本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實成像光學
技術(shù)領域：
，尤其涉及一種棱鏡、虛擬現(xiàn)實以及增強現(xiàn)實光學顯示裝置。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(vr)/增強現(xiàn)實(ar)顯示相關(guān)技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，但是作為二者重要組成部分的光學顯示裝置，體積卻十分笨重，體驗感較差，使得多數(shù)人僅僅作為嘗鮮體驗，最主要還是在軍事及實驗室內(nèi)，始終無法真正面向消費電子市場。輕量化和便攜性是現(xiàn)代設計光學顯示裝置的主要方向，也是難點。傳統(tǒng)光路很難保證顯示效果的同時，兼顧輕量與便攜，所以很多新穎的光學系統(tǒng)提出解決該問題。棱鏡作為一種新型的光學系統(tǒng)，采用的是離軸光學系統(tǒng)的設計，可以對光軸進行折疊，并且使用自由曲面可以大幅降低因為光路離軸產(chǎn)生的大像差，單個元件集成了傳統(tǒng)多片式透鏡才能實現(xiàn)的光學質(zhì)量，其在小型化，輕量化方面具有先天優(yōu)勢，越來越受到人們的關(guān)注。因此，將棱鏡應用到ar、vr設備上來實現(xiàn)ar、vr設備小型化和輕量化已經(jīng)成為了研發(fā)熱點。但是目前的ar、vr設備的設計思路多數(shù)都是采用望遠鏡和顯微鏡目鏡的光學設計方式，將人眼的視角中心集中在虛擬圖像的中心，使人眼的注意力會集中在虛擬圖像的顯示區(qū)域，但從生理的角度上，這樣并不符合人眼常規(guī)視覺感受，會增加人眼觀看的疲勞感與眩暈感。因此，將棱鏡應用到ar、vr設備上實現(xiàn)設備的小型化、輕量化的同時，能夠改善用戶體驗，有效減輕人眼觀看疲勞及眩暈感是亟需解決的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種棱鏡和虛擬現(xiàn)實以及增強現(xiàn)實光學顯示裝置，具有體積小重量輕，采用更適合人眼單眼觀看習慣的不對稱視覺角度，有效降低視覺疲勞，提升舒適度的優(yōu)點。本發(fā)明提供一種棱鏡，所述棱鏡用于設置在像源和觀看者之間，所述像源發(fā)出的光線經(jīng)由所述棱鏡進入到所述觀看者眼中，所述棱鏡包括：第一表面、第二表面及第三表面，所述第一、第二、第三表面兩兩相交；所述第一表面設置在靠近所述觀看者的一側(cè)，所述第三表面設置在靠近所述像源的一側(cè)；所述像源發(fā)出的光線入射至所述第三表面，由所述第三表面透射至所述第一表面，經(jīng)過所述第一表面全反射后，入射至所述第二表面，經(jīng)過所述第二表面的反射后，再次入射至所述第一表面，并由所述第一表面透射出去，進入到所述觀看者眼中，其中：所述第一表面透射出去的光線對應的第一視角度數(shù)的絕對值與第二視角度數(shù)的絕對值不相等；其中，所述第一視角為所述第一表面透射出去的光線中的上邊緣光線與第一方向的夾角，所述第二視角為所述第一表面透射出去的光線中的下邊緣光線與第一方向的夾角，所述第一方向為所述觀看者人眼瞳孔的正前垂直方向。優(yōu)選的，所述第二視角度數(shù)的絕對值大于所述第一視角度數(shù)的絕對值。優(yōu)選的，所述第一視角度數(shù)的絕對值和所述第二視角度數(shù)的絕對值的差值為5～20度。優(yōu)選的，所述第一表面與所述第二表面的第一夾角小于等于40度。優(yōu)選的，所述第一表面與所述第二表面的第一夾角為25～40度。優(yōu)選的，所述第一表面的第一切平面與豎直方向的第二夾角為-15度～15度，其中，所述第一切平面經(jīng)過所述第一表面和第二表面的交線在第一坐標平面內(nèi)的交點，所述第一坐標平面為垂直于水平方向和豎直方向的平面。優(yōu)選的，所述棱鏡在預設空間頻率內(nèi)的極限mtf值大于等于0.1。