[发明专利]一种HMD投影显示光学系统

权利要求书

1.一种HMD投影显示光学系统，其特征在于，由物测至人眼侧，所述的HMD 投影显示光学系统包括：Lcos、PBS棱镜、第一棱镜及第二棱镜；所述第二棱镜为凸 面棱镜，一面为凸球面，与所述凸球面的相对的斜面上涂有半反半透膜；所述第二棱 镜通过所述半反半透膜与所述第一棱镜的斜面胶合；

一面光源产生的光透过所述的PBS棱镜后照射所述Lcos，产生图像，所述图像 的光依次经过所述PBS棱镜的反射、所述第一棱镜的透射、所述凸球面的反射及所 述半反半透膜的反射进入人眼；

位于所述第一棱镜上方的外界景象透过所述第一棱镜及第二棱镜进入所述人眼。

2.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述PBS棱 镜由两块三棱镜胶合而成，当所述图像的照射在所述PBS棱镜上时，在两块所述三 棱镜的胶合面上发生反射。

3.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述人眼的 水平视场角为±10°，垂直视场角为±8.7°，所述水平视场角与所述垂直视场角的正切 比值应为16：9。

4.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述人眼到 所述第二棱镜为15mm。

5.根据权利要求2所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述第二棱 镜与所述第一棱镜胶合后形成的胶合件偏心小于等于10′；所述第一棱镜及所述第 二棱镜的第一平行差为5′，第二平行差为10′；所述第二棱镜与所述第一棱镜的厚 度为9mm；所述第二棱镜与所述第一棱镜的斜面的倾角为45°。

6.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述Lcos的 像素为640×360，有效尺寸为8.448×4.752mm，对角线尺寸约为9.8mm。

7.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述第一棱 镜为六面棱镜，除所述第一棱镜的斜面外，其余四个面均与底面相互垂直；所述半反 半透膜的反射透射比为1:1、1:2或2:1；所述凸球面为非球面、二次曲面、自由曲面 或球面中的一种。

8.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述面光源 产生的平行光经所述PBS棱镜后透过P光进入所述Lcos，经过所述Lcos调制之后出 射S光的图像，再次进入所述PBS棱镜后反射。

9.根据权利要求1所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述人眼到 所述Lcos的像面的光路总长度小于60mm。

10.根据权利要求7所述的HMD投影显示光学系统，其特征在于，所述第一棱 镜及第二棱镜的光圈为5，局部光圈为0.5。