[发明专利]一种机载护目镜型头盔显示器光学系统

权利要求书

1.一种机载护目镜型头盔显示器光学系统，沿光轴方向依次为数字像源、中继透镜组及光学护目镜；光学护目镜固定于头盔盔体前方，并叠放在遮光护目镜后方，两组中继透镜组交叉固定于盔体前部内侧；数字像源发出的成像光线经过中继透镜组后，由光学护目镜反射进入观察者眼中；所述中继透镜组由前组、中间组和后组三组透镜组成；所述光学护目镜相对于数字像源存在一个弯曲角，使得反射光线所成得像中生成非对称像差；其特征在于：所述光学护目镜采用超环面面型，所述光学护目镜内表面上镀窄带高反膜形成凹面反射镜；前组、中间组和后组三组透镜在空间上可单独或整体相对于光轴进行横向位移和倾斜偏转，使前组、中间组和后组三组透镜各自局域轴彼此及与该显示光学系光轴不再平行；从而补偿该光学显示系统的非对称像差。

2.如权利要求1所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：前组透镜靠近数字像源由第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜及第四中继透镜组成；后组透镜靠近光学护目镜，由第八透镜组成；中间组透镜位于前组和后组之间，由第五中继透镜、第六中继透镜、第七中继透镜组成。

3.如权利要求2所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：前组透镜具有正光焦度，第一中继透镜、第二中继透镜、第三中继透镜及第四中继透镜依次为场镜、弯月透镜、弯月透镜和双凸透镜，第二中继透镜及第三中继透镜弯向数字像源；中间组透镜具有负光焦度，第五中继透镜、第六中继透镜和第七中继透镜依次为胎面透镜、双凹透镜及弯月透镜；后组透镜具有正光焦度，第八中继透镜为双凸透镜。

4.如权利要求3所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：中继透镜组中第一中继透镜与第八中继透镜采用奇次非球面，第三中继透镜、第四中继透镜、第六中继透镜采用偶次非球面，第五中继透镜采用胎面非球面，所有透镜均采用偏心倾斜的离轴工作方式。

5.如权利要求4所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：前组透镜将头盔佩戴者瞳孔成像在中间组上，减小整个光学系统的口径，为准直透镜组；中间组透镜为光瞳组，包括非球面透镜通过校正光瞳球差和彗差，增大光瞳直径；后组透镜将图像源生成的图像进行准直处理，给佩戴者提供远场像，相当于一个数值孔径较大的目镜。

6.如权利要求1至5任一项所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：所述非对称像差为双节点像散和彗差。

7.如权利要求6所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：所述光轴为该显示光学系统中心视场主光线从数字像源的显示屏到光学护目镜的光路，光轴与光学护目镜各点法线夹角称为弯曲角。

8.如权利要求7所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：所述光学护目镜具有方位和仰俯两个方向离轴角。

9.如权利要求8所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：该显示光学系统的焦距为25-30mm，出瞳为15mm，视场角为50度。

10.如权利要求9所述的机载护目镜型头盔显示器光学系统，其特征在于：该显示光学系统相对孔径为2.0-2.5。