優(yōu)選的，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面為自由曲面、非球面或球面。優(yōu)選的，所述第二表面的內(nèi)表面鍍設有全反射膜。優(yōu)選的，所述第二表面的內(nèi)表面鍍設有透射光學膜和反射光學膜中的至少一種。本發(fā)明同時還提供一種虛擬現(xiàn)實光學顯示裝置和一種增強現(xiàn)實光學顯示裝置，包括顯示屏和設置在顯示屏上的棱鏡，其中所述棱鏡為本發(fā)明所提供的棱鏡。本發(fā)明還提供一種上述棱鏡的設計方法，包括：設定所述棱鏡的屬性參數(shù)，其中，所述屬性參數(shù)包括所述第一視角和所述第二視角，所設定的所述第一視角度數(shù)的絕對值與所設定的所述第二視角度數(shù)的絕對值不相等；根據(jù)所述屬性參數(shù)，獲取所述棱鏡的數(shù)學模型。優(yōu)選的，所述屬性參數(shù)還包括入瞳直徑、像源顯示屏尺寸、出瞳最小距離。本發(fā)明實施例技術(shù)方案的有益效果至少包括：本發(fā)明提供的棱鏡和包括此棱鏡的虛擬現(xiàn)實光學顯示裝置和增強現(xiàn)實光學顯示裝置，包括兩兩相交的第一表面、第二表面和第三表面，像源發(fā)出的光線最終從第一表面透射出去，進入到觀看者眼中，此棱鏡采用不對稱視角設計，第一表面透射出去的光線對應的第一視角度數(shù)的絕對值與第二視角度數(shù)的絕對值不相等。一方面，將棱鏡應用到虛擬現(xiàn)實光學顯示裝置和增強現(xiàn)實光學顯示裝置上能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化和輕量化，另一方面，棱鏡這種不對稱視角的設計，可使得人眼觀看的視角中心位于虛擬場景顯示區(qū)域中心線以下，更適合人眼的生理要求和人眼單眼觀看習慣，有效降低視覺疲勞，提升觀看舒適度。附圖說明附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1為本發(fā)明實施例提供的一種棱鏡；圖2為本發(fā)明棱鏡的第三表面s3俯視方向的俯視圖的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例一提供的一種棱鏡的成像光路示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一提供一種棱鏡對應的mtf的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例二提供的一種棱鏡的成像光路示意圖；圖6為本發(fā)明實施例二提供一種棱鏡對應的mtf的示意圖；圖7為本發(fā)明實施例三提供的一種棱鏡的成像光路示意圖；圖8為本發(fā)明實施例三提供一種棱鏡對應的mtf的示意圖；具體實施方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案以及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。并且在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。首先需要說明的是，為了更好的說明本發(fā)明，首先將本發(fā)明及實施例中坐標系的規(guī)定為：將出瞳位置的中心設為此坐標系的坐標原點，以此坐標原點水平向右設置為z軸方向，即z軸方向為水平方向，垂直z軸向上設置為y軸方向，即y軸方向為豎直方向，垂直yoz平面紙面向里設置為x軸方向的右手坐標系。當然，建立了如上所述的坐標系僅為了便于描述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不限于此，本領域的技術(shù)人員可以理解的是，坐標系也可自行去定義，并不限定為如上所建立的坐標系。vr/ar等光學顯示裝置的光學系統(tǒng)中可采用棱鏡，棱鏡用于設置在像源(例如顯示器)和觀看者之間，像源發(fā)出的光線經(jīng)由棱鏡進入到觀看者眼中。