[发明专利]离轴反射式光学系统及电子设备

说明书

本申请实施例提出了一种离轴反射式光学系统及电子设备，在该离轴反射式光学系统中配置了曲面图像源及自由曲面反射镜，该曲面图像源采用光扫描组件和曲面屏构成，由该光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像，相对于传统的平面图像源，本申请能够得到更大的自由度，曲面图像源产生的光束经过自由曲面反射镜反射，能够得到较大的出瞳，提高整个离轴反射式光学系统的成像质量。

技术领域

本申请主要涉及光学应用领域，更具体地说是涉及一种离轴反射式光学系统及电子设备。

背景技术

随着计算机通信技术的发展，虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术和增强现实(Augmented Reality，AR)技术已被逐步应用到如社交平台、游戏、医疗、教育培训、汽车导航等很多领域，为人们的生活、工作、学习、娱乐等方面带来了很大便利。

其中，显示装置作为用户佩戴的VR设备或AR设备(如头盔、眼镜等)的重要组成部分，为了提高各技术指标，校正像差，往往需要使用很多透镜、反射镜、二元光学元件等构成光学系统，导致光学系统结构复杂，体积较大，且现有的光学系统中的图像源都是平面屏，使其得到的出瞳较小，降低了成像质量。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种离轴反射式光学系统及电子设备，采用曲面图像源替代传统的平面图像源，能够产生较大的光束口径，经过自由曲面反射镜反射，得到较大的出瞳，提高了成像质量。

为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：

一方面，本申请实施例提出了一种离轴反射式光学系统，包括曲面图像源及自由曲面反射镜，其中：

所述曲面图像源包括光扫描组件及曲面屏，所述光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像；

所述自由曲面反射镜对所述曲面图像产生的光束进行反射，得到能够产生目标出瞳的平行光束。

在一些实施例中，所述曲面屏具体为曲面微透镜阵列，以实现对所述曲面图像产生光束的扩散。

在一些实施例中，所述曲面屏具有第一曲率半径，所述自由曲面反射镜具有第二曲率半径，且所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。

在一些实施例中，所述曲面屏具有第一曲面面型，所述自由曲面反射镜具有第二曲面面型；

所述第一曲面面型、所述第二曲面面型、所述第一曲率半径以及所述第二曲率半径是所述离轴反射式光学系统采用逆向光路设计，按照预设优化条件确定的，所述预设优化条件包含所述自由曲面反射镜发射得到能够产生目标出瞳的平行光束。

在一些实施例中，所述光扫描组件包含有微机电系统MEMS微反射镜，由所述MEMS微反射镜通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像。

在一些实施例中，所述光扫描组件还包括：光源和第一反射镜，所述第一反射镜将所述光源发射的光束反射至所述MEMS微反射镜。

在一些实施例中，所述光扫描组件还包括：设置于所述光源与所述第一反射镜之间的第一透镜，以使得所述光源发射的光束经过所述第一透镜产生的平行光束后入射至所述第一反射镜。

在一些实施例中，所述光源具体为激光光源，所述第一透镜包括聚透镜。

又一方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：

固定装置，用于在使用者佩戴所述电子设备的情况下，维持所述使用者与所述电子设备之间的相对位置关系；

图像采集器，用于采集外部环境的图像信息；