本技術(shù)涉及光學，特別是涉及一種近眼顯示眼鏡。

背景技術(shù)：

1、近眼顯示(near-to-eye?display)是一種在單眼或雙眼視場中創(chuàng)建虛像的技術(shù)，通過置于人眼非明視距離內(nèi)的顯示設(shè)備，向人眼渲染出光場信息，進而在眼前重建虛擬場景的技術(shù)。增強現(xiàn)實(augmented?reality，ar)技術(shù)即是一種典型的近眼顯示技術(shù)，通過先進的顯示、建模、交互等手段，將虛擬信息于現(xiàn)實場景融合在一起，為用戶提供更直觀的信息和更豐富的體驗；ar技術(shù)目前已在醫(yī)療、教育、娛樂、安防等領(lǐng)域得到了廣泛而實際的應用。

2、在近眼顯示設(shè)備中，為了保證最終入射至人眼的投影畫面能夠具有合適的眼盒，就需要設(shè)置能夠在一定程度上實現(xiàn)投影光束擴瞳的光路結(jié)構(gòu)。但近眼顯示設(shè)備多采用可佩戴在頭部的頭戴設(shè)備，使得光路結(jié)構(gòu)的安裝設(shè)置受限，滿足擴瞳要求的光路結(jié)構(gòu)往往會帶給佩戴者不舒適的佩戴體驗；由此存在投影光束擴瞳和近眼顯示設(shè)備佩戴舒適度無法兼容的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種近眼顯示眼鏡，能夠滿足投影光束擴瞳的需求的基礎(chǔ)上，保證佩戴者佩戴的舒適度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種近眼顯示眼鏡，包括波導鏡片，設(shè)置在所述波導鏡片上的耦入光柵和擴瞳耦出光柵，和所述波導鏡片相連接的鏡腿結(jié)構(gòu)；在所述鏡腿結(jié)構(gòu)內(nèi)依次設(shè)置的投影光源、第一透鏡組、偏轉(zhuǎn)光學元件和第二透鏡組：

3、其中，所述第一透鏡組和所述第二透鏡組用于對所述投影光源輸出的投影光束進行整形，形成光束橫截面不小于設(shè)定橫截面的平行光束，且經(jīng)所述第二透鏡組輸出的投影光束以設(shè)定角度入射至所述波導鏡片上的所述耦入光柵，以使當所述近眼顯示眼鏡被佩戴時，經(jīng)所述波導鏡片傳導的投影光束經(jīng)所述擴瞳耦出光柵以垂直于人眼方向進行一維擴瞳輸出；

4、所述偏轉(zhuǎn)光學元件用于對經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束進行偏轉(zhuǎn)，所述投影光源輸出的投影光束依次經(jīng)過所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸或z字型延伸，使得所述投影光源和所述第一透鏡組相對所述第二透鏡組向所述鏡腿結(jié)構(gòu)背離所述波導鏡片一側(cè)偏移。

5、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述偏轉(zhuǎn)光學元件至少包括第一反射面和第二反射面的多邊形棱鏡；

6、所述第一反射面用于對經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束反射至所述第二反射面；所述第二反射面用于將所述投影光束反射至所述第二透鏡組；

7、其中，當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸，所述第一反射面和所述第二反射面之間的夾角大于45度小于90度；

8、當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈z字型延伸，所述第一反射面和所述第二反射面之間相互平行。

9、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸，所述多邊形棱鏡為五邊形柱狀棱鏡；所述五邊形柱狀棱鏡的第四側(cè)面和第二側(cè)面上分別設(shè)置有反射膜，且分別作為所述第一反射面和第二反射面；

10、其中，經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束垂直經(jīng)過所述五邊形柱狀棱鏡的第一側(cè)面透射入射，在所述五邊形柱狀棱鏡內(nèi)入射至所述五邊形柱狀棱鏡的第四側(cè)面，所述投影光束從所述五邊形柱狀棱鏡的第四側(cè)面反射入射至所述五邊形柱狀棱鏡的第二側(cè)面，經(jīng)過所述五邊形柱狀棱鏡的第二側(cè)面反射之后垂直入射至第五側(cè)面，并所述五邊形柱狀棱鏡的第五側(cè)面垂直透射輸出至所述第二透鏡組。

11、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈z字型延伸，所述多邊形棱鏡為平行四邊形棱鏡，所述平行四邊形棱鏡上相互平行的第二側(cè)面和第四側(cè)面上均設(shè)置有反射膜層，且分別作為所述第一反射面和第二反射面；

12、其中，經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束垂直于所述平行四邊形棱鏡的第一側(cè)面透射入射至所述平行四邊形棱鏡內(nèi)，并入射至所述平行四邊形棱鏡的第二側(cè)面，在所述平行四邊形棱鏡的第二側(cè)面上反射入射至所述平行四邊形棱鏡的第四側(cè)面，并在所述平行四邊形棱鏡第四側(cè)面上反射之后，垂直經(jīng)所述平行四邊形棱鏡的第三側(cè)面垂直透射輸出至所述第二透鏡組。

