一种双目调节棱镜及双目融像调节装置

摘要

本发明公开了一种双目调节棱镜及双目融像调节装置。其中，一种双目调节棱镜，包括：第一反射镜、第二反射镜以及包括第一反射面和第二反射面的合束反射镜，合束反射镜位于第一反射镜和第二反射镜之间；第一反射镜的反射面与第一反射面平行；第二反射镜的反射面与第二反射面平行；第一反射面和第二反射面交叉设置，且第一反射面沿第一方向的垂直投影与第二反射面沿第一的方向的垂直投影相同，第一反射面和第二反射面为概率分光面。本发明实施例提高了双目调节棱镜的精度，降低了双目调节融像调节系统的复杂程度和对人工调节成像的依赖性。

权利要求

1.一种双目调节棱镜，其特征在于，包括：

第一反射镜、第二反射镜以及包括第一反射面和第二反射面的合束反射镜，所述合束反射镜位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间；

所述第一反射镜的反射面与所述第一反射面平行；所述第二反射镜的反射面与所述第二反射面平行；所述第一反射面和所述第二反射面交叉设置，且所述第一反射面沿第一方向的垂直投影与所述第二反射面沿所述第一方向的垂直投影相同，所述第一反射面和所述第二反射面为概率分光面，其中，所述第一方向为所述合束反射镜的出光方向；

所述第一反射镜和所述第二反射镜分别设置在所述合束反射镜两侧，形成一个整体双目调节棱镜；

所述合束反射镜由四个三角棱镜粘合组成；

四个所述三角棱镜包括上棱镜、下棱镜、左棱镜和右棱镜；

所述左棱镜的上分光面与所述上棱镜的左分光面粘合在一起，设置100%反射分光面；

所述上棱镜的右分光面与所述右棱镜的上分光面粘合在一起，设置100%反射分光面；所述右棱镜的下分光面与所述下棱镜的右分光面粘合在一起，设置50%的反射率50%透射率的面，所述下棱镜的左分光面和所述左棱镜的下分光面粘合在一起，设置50%的反射率50%透射率的面。

2.根据权利要求1所述的双目调节棱镜，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为反射棱镜。

说明书

一种双目调节棱镜及双目融像调节装置

技术领域

[0001] 本发明涉及AR技术领域，尤其涉及一种双目调节棱镜及双目融像调节装置。

背景技术

[0002] 双目AR眼镜由两个近眼显示系统在左右眼分别单独成像，于是在组装生产过程中需要调节双目画面，让用户能更好将两只眼睛分别看到的图像实现融像。完成双目融像调节的双目AR眼镜，佩戴者在双目聚焦于画面中心一点时，两只眼睛的目光在前方很远的地方汇到一点，根据产品实际需求，这个汇聚点和佩戴者之间的距离可以被设定为几米到近似无穷远。

[0003] 双目融像需要对AR眼镜两侧进行对准调节，一般使用分划板进行调节，让显示画面的十字和分划板上左右十字分别重合；或者，通过调试人员直接双眼观察调节融像。

[0004] 但其存在的问题是，无论是使用分划板基准线进行调节还是人眼观察调节，主观性较大，调节准确性低，对融像调节结果的一致性有较大的影响。

发明内容

[0005] 本发明提供了一种双目调节棱镜及双目融像调节装置，以解决AR眼镜双目融像调节问题，降低系统复杂程度，提高了融像的精度。

[0006] 根据本发明的一方面，提供了一种双目调节棱镜，其中包括：第一反射镜、第二反射镜以及包括第一反射面和第二反射面的合束反射镜，合束反射镜位于第一反射镜和第二反射镜之间；

[0007] 第一反射镜的反射面与第一反射面平行；第二反射镜的反射面与第二反射面平行；第一反射面和第二反射面交叉设置，且第一反射面沿第一方向的垂直投影与第二反射面沿第一方向的垂直投影相同，第一反射面和第二反射面为概率分光面，其中，所述第一方向为所述合束反射镜的出光方向。