本發(fā)明提供一種可應用于vr/ar等光學顯示裝置的棱鏡。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的棱鏡的橫向切面圖，此棱鏡包括：第一表面s1、第二表面s2及第三表面s3，第一、第二、第三表面兩兩相交；第一表面s1設置在靠近觀看者的一側(cè)，第三表面s3設置在靠近像源的一側(cè)；像源發(fā)出的光線入射至第三表面s3，由第三表面s3透射至第一表面s1，經(jīng)過第一表面s1全反射后，入射至第二表面s2，經(jīng)過第二表面s2的反射后，再次入射至第一表面s1，并由第一表面s1透射出去，進入到觀看者眼中。如圖1和圖2所示，其中圖2為本發(fā)明棱鏡的第三表面s3俯視方向的俯視圖，在本發(fā)明中，將第一表面s1透射出去的光線中的上邊緣光線與第一方向的夾角定義為上視角a1；將第一表面s1透射出去的光線中的下邊緣光線與第一方向的夾角定義為下視角a2，將第一表面s1透射出去的光線中的左邊緣光線與第一方向的夾角定義為左視角a3；將第一表面s1透射出去的光線中的右邊緣光線與第一方向的夾角定義為右視角a4，其中第一方向為觀看者人眼瞳孔的正前垂直方向，即前述建立坐標系對應的z軸方向。為了便于后續(xù)描述，以下將上視角稱為第一視角a1，將下視角稱為第二視角a2，將左視角稱為為第三視角a3，將右視角稱為第四視角a4。目前的vr/ar光學顯示裝置的光學系統(tǒng)中采用的棱鏡基本都是對稱式視角的結(jié)構(gòu)，譬如在雙眼視角下，眼球不動，同時頭部也保持不動，人眼在y軸方向上，上下視角觀看角度的絕對值相同約為60度，即第一視角a1和第二視角a2觀看角度的絕對值相同且約為60度；在z軸方向上即z軸方向上左右視角相同且約為100度，即第三視角a3和第四視角a4觀看角度的絕對值相同約為100度。但是vr光學顯示裝置的光學系統(tǒng)實際上分為左右眼兩組鏡片，并且左右眼分別觀看左右圖片，人眼在觀看的時候基本頭部是跟鏡片圖像一起動的，即頭部不動，眼球也不動。所以實際光學系統(tǒng)采用單眼視角的結(jié)構(gòu)可以有效提升人眼舒適度，更貼近人眼在現(xiàn)實世界中的觀看效果?；谏鲜鲈?，為了模擬人眼觀看現(xiàn)實世界的觀看效果，消除人眼觀看vr/ar光學顯示裝置的疲勞感以及眩暈感，本發(fā)明中的vr/ar顯示光學裝置的光學系統(tǒng)，即棱鏡采用單眼視角的設計，亦即視角不對稱設計，第一視角a1度數(shù)的絕對值和第二視角a2度數(shù)的絕對值不相等?；谏鲜雒枋觯景l(fā)明提出一種棱鏡，上下視角即第一視角a1和第二視角a2為不對稱設計，即第一表面s1透射出去的光線對應的第一視角a1度數(shù)的絕對值與第二視角a2度數(shù)的絕對值不相等。同時結(jié)合人眼生理仿生學及機構(gòu)設計，考慮到可能因為重力原因?qū)е络R片下滑或者傾斜，優(yōu)選的，第二視角a2度數(shù)的絕對值大于第一視角a1度數(shù)的絕對值，更進一步的，第一視角a1度數(shù)的絕對值和第二視角a2度數(shù)的絕對值的差值為5～20度。舉例來講，針對vr顯示光學裝置的應用場景中多包含人眼眼球動，同時頭部保持不動的情況，這時第一視角a1度數(shù)的絕對值可設置在約為50度，第二視角a2度數(shù)的絕對值可設置在約為70度，而針對vr光學顯示裝置的應用場景下多包括佩戴者比較專注的情況下，即人眼眼球不動，頭部也保持不動時，這時第一視角a1度數(shù)的絕對值可設置在約為40度，第二視角a2度數(shù)的絕對值可設置為約為50度。如圖1所示的棱鏡，此棱鏡用于設置在像源和觀看者之間，像源發(fā)出的光線經(jīng)由棱鏡進入到觀看者眼中，此棱鏡包括：第一表面s1、第二表面s2及第三表面s3，第一、第二、第三表面兩兩相交；第一表面s1設置在靠近觀看者的一側(cè)，第三表面s3設置在靠近像源的一側(cè)，第一表面s1相對于觀察側(cè)為凹面形狀的透射面，第二表面s2相對于觀察側(cè)為凸面形狀的反射面。