13、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述平行四邊形棱鏡包括相互膠合且具有不同折射率的第一棱鏡和第二棱鏡；其中，所述第一反射面和所述第二反射面分別位于所述第一棱鏡和所述第二棱鏡上，且所述第一棱鏡和所述第二棱鏡相互膠合的表面為位于所述第一反射面和第二反射面之間的曲面表面；

14、或者，所述平行四邊形棱鏡包括相互膠合的第一三棱鏡和第二三棱鏡，且所述第一三棱鏡和所述第二三棱鏡之間嵌入有具有光焦度的衍射光學元件。

15、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述第一反射面和所述第二反射面均為曲面反射面，用于對所述投影光束進行整形和畸變矯正。

16、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述多邊形棱鏡分別和所述第一透鏡組以及所述第二透鏡組中至少部分透鏡膠合連接；

17、或，所述多邊形棱鏡分別和所述第一透鏡組以及所述第二透鏡組中至少部分透鏡一體注塑成型。

18、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述偏轉(zhuǎn)光學元件為直角三棱鏡，所述直角三棱鏡的斜平面上設(shè)置有反射膜；所述反射膜用于對經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束反射至所述第二透鏡組；

19、或，所述偏轉(zhuǎn)光學元件為反射鏡，用于對經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束反射至所述第二透鏡組。

20、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述偏轉(zhuǎn)光學元件至少包括第一反射鏡和第二反射鏡；

21、所述第一反射鏡用于對經(jīng)所述第一透鏡組輸出的投影光束反射至所述第二反射鏡；所述第二反射鏡用于將所述投影光束反射至所述第二透鏡組；

22、當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間的夾角大于45度小于90度；

23、當所述第一透鏡組、所述偏轉(zhuǎn)光學元件和所述第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈z字型延伸，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間相互平行。

24、在本技術(shù)的一種可選地實施例中，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡均為平面反射鏡；

25、所述第一反射鏡和所述第二反射鏡之間還設(shè)置有第三透鏡，用于對所述投影光束進行整形和畸變矯正。

26、本實用新型所提供的一種近眼顯示眼鏡，包括波導鏡片，設(shè)置在波導鏡片上的耦入光柵和擴瞳耦出光柵，和波導鏡片相連接的鏡腿結(jié)構(gòu)；在鏡腿結(jié)構(gòu)內(nèi)依次設(shè)置的投影光源、第一透鏡組、偏轉(zhuǎn)光學元件和第二透鏡組：其中，第一透鏡組和第二透鏡組用于對投影光源輸出的投影光束進行整形，形成光束橫截面不小于設(shè)定橫截面的平行光束，且經(jīng)第二透鏡組輸出的投影光束以設(shè)定角度入射至波導鏡片上的耦入光柵，以使當近眼顯示眼鏡被佩戴時，經(jīng)波導鏡片傳導的投影光束經(jīng)擴瞳耦出光柵以垂直于人眼方向進行一維擴瞳輸出；偏轉(zhuǎn)光學元件用于對經(jīng)第一透鏡組輸出的投影光束進行偏轉(zhuǎn)，投影光源輸出的投影光束依次經(jīng)過第一透鏡組、偏轉(zhuǎn)光學元件和第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸或z字型延伸，使得投影光源和第一透鏡組相對第二透鏡組向鏡腿結(jié)構(gòu)背離波導鏡片一側(cè)偏移。

27、本技術(shù)中為了保證最終入射至人眼中的投影畫面具有合適的眼盒大小，需要在鏡腿結(jié)構(gòu)內(nèi)的光路中配置對投影光束進行整形的第一透鏡組和第二透鏡組，使得投影光束在經(jīng)過第二透鏡組入射至波導鏡片上的投影光束為光束橫截面不小于設(shè)定橫截面的平行光束；因為投影光束的光束橫截面足夠大，當投影光束入射至波導鏡片并通過波導鏡片傳導至人眼時，也即僅需要擴瞳耦出光柵對投影光束進行一維擴瞳輸出；在此基礎(chǔ)上，為了避免第一透鏡組和第二透鏡組所形成的光路在鏡腿結(jié)構(gòu)內(nèi)延伸的長度較大，進而使得鏡腿結(jié)構(gòu)不可避免的對佩戴者的頭部產(chǎn)生擠壓，進而引起不舒適的佩戴體驗，還進一步地在第一透鏡組和第二透鏡組之間設(shè)置能夠?qū)ν队肮馐墓饴愤M行偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)光學元件，使得投影光束依次經(jīng)過第一透鏡組、偏轉(zhuǎn)光學元件和第二透鏡組傳輸?shù)墓饴饭廨S呈l型延伸或z字型延伸，最終使得第二透鏡組和投影光源這一部分的光路結(jié)構(gòu)向鏡腿結(jié)構(gòu)背離波導鏡片一側(cè)偏移，由此也就避免鏡腿結(jié)構(gòu)對佩戴者頭部擠壓的問題，實現(xiàn)了近眼顯示眼鏡中輸出的投影畫面的眼盒滿足觀看需求的基礎(chǔ)上，保證了眼鏡設(shè)備佩戴的舒適度。