[0008] 可选地，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为反射棱镜，所述合束反射镜由四个三角棱镜粘合组成。

[0009] 可选地，所述概率分光面为半反半透面。

[0010] 根据本发明的另一方面，提供了一种双目融像调节装置，其中包括一种双目调节棱镜，还包括：图像采集设备和双目调节机构；

[0011] 第一反射镜位于左观看部件出射第一光束的方向上，用于反射第一光束形成第一反射光束；第二反射镜，位于右观看部件出射第二光束的方向上，用于反射第二光束形成第二反射光束；

[0012] 合束反射镜的第一反射面，用于反射第一反射光束形成第三反射光束，还用于透过第二反射光束；合束反射镜的第二反射面用于反射第二反射光束形成第四反射光束，还用于透过第一反射光束；

[0013] 其中，第一光束与第三反射光束平行；第二光束与第四反射光束平行；第三反射光束和第四反射光束出光方向相同；

[0014] 图像采集设备位于合束反射镜的出光方向上，用于采集第三反射光束形成第一图像，还用于采集第四反射光束形成第二图像；

[0015] 双目调节机构用于根据第一图像和第二图像调节头戴式眼镜模组和/或显示器位置进行双目融像。

[0016] 可选地，所述第一反射镜的反射面与所述第一光束入射的方向的夹角为45°；所述第二反射镜的反射面与所述第二光束入射的方向的夹角为45°；所述第一反射面与所述第一反射光束的夹角为45°，所述第二反射面与所述第二反射光束夹角为45°，所述第一反射面和所述第二反射面的夹角为90°。

[0017] 可选地，所述第一反射面和所述第二反射面交叉对称设置。

[0018] 可选地，还包括相位延迟片，位于所述第一光束的传播方向上或所述第二光束的传播方向上；所述第一反射光束和所述第二反射光束均为线偏振光束，且两者的偏振方向相互垂直；

[0019] 所述第一反射面和所述第二反射面为偏振方向相互垂直的线偏振面。

[0020] 可选地，所述第一光束入射至所述第一反射镜的入射点到所述第二光束入射至所述第二反射镜的入射点之间的间距为头戴式眼镜模组的双目瞳距。

[0021] 可选地，所述图像采集设备为CMOS或CCD相机。

[0022] 本发明实施例的技术方案，通过在双目调节融像过程中加入双目调节棱镜进行双目融像调节，解决了需要分划板以及两个摄像机融像的复杂繁琐，以及不精准问题，提高了融像调节的准确性，避免人员主观判断导致调试结果误差大的情况，具有相对现有技术操作简便且精度高的特点。

[0023] 应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图1是根据本发明实施例一提供的一种双目调节棱镜的示意图；

[0026] 图2是根据本发明实施例二提供的一种双目融像调节装置示意图；

[0027] 图3是根据本发明实施例三提供的一种双目融像调节装置示意图；

[0028] 图4是根据本发明实施例提供的一种图像偏移图；

[0029] 图5是根据本发明实施例提供的一种图像偏移图。

[0030] 附图标记

[0031] 101、第一反射镜；102、第二反射镜；113、第一反射面；123、第二反射面；103、合束反射镜；210、图像采集设备；250、双目调节机构；220、左观看部件；231、第一光束；232、第一反射光束；102、第二反射镜；221、右观看部件；241、第二光束；242、第二反射光束；233、第三反射光束；243、第四反射光束；301、第一图像；302、第二图像。

具体实施方式

[0032] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0033] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

[0034] 实施例一

[0035] 图1为本发明实施例一提供了一种双目调节棱镜的示意图，本实施例可适用于双目融像调节的情况，如图1所示，包括：

[0036] 第一反射镜101、第二反射镜102以及包括第一反射面113和第二反射面123的合束反射镜103，合束反射镜103位于第一反射镜101和第二反射镜102之间；