具體的，當棱鏡應用在虛擬現(xiàn)實的光學顯示裝置，即vr光學顯示裝置中時，第二表面s2的內(nèi)表面可鍍設有全反射膜，此時像源發(fā)出的光線入射至第三表面s3，由第三表面s3透射至第一表面s1，經(jīng)過第一表面s1全反射后，入射至第二表面s2，經(jīng)過第二表面s2的反射后，再次入射至第一表面s1，并由第一表面s1透射出去，進入到觀看者眼中。具體的，當棱鏡應用在增強現(xiàn)實的光學顯示裝置中，即ar光學顯示裝置中，通常該顯示裝置中包括棱鏡以及補償透鏡，此時，棱鏡的第二表面s2的內(nèi)表面可鍍設有具有透射和反射作用的光學膜，此時像源發(fā)出的光線入射至第三表面s3，由第三表面s3透射至第一表面s1，經(jīng)過第一表面s1全反射后，入射至第二表面s2，經(jīng)過第二表面s2的反射后，部分光線再次入射至第一表面s1，并由第一表面s1透射出去，進入到觀看者眼中，另一部分光線經(jīng)過第二表面s2入射進補償透鏡，最后經(jīng)過補充透鏡透射出去；另外外部環(huán)境光線經(jīng)過補充透鏡入射，經(jīng)過第二表面s2透射，最后從第一表面s1透射出去，進入人眼，這樣人眼不僅能夠看到虛擬圖像還能看到現(xiàn)實環(huán)境中的圖像，其中補償透鏡可以是棱鏡、常規(guī)透鏡或透鏡組。如圖1所示，此棱鏡的出瞳直徑為d，第一視角為a1，第二視角為a2，最短出瞳距離為lz，則第一視角a1對應的有效工作長度應大于lz*(tana1)，當?shù)诙暯莂2度數(shù)的絕對值>第一視角度a1度數(shù)的絕對值時，第二視角a2對應的有效工作長度較長，則人眼第二視角a2觀看的圖像面積較大，更符合人眼自然觀看的習慣，以此降低或減弱視覺疲勞。同時為了使得棱鏡的體積較小，所以第一表面s1與第二表面s2的第一夾角可設置為小于等于40°，在優(yōu)選實施例中，第一表面s1與第二表面s2的第一夾角為25度到40度之間，這樣可以使得棱鏡的體積更小。為了滿足像源發(fā)出的光線經(jīng)過第三表面s3入射，由第三表面s3透射至第一表面s1，并在第一表面s1的內(nèi)表面發(fā)生全反射，此時，第一表面s1的第一切平面與y軸方向的第二夾角可設置為-15度～15度，其中，第一切平面經(jīng)過所述第一表面s1和第二表面s2的交線在第一坐標平面內(nèi)的交點，第一坐標平面為垂直于水平方向和豎直方向的平面，即第一坐標平面為垂直于z軸和y軸的平面，即x平面。因第一表面s1與第二表面s2之間的第一夾角會對此第二夾角產(chǎn)生影響，當?shù)谝槐砻鎠1與第二表面s2的第一夾角不大于40度時，此第一表面s1的第一切平面與y軸方向的第二夾角的取值范圍在-15～15度之間，此第一表面s1的第一切平面與y軸方向的第二夾角的取值范圍-15～15度之間不僅可以減小像差、減小整個自由曲面棱鏡的體積，同時避免了在進行加工的時候，因旋轉(zhuǎn)角度過大，難以定位的問題。當棱鏡的初始結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定時，那么整個光學系統(tǒng)的總像差就已經(jīng)確定了。當整個光學系統(tǒng)總像差確定之后，此時合理的選擇棱鏡的mtf的值，可以更好的平衡系統(tǒng)像差，其中系統(tǒng)像差指的是球差、畸變、彗差、像散等。更好的平衡系統(tǒng)像差即調(diào)整球差、畸變、彗差、像散之間的分配關(guān)系，提升顯示效果。本發(fā)明提供的棱鏡mtf的值應與顯示器的分辨率相匹配，通常mtf的值大于0.03即可被人分辨，即極限mtf的值應大于0.03，但是為了保證滿足更大的公差容限，使得更容易滿足生產(chǎn)加工需要，本發(fā)明中極限mtf(水平和垂直)在預設空間頻率內(nèi)的最低值不小于0.1，本發(fā)明中預設空間頻率的取值為0～30lp/mm，其中極限mtf水平跟垂直方向分別為：hmtf＝hp/lhvmtf＝vp/lv其中hp為垂直方向的像素點數(shù)，vp為水平方向的像素點數(shù)，lh、lv分別為垂直方向和水平方向的顯示有效區(qū)長度，如果顯示器為隔行掃描形式顯示，則對應方向的極限mtf值再除以2為極限mtf值，更高的mtf值容易犧牲其他方面像差，對顯示效果的實際提升并沒有效果。