得到快速发展，并且很多消费者追逐相关的各种概念产品作为体验新技术的尝试，头戴式显示器(HMD)之类的显示设备可实现通过简单的穿戴获得增强现实(AR)体验或虚拟现实(VR)体验，在航空、工程、科学、医疗、游戏、视频、体育、训练和仿真等领域有着广泛的应用。

在通过HMD来实现AR体验的方式中，眼镜类的模式因为类似近视眼镜或者远视眼镜，既时尚又轻便，从而受到了广泛的追捧。例如，谷歌公司推出的Google Glass，微软公司推出的Hololens概念型产品，爱普生公司推出的BT-300；又如专利文献CN109116558A公开的一种增强现实眼镜。但是近视眼和远视眼人群必须要佩戴相应的近视眼镜片或远视镜片才可以看清楚外界现实场景，因而，对于眼镜类的AR显示体验来说，减掉眼镜片实现轻量化、方便舒适化是普及应用之必须。

为了实现超薄光学透射式的AR显示方案，引入了自由曲面棱镜元件的设计，利用折反光路加补偿棱镜的方式实现了光学透射式的AR，但鉴于自由曲面棱镜达成曲率的需要，在达到良好视觉体验的情况下，这种方案的光学系统的厚度不能做到非常轻薄，限制了眼镜类AR显示的进一步轻薄化；而另外一些设计则使用平面光波导方案，利用光线在平面波导元件内的全内反射有效降低了光学元件的厚度，但平面波导元件并不能提供光焦度，需要配合投影系统使用才能获得合理的目视显示尺寸，如果匹配程度不佳，则佩戴者出瞳位置的光线分布容易出现明显的不均匀甚至不连续，影响用户视觉体验。

因此，提供一种新型的、增强现实与眼镜结合的投影光学装置具有较高的实用价值和意义。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种增强现实与眼镜结合的投影光学装置。

根据本实用新型提供的一种增强现实与眼镜结合的投影光学装置，包括显示部、增强现实部以及视度眼镜部；

所述增强现实部设置在显示部输出的光线的传播路径上；

所述显示部输出的光线经增强现实部传输到达观测者；

外界景象的光线经视度眼镜部传输到达观测者；

所述增强现实部包括第二光学元件，所述第二光学元件包括光波导和/或自由曲面光学元件；

所述视度眼镜部包括第一光学元件，所述第一光学元件包括光波导和/或自由曲面光学元件；

第一光路与第二光路部分或者全部重叠，其中，所述第一光路为显示部发出的光线经第二光学元件到达观测者的光路，所述第二光路为外界景象的光线依次经过第一光学元件和第二光学元件到达观测者的光路。

优选地，所述增强现实与眼镜结合的投影光学装置还包括透镜组件；

所述透镜组件包括第二透镜和第一透镜；

所述第二透镜和第一透镜均设置在显示部至观测者间的光路上。