[实用新型]显示光学系统及头戴显示设备

说明书

本实用新型提供一种显示光学系统及头戴显示设备。该显示光学系统包括光源模组、扫描装置和投影成像装置。投影成像装置为椭球曲面。由光源模组输出的光信息经扫描装置扫描成像后经投影成像装置反射至人眼形成投影图像。环境光线经过投影成像装置透射进入人眼形成环境图像。该头戴显示设备包括上述显示光学系统。该显示光学系统及头戴显示设备包括椭球曲面，利用了细光束成像原理，使得投影出的虚拟图像的成像质量在中心显示区域和边缘显示区域一致，避免出现中心显示区域清晰而边缘显示区域模糊的问题；利用了反射原理成像，中间没有任何附加成像组件，故投影出的虚拟图像无色差；以及采用了非离轴成像原理，故投影出的虚拟图像不会产生畸变。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种显示光学系统及头戴显示设备。

背景技术

现有的头戴显示光学系统一般是采用将半透半反平面镜和传统的目视光学系统组合的方式，来实现增强现实、虚拟现实或混合现实的显示功能。因此，现有的头戴显示光学系统投影出的虚拟图像出现色差、畸形，以及成像质量在中心显示区域和边缘显示区域不一致，中心显示区域清晰而边缘显示区域模糊等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种显示光学系统及头戴显示设备，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种显示光学系统，包括光源模组、扫描装置和投影成像装置，所述投影成像装置为椭球曲面；

由所述光源模组输出的光信息经所述扫描装置扫描成像后经所述投影成像装置反射至人眼形成投影图像；环境光线经过所述投影成像装置透射进入人眼形成环境图像。

可选地，所述光源模组包括照明光源、光调制器、光纤合束器和光束整形器；

所述照明光源，用于提供照明光线；

所述光调制器，用于对所述照明光源进行能量调制；

所述光纤合束器，用于将多色照明光源合成一束；

所述光束整形器，用于对合束光束进行整形。

可选地，所述光源模组包括照明光源、光调制器、光纤合束器和光取向元件，所述光纤合束器的输出端融合有一自聚焦透镜；

所述照明光源，用于提供照明光线；

所述光调制器，用于对所述照明光源进行能量调制；

所述光纤合束器和自聚焦透镜，用于将多色照明光源合成一束；

所述光取向元件，用于选取特定光束。

可选地，所述光源模组包括照明光源、光调制器和光纤合束器，所述光纤合束器输出端的光纤的数值孔径小于0.001；

所述照明光源，用于提供照明光线；

所述光调制器，用于对所述照明光源进行能量调制；

所述光纤合束器，用于将多色照明光源合成一束。

可选地，所述扫描装置包括四分压电陶瓷管和支撑固定件，所述四分压电陶瓷管的一端与所述光纤合束器连接、另一端固定于所述支撑固定件。

可选地，所述显示光学系统还包括红外发射单元和红外接收单元，所述红外接收单元包括分光片和红外感光阵列；

所述红外发射单元，用于向人眼发射红外光；

所述分光片，用于对红外发射单元出射的光波段全反射，并透过可见光波段；

所述红外接收单元，用于人眼红外图像并对图像数据进行存储。