在上述棱鏡中，第一表面s1、第二表面s2、第三表面s3可以是自由曲面或非球面、球面。上述第一表面s1、第二表面s2、第三表面s3任一表面采用自由曲面的方程式為：其中c為曲率，r為徑向半徑，k為二次曲面系數(shù)，ai為系數(shù)，ei(x，y)為x、y相乘的組合方程x0y1、x2y0、x0y2、x4y0……，x始終為偶次冪。上述第一表面s1、第二表面s2、第三表面s3任一表面采用非球面的公式為：其中c為曲率，r為徑向半徑，k為二次曲面系數(shù)，a1,a2,,a3,a4,a5,a6,a7,a8,為2、4、6、8、10、12、14、16階非球面系數(shù)；上述第一表面s1、第二表面s2、第三表面s3任一表面采用球面的公式為非球面公式中k＝0的情況?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明所涉及到的第一視角a1和第二視角a2限定了像源發(fā)出的光線從所述棱鏡出射的光線的極限角度，即限定了通過棱鏡的第一表面s1面投射的兩條極限光線，那么在棱鏡應用時，作為像源的顯示屏與棱鏡之間的相對位置關(guān)系等需要滿足一定的要求，以使得顯示屏發(fā)出的光線經(jīng)過棱鏡后出射的光線滿足上述視角要求。通常來講，在設計棱鏡時，可預先設定好作為像源的顯示屏與棱鏡之間的相對位置關(guān)系，還可以預先設定好觀察者即觀察者眼睛與棱鏡的位置關(guān)系，基于這些位置關(guān)系來設計棱鏡，設定第一視角和第二視角。當然，本領域技術(shù)人員在已知棱鏡的第一視角和第二視角角度時，也可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)確定顯示屏與棱鏡之間的相對位置關(guān)系，本發(fā)明對此不做詳細說明。本發(fā)明同時還提供一種虛擬現(xiàn)實光學顯示裝置和一種增強現(xiàn)實光學顯示裝置，包括顯示屏和設置在顯示屏上的棱鏡，其中棱鏡為本發(fā)明所提供的棱鏡。本發(fā)明提供的棱鏡和虛擬現(xiàn)實以及增強現(xiàn)實光學顯示裝置，包括兩兩相交的第一表面s1、第二表面s2和第三表面s3，像源發(fā)出的光線最終從第一表面s1透射出去，進入到觀看者眼中，此棱鏡采用不對稱視角設計,第一表面s1透射出去的光線對應的第一視角a1度數(shù)的絕對值與第二視角a2度數(shù)的絕對值不相等。一方面，將棱鏡應用到虛擬現(xiàn)實光學顯示裝置和增強現(xiàn)實光學顯示裝置上能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化和輕量化，另一方面，棱鏡這種不對稱視角的設計，可使得人眼觀看的視角中心位于虛擬場景顯示區(qū)域中心線以下，更適合人眼的生理要求和人眼單眼觀看習慣，有效降低視覺疲勞，提升觀看舒適度。相應的，本發(fā)明還提供一種上述
發(fā)明內(nèi)容中所涉及到的棱鏡的設計方法，此方法包括以下步驟：設定棱鏡的屬性參數(shù)，其中屬性參數(shù)包括第一視角a1和所述第二視角a2，所設定的第一視角a1度數(shù)的絕對值與所設定的所述第二視角a2度數(shù)的絕對值不相等；根據(jù)上述屬性參數(shù)，來獲取本發(fā)明涉及到的棱鏡的數(shù)學模型?？梢岳斫馐牵忡R需要與像源顯示器配合使用，像源顯示器發(fā)出的光經(jīng)過棱鏡進入到觀察者眼中，因此，設計棱鏡時，需要考慮棱鏡的使用場景，即需要考慮像源顯示器的尺寸、像源顯示器與棱鏡的位置關(guān)系、觀察者與棱鏡之間的距離等內(nèi)容來設計棱鏡，因此，在本發(fā)明的一個實施例中，上述方法中所設定棱鏡的屬性參數(shù)還可包括入瞳直徑、像源顯示屏尺寸、出瞳最小距離等，其中入瞳直徑為人眼瞳孔的直徑，其中，出瞳最小距離為人眼瞳孔到第一表面s1的距離。