[实用新型]一种多棱镜光学镜组及近眼显示装置

说明书

本实用新型公开了一种多棱镜光学镜组及近眼显示装置。该光学镜组包括从人眼向像源排列的第一棱镜和第二棱镜，其中，第一棱镜包括第一表面、第二表面和第三表面，第二棱镜位于第一棱镜的第三表面侧，第二棱镜包括第四表面、第五表面和第六表面；其中，第六表面用于接受图像光，图像光经第六表面进入第二棱镜后在第五表面处发生全内反射，并透过第四表面射出；从第四表面射出的图像光经第三表面进入第一棱镜，然后在第一表面发生全内反射，并经第二表面反射后，透过第一表面到达人眼。本实用新型所提供的光学镜组，通过在图像光的光路上，设置多个棱镜，使得图像光经过多次反射折叠，在减小光学镜组厚度的同时，保证了大出瞳直径和大出瞳距离。

技术领域

本实用新型涉及一种多棱镜光学镜组，同时涉及一种近眼显示装置。

背景技术

从虚拟现实(virtual reality，VR)和增强现实(augmented reality，AR)的概念提出以来，基于VR或者AR模式的近眼显示装置的市场取得了长足的发展。

近眼显示器(Near-to-Eye Display，NED)是一种可以将图像直接投射到观看者眼中的头戴式显示器，是头戴式显示设备的重要组成部分。NED的显示屏距离人眼很近，小于明视距离，人眼无法直接分辨其上图像内容。通过NED光学系统能够将图像放大至远处，重聚焦到人眼的视网膜上，使人眼看到的画面好像在几米之外，从而实现AR、VR技术的显示效果。

因为近眼显示器需要佩戴在人头部，所以其轻小型和良好的显示效果就显得尤为重要。近眼显示装置中光学系统的设计，直接影响头戴式设备的体积和重量。现有技术中，存在使用自由曲面棱镜实现微显示器图像放大的近眼光学系统，如CN101359089B中公开的轻小型大视场自由曲面棱镜头盔显示器光学系统。为了满足近眼显示时大出瞳直径、大出瞳距离的使用需求，上述光学系统的整体厚度较厚，至少大于17mm。

发明内容

本实用新型所要解决的首要技术问题在于提供一种多棱镜光学镜组。

本实用新型所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述光学镜组的近眼显示装置。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用下述技术方案：

根据本实用新型的第一方面，提供一种多棱镜光学镜组，包括从人眼向像源排列的第一棱镜和第二棱镜；其中，

第一棱镜，包括第一表面、第二表面和第三表面，其中，第二表面是自由曲面表面；

第二棱镜，位于第一棱镜的第三表面侧，包括第四表面、第五表面和第六表面；

所述第六表面用于接受图像光，图像光透过所述第六表面进入所述第二棱镜后在第五表面处发生全内反射，并透过第四表面射出；从所述第四表面射出的图像光经第三表面透射进入所述第一棱镜，然后在所述第一表面发生全内反射，全内反射后的图像光经所述第二表面反射后，透过所述第一表面到达人眼。

其中较优地，所述光学镜组还包括第三棱镜，所述第三棱镜至少包括第七表面和第八表面，其中，所述第七表面和所述第二表面胶合；环境光依次经过所述第八表面、所述第七表面、所述第二表面和所述第一表面到达人眼。

其中较优地，所述第四表面、第五表面和第六表面分别是球面、非球面或自由曲面中的任意一种。

其中较优地，所述第二表面是分光面，镀有预定透反比的分光膜。

其中较优地，所述第一表面的面型是自由曲面、球面或非球面。

其中较优地，所述第五表面镀有全反射膜。

其中较优地，所述光学镜组的厚度小于10mm。

其中较优地，所述第二棱镜中各光学表面满足下列关系：