[实用新型]一种大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及增强现实领域，特别涉及一种大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实光学系统。

背景技术

近年来，增强现实(Augmented Reality，简称AR)显示装置快速发展，由于该系统属于头戴系统，因此它必须结构紧凑和轻量化，以增强使用者的舒适度。对于增强现实显示装置，大视场非常重要，大视场可以增加使用者的沉浸感，使观察者能最大程度的观察优质的动态图像。而大的出瞳距可以使观察者佩戴其他目视系统(如近视镜)进行使用，增加了系统对佩戴者的适用范围。但是，光学系统的视场、出瞳距、大出瞳直径、短焦距等结构参数互相制约，同时满足上述条件存在相当大的困难。

因此，急需提供一种能够同时满足大出瞳大视场的增强现实光学系统。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提出一种大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实光学系统，具有结构紧凑、出瞳距大、视场大、眼动范围大、全视场像差校正良好及高光能利用率等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实光学系统，其特征在于，包 括：

不少于2片的自由曲面镜片、不多于2片的反射镜、1个自由曲面半反半透镜以及一个图像显示器；

所述图像显示器发出的光线经过在自由曲面镜片之间的反射后，后进入反射镜，再经过反射镜反射到自由曲面半反半透镜，最后经过自由曲面半反半透镜第反射进入人眼。

进一步，所述一种大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实光学系统，包括第一自由曲面镜片、第二自由曲面镜片、一个反射镜、一个自由曲面半反半透镜以及图像显示器。，

所述图像显示器发出的光线经过第一自由曲面镜片反射到第二自由曲面镜片，经过第二自由曲面镜片反射到反射镜，再经过反射镜反射到自由曲面半反半透镜，最后经过自由曲面半反半透镜第反射进入人眼。

再进一步，所述第一自由曲面镜片上设有第一光学工作面和第二光学工作面，所述第二自由曲面镜片上设有第三光学工作面和第四光学工作面，所述自由曲面半反半透镜上设有第五光学工作面和第六光学工作面；所述图像显示器发出的光线经过第一光学工作面折射到第二光学工作面，再经第二光学工作面反射到第一光学工作面，再经第一光学工作面折射到第三光学工作面，再经第三光学工作面折射到第四光学工作面，再经第四光学工作面反射到第三光学工作面，再经第三光学工作面折射到反射镜，再经反射镜反射到 第五光学工作面，再经第五光学工作面折射到第六光学工作面，再经第六光学工作面反射到第五光学工作面，最后经第五光学工作面折射到人眼。

更进一步，所述第一光学工作面和第二光学工作面中至少有一个为自由曲面。

更进一步，所述第一光学工作面镀增透膜，第二光学工作面镀高反膜。

更进一步，所述第三光学工作面和第四光学工作面中至少有一个为自由曲面。

更进一步，所述第三光学工作面镀增透膜，第四光学工作面镀高反膜。

更进一步，反射镜为自由曲面。

更进一步，所述第五光学工作面和第六光学工作面中至少有一个为自由曲面。

更进一步，所述第五光学工作面和第六光学工作面为等间距的自由曲面。

更进一步，第五光学工作面镀半反半透膜，第六光学工作面镀减反膜。

更进一步，所述两个自由曲面镜片、反射镜和自由曲面半反半透镜的位置可调换。

相较于现有技术，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型提供的大出瞳大视场折反式自由曲面增强现实系统，具有出瞳距大的优点，用户在使用过程中不易产生眼疲劳，具有优秀的视觉体验；本实用新型通过半反半透镜将光线反射进入人眼，采用半反半透镜对光 路进行折转，延长了出射光路的距离，即增加了出瞳距，可以达到48mm以上，大出瞳距可以保证用户可以在佩戴其他目视系统(如近视镜)的情况下使用该系统；

(2)本实用新型的增强现实光学系统，具有视场角大的优点，能够保证使用者在大视场范围内看到清晰、畸变小的图像；本实用新型通过两个自由曲面透镜、一个反射镜、一个自由曲面半反半透镜的配合，增大了视场角，使视场角达到66°。

(3)本实用新型的增强现实光学系统，具有眼动范围大、全视场像差校正良好等优点，用户在使用过程中不易产生眼疲劳，具有优秀的视觉体验；本实用新型通过两个自由曲面透镜、一个反射镜、一个自由曲面半反半透镜的配合，增大了视场角，提供了较大的眼动范围(±4mm)，增加了产品的适用范围。