下面將以三個具體的實施例來進一步說明本發(fā)明實施例提供的棱鏡，該棱鏡可采用本發(fā)明的設計方法所設計。實施例一為了得到本發(fā)明所涉及的棱鏡，在本實施例中，首先設定棱鏡的屬性參數(shù)如下：入瞳直徑為8mm，屏幕尺寸為0.7寸，第一視角a1度數(shù)為+10度，第二視角a2度數(shù)為-16度，對角線視角為60度，出瞳最小距離為20mm，根據(jù)這些參數(shù)得到棱鏡的數(shù)學模型。下表1為本實施例中棱鏡的三個不同表面的傾斜偏心系數(shù)，下表2為本實施例中棱鏡的三個不同表面的面型參數(shù)表，其中曲率半徑r為曲率c的倒數(shù)，圖4為本實施例中的棱鏡的成像光路示意圖，圖5為本實施例中棱鏡對應的mtf圖。表1系數(shù)第一表面第二表面第三表面conic2.9302381.951361-0.8568989曲率半徑r-42.804-40.66429.941x0y1-165.31666-40.819124-290.91082x2y0-118.3384-10.8139154895.8335x0y215.53675824.54126-43.153128x2y13757.9765-158.155938577.6559x0y33591.6237-294.789711061.2082x4y0-6734.4125198.96408-395581.71x2y2-44711.898302.04636-6610.8062x0y4-12739.016807.0899-748.02533x4y1117290.562552.16-790915.56x2y3308483.584491.413382.921431x0y5-80557.668-4240.0194-1733.8498x6y035503.31814208.5055734765.7x4y2-800686.17-16190.223154599.47x2y4-1440577.6-88590.42330199.351x0y6681008.6220113.0513314.333x6y1196583.77-109565.149105608.7x4y32441674.4136556.36674145.07x2y53191097.2200584.4520972.483x0y7-1378222.7-87750.3984489.0507表2從表1、表2、圖3、圖4可以得出，第二視角a2度數(shù)的絕對值大于第一視角a1度數(shù)的絕對值，且第二視角a2度數(shù)的絕對值與第一視角a1度數(shù)的絕對值的差值為6度，此時第二視角a2對應的有效工作長度大于第一視角a1對應的有效工作長度，則人眼第二視角a2觀看的圖像面積較大，更符合人眼自然觀看的習慣，以此降低或減弱視覺疲勞，同時mtf曲線從中心到邊緣都十分的平滑，畫面過渡自然，10lp/mm的時候mtf的值基本都大于0.4，整體光學系統(tǒng)的反差好，對比度高，同時30lp/mmmtf的值基本都大于0.2，遠遠大于人眼目視分辨的0.03，系統(tǒng)的分辨率高。實施例二為了得到本發(fā)明所涉及的棱鏡，在本實施例中設定棱鏡的屬性參數(shù)如下：入瞳直徑為8mm，屏幕尺寸為0.7寸，第一視角a1為+8度，第二視角a2為-18度，對角線視角為40度，出瞳最小距離為20mm，根據(jù)這些參數(shù)得到棱鏡的數(shù)學模型。下表3為本實施例中棱鏡的三個不同表面的傾斜偏心系數(shù)，下表4為本實施例中棱鏡的三個不同表面的面型參數(shù)表，其中曲率半徑r為曲率c的倒數(shù)，圖5為本實施例中的棱鏡的成像光路示意圖，圖6為本實施例中棱鏡對應的mtf圖。