[0037] 第一反射镜101的反射面与第一反射面113平行；第二反射镜102的反射面与第二反射面123平行；第一反射面113和第二反射面123交叉设置，且第一反射面113沿第一方向的垂直投影与第二反射面123沿第一方向的垂直投影相同，第一反射面113和第二反射面123为概率分光面，其中，第一方向为合束反射镜103的出光方向。

[0038] 其中，反射镜可为利用物理反射定律工作的光学器件。依据反射程度不同可分为100％反射镜和半透半反反射镜。示例性的，光沿一定角度入射第一反射镜101和第二反射镜102发生一定程度反射，反射光在第一反射镜101和第二反射镜102沿相应角度出射。

[0039] 其中，合束反射镜103是将两种(或多种)波长的光线分别通过透射和反射合成到一条光路上。示例性的，第一反射镜101的出射光和第二反射镜102的出射光沿不同方向分别入射合束反射镜103，通过相应角度的出射使得光线合并在一条光路出射。

[0040] 第一反射镜101与第一反射面113平行，第二反射镜102与第二反射面123平行，从而保证入射至第一反射镜101的光线和入射至第二反射镜102的光线与出光光线平行。示例性的，第一反射镜101与第二反射镜102接收目标光源光线，沿相应角度分别入射第一反射镜101和第二反射镜102，反射后第一反射镜101和第二反射镜102的出射光线分别入射第一反射面113和第二反射面123，依据光的物理反射特性，合束反射镜103的出射光线与光源入射反射镜的光线平行。

[0041] 其中，第一方向可为合束反射镜103的出光方向。其中，垂直投影可为第一反射面113沿第一方向的投影或第二反射面123沿第一方向的投影。

[0042] 其中，概率分光面可为依据不同概率可将光按照不同反射率和透射率进行划分。可选的，概率分光面为半反半透面。

[0043] 其中，半反半透面可为将入射光线二分之一反射，二分之一透射的反射面。

[0044] 示例性的，该双目调节棱镜可以适应于AR眼镜中的双目调节，AR眼镜的左眼镜出射光入射至第一反射镜101，经第一反射镜101反射至第一反射面113，并通过第二反射面123的透射出，AR眼镜的右眼镜出射光入射至第二反射镜102，经第二反射镜102反射至第二反射面123，并通过第一反射面113的透射出，最终由摄像机捕捉，进行融像。第一反射面113和第二反射面123交叉设置且沿合束反射镜的出光方向的投影相同，保证了AR眼镜在融像过程中摄像机捕捉到的图像中心一致，其中，不同的反射率和透射率的设置可以调整进入摄像机中的图像亮度，为了保证相应的图像亮度可以设置半反半透膜层。

[0045] 可选的，如图1所示，第一反射镜101和第二反射镜102均为反射棱镜，合束反射镜103由四个三角棱镜粘合组成。

[0046] 其中，四个三角棱镜的粘合面可以涂覆概率分光膜。

[0047] 图1中所示的合束反射镜103由四个三角棱镜粘合组成。以图2中的方位来说，上下左右四个三角棱镜，左棱镜的上分光面与上棱镜的左分光面粘合在一起，可以设置100％反射分光面，上棱镜的右分光面与右棱镜的上分光面粘合在一起，可以设置100％反射分光面，右棱镜的下分光面与下棱镜的右分光面粘合在一起，可以设置50％的反射率50％透射率的面，下棱镜的左分光面和左棱镜的下分光面粘合在一起，可以设置50％的反射率50％透射率的面，由此，当进行双目融像时可以提升摄像机中的图像亮度。

[0048] 本发明实施例具体说明了一种双目融像调节棱镜的构成及光束传播的具体路径，系统地描述了成像及融像的原理，简化了现有技术中调节成像的繁琐步骤，降低了双目调节融像调节系统的复杂程度和对人工调节成像的依赖性。