表面第二坐標軸方向偏心第三坐標軸方向傾斜第一表面-20.20186254.977009第二表面-4.887959850.169289第三表面-47.155416-76.624473屏幕0-55.38948表3表4從表3、表4、圖5、圖6可以得出，第二視角a2度數(shù)的絕對值大于第一視角度a1度數(shù)的絕對值，且第二視角a2度數(shù)的絕對值與第一視角a1度數(shù)的絕對值的差值為10度，此時第二視角a2對應的有效工作長度大于第一視角a1對應的有效工作長度，則人眼第二視角a2觀看的圖像面積較大，更符合人眼自然觀看的習慣，以此降低或減弱視覺疲勞，同時mtf曲線從中心到邊緣都十分的平滑，畫面過渡自然，10lp/mm的時候mtf的值基本都大于0.6，整體光學系統(tǒng)的反差好，對比度高，同時30lp/mmmtf的值基本都大于0.2，遠遠大于人眼目視分辨的0.03，系統(tǒng)的分辨率高。實施例三為了得到本發(fā)明所涉及的棱鏡，在本實施例中設定棱鏡的屬性參數(shù)如下：入瞳直徑為8mm，屏幕尺寸為0.7寸，第一視角a1為+5度，第二視角a2為-20度，總對角線視角為40度，出瞳最小距離為20mm，根據(jù)這些參數(shù)得到棱鏡的數(shù)學模型。下表5為本實施例中棱鏡的三個不同表面的傾斜偏心系數(shù)，下表6為本實施例中棱鏡的三個不同表面的面型參數(shù)表，其中曲率半徑r為曲率c的倒數(shù)，圖7為本實施例中的棱鏡的成像光路示意圖，圖8為本實施例中棱鏡對應的mtf圖。表面第二坐標軸方向偏心第三坐標軸方向傾斜第一表面-10.3107746.819555第二表面-4.096693548.019033第三表面29.79784-37.912696屏幕0-49.411619表5系數(shù)第一表面第二表面第三表面conic3.274158-3.678496-0.9565653曲率半徑r-36.36869-37.8847326.59775x0y1-77.450019-36.833024-210.24707x2y0-41.1306355.244962212742.676x0y2-390.0931116.448387-13.11567x2y12839.6771-149.790219915.013x0y34569.0056-137.775511095.9219x4y0-2430.0137-1151.502122986.063x2y2-33715.461-2915.2315-23519.127x0y4-3634.2802-1361.0577-695.93412x4y114240.4083707.1759-343138.16x2y3202182.055673.3671-16405.566x0y5-222131.861288.4502-1897.0935x6y0200366.3213378.495-5935540.8x4y2-108043.79-265.86995-1296527x2y4-1233359.2-90578.4861967.972x0y61441486.9-45736.5763499.5886x6y1-547940.72-207142.66-10284757x4y33042449-100879.55-1105701.5x2y54684227.2191112.0950258.023x0y7-2759268173035.494533.5787表6從表5、表6、圖7、圖8可以得出，第二視角a2度數(shù)的絕對值大于第一視角a1度數(shù)的絕對值，且第二視角a2度數(shù)的絕對值與第一視角a1度數(shù)的絕對值的差值為15度，此時第二視角a2對應的有效工作長度大于第一視角a1對應的有效工作長度，則人眼第二視角a2觀看的圖像面積較大，更符合人眼自然觀看的習慣，以此降低或減弱視覺疲勞。同時mtf曲線從中心到邊緣都十分的平滑，畫面過渡自然，10lp/mm的時候mtf的值基本都大于0.8，整體光學系統(tǒng)的反差好，對比度高，同時30lp/mmmtf的值基本都大于0.4，遠遠大于人眼目視分辨的0.03，系統(tǒng)的分辨率高。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。當前第1頁12