[0049] 实施例二

[0050] 图2为本发明实施例二提供的一种双目融像调节装置的结构示意图。如图2所示：

[0051] 一种双目融像调节装置，包括如实施例一的双目调节棱镜100，还包括：图像采集设备210和双目调节机构；

[0052] 其中，第一反射镜101，位于左观看部件220出射第一光束231的方向上，用于反射第一光束231形成第一反射光束232；第二反射镜102，位于右观看部件221出射第二光束241的方向上，用于反射第二光束241形成第二反射光束242。

[0053] 合束反射镜103的第一反射面113，用于反射第一反射光束232形成第三反射光束233，还用于透过第二反射光束242；合束反射镜103的第二反射面123用于反射第二反射光束242形成第四反射光束243，还用于透过第一反射光束232。

[0054] 第一光束231与第三反射光束233平行；第二光束241与第四反射光束243平行；第三反射光束233和第四反射光束243出光方向相同。

[0055] 图像采集设备210位于合束反射镜103的出光方向上，用于采集第三反射光束233形成第一图像，还用于采集第四反射光束243形成第二图像；

[0056] 双目调节机构220用于根据第一图像和第二图像调节头戴式眼镜模组和/或显示器位置进行双目融像。

[0057] 其中，光束可为空间中具有一定关系的光的集合。示例性的，第一光束231为双目系统中左观看部件220出射的光。反射光束为光束在反射面反射后的出射光束。

[0058] 示例性的，左观看部件220出射第一光束231，在第一反射镜101发生反射至合束反射镜103的第一反射面113，第一反射面113接收并再次反射和透射；右观看部件221出射第二光束241，在第二反射镜102发生反射至合束反射镜103的第二反射面123，第二反射面123接收并再次反射和透射。

[0059] 合束反射镜103将双目出射的光纤进行合并，再通过图像采集设备210进行拍摄，最终双目调节机构220根据图像采集设备210采集的图像调节AR眼镜以实现融像。

[0060] 具体地，图像采集设备210设置于出光方向一定距离处，接收第一光束231经过双目调节装置中的第三反射光束233和第二光束241经过双目调节装置中的第四反射光束243，进而将两束反射光进行图像采集成像。常见的图像采集设备210有相机，摄像机等其他带有拍照功能的设备。可选的，图像采集设备210为CMOS或CCD相机。双目调节机构在图中未示出，双目调节机构250可为调节头戴式眼镜模组和/或显示器上的调节位置的机械结构，可在水平、竖直、旋转的任一方向上进行图像调节。或者本领域内融像所熟知使用的调节机构，本发明不作限制，以在融像时移动观看部件上的镜片位置或显示器位置。

[0061] 示例性的，图像采集设备210采集第三反射光束233，形成第一图像301，采集第四反射光束243形成第二图像302，双目调节机构根据第一图像301和第二图像302来调节AR眼镜的显示器或者镜片，示例性的，如果第一图像301相较于第二图像302向左观看部件220方向偏移，如图4，那么可以通过双目调节机构调节左观看部件220中的头戴式眼镜模组左移，和/或，显示器右移。或者，可以通过双目调节结构调节右观看部件中的头戴式眼镜模组右移，和/或，显示器左移，来实现双目融像。

[0062] 在其他的实施例中，第一图像301和第二图像302也可以会发生扭转偏移，如图5，可以通过调整显示器在两个方向上扭转偏移，来实现双目融像。

[0063] 在其他的实施例中，还可以设置标准图像，当图像采集设备210采集到第一图像301和第二图像302后，将第一图像301和第二图像302分别与标准图像进行对比，获取偏移，从而通过双目调节机构调节左观看部件220和/或右观看部件221，来实现双目融像。

[0064] 由此，通过上述方式，实现了无需人工调节即成像，通过单摄像机进行融像，反射镜的自身的固定角度同样也固定了光源的传播路径，减小了人为调节带来的误差和光源的损失，提高了成像质量。

[0065] 在上述实施例中，第一反射镜101的反射面与第一反射面113平行，故第一光束231与第三反射光束233平行；因第二反射镜102的反射面与第二反射面123平行，故第二光束241与第四反射光束243平行。光束均与通过双目调节棱镜出射光线平行，有助于提高成像的精度，便于进行后续成像融合。

[0066] 可选的，如图2所示，双目融像调节装置，第一反射镜101的反射面与第一光束231入射的方向的夹角为45°；第二反射镜102的反射面与第二光束241入射的方向的夹角为45°；第一反射面113与第一反射光束232的夹角为45°，第二反射面123与第二反射光束242夹角为45°，第一反射面113和第二反射面123的夹角为90°。

[0067] 其中，入射方向为45°为保证两侧出射光线平行且能均匀成像。

[0068] 示例性的，第一光束231与第二光束241分别平行入射第一反射镜101与第二反射镜102，第一反射镜与第二反射镜与水平方向夹角为45°，即反射光束出射方向与光束方向垂直，第一反射光线在反射面再次发生反射，反射面夹角90°，即第三反射光束与第四反射光束与第一光束和第二光束平行。

[0069] 可选的，第一反射面113和第二反射面123交叉对称设置。

[0070] 具体的，反射面接收两个相反方向的反射光束应当交叉对称设置且夹角为90°，便于尽可能接收全部光源保证成像质量。

[0071] 固定双目调节棱镜的反射面角度相当于固定了光源的传播路径，减小因人为调节带来的误差，固定角度的设置也提高光源的利用率。具体的融像的过程可参照前述实施例，此处不再赘述。

[0072] 在一个实施例中，还包括相位延迟片250，位于第一光束231的传播方向上或第二光束241的传播方向上；第一反射光束232和第二反射光束242均为线偏振光束，且两者的偏振方向相互垂直；第一反射面113和第二反射面123为偏振方向相互垂直的线偏振面。如图3所示，相位延迟片250位于第一光束231的传播方向上；

[0073] 其中，相位延迟片可为使光的相位在透过具有二相性或多向性的物质时发生偏转所产生的相位延后装置。

[0074] 其中，线偏振光束可为在光的传播方向上，光矢量只沿一个固定的方向振动。

[0075] 示例性的，如图3所示，在第一光束231的传播方向上增加相位延迟片250，第一光束231为S偏振光，第二光束241为S偏振光，第一光束231经过相位延迟片250之后，变为P偏振光，则，第一概率分光面113可以为反P透S概率分光膜，第二概率分光面123可以为反S透P概率分光膜，或者，在其他的实施例中，第一光束231为P偏振光，第二光束241为P偏振光，第一光束231经过相位延迟片250之后，变为S偏振光。第一概率分光面113可以为反S透P概率分光膜，第二概率分光面123可以为反P透S概率分光膜。

[0076] 可选的，第一光束231入射至第一反射镜101的入射点到第二光束241入射至第二反射镜102的入射点之间的间距为头戴式眼镜模组的双目瞳距。

[0077] 其中，双目瞳距可为双眼瞳孔的距离。

[0078] 具体的，第一反射镜101的入射点与第二反射镜102的入射点之间的距离为双目瞳距的距离，提高成像效果及质量。

[0079] 由此，该融像装置利用一个图像采集设备210成像，节约了装置成本，避免了两台成像设备自身成像带来的误差，使得融像精准度更高，效率更高。

[0080] 本发明实施例进一步说明了双目融像调节装置反射面的角度及位置关系和光束的具体设置，明确了双目融像调节的具体原理，便于更好的实现本发明实施例中的装置。本装置通过双目调节棱镜对光束进行调整并调节成像，改良了现有技术中调节步骤繁琐，精度不准确，成像效果差的问题。避免了不同人员操作调节成像效果的不稳定性，可操作性强，提高用户体验感。

[0081] 上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。