[实用新型]一种自由曲面反射式目镜光学系统及其设备

权利要求书

1.一种自由曲面反射式目镜光学系统，其特征在于：包括成像系统、照明系统及探测系统；所述成像系统及照明系统沿光轴远离人眼方向依次排列，所述探测系统位于人眼与所述成像系统之间；或者，所述成像系统及探测系统沿光轴远离人眼方向依次排列，所述照明系统位于人眼与所述成像系统之间；

所述成像系统包括从人眼沿光轴远离人眼方向依次排列的第一透镜与第二透镜，以及位于微型显示器的光轴上且处于所述第一透镜及第二透镜之间的第一光学透镜组；所述第二透镜为自由曲面半透半反透镜；所述第二透镜靠近人眼一侧的自由曲面光学面与人眼之间的中心距离为fd，所述第二透镜的自由曲面光学面的光学有效径范围为D，且fd与D之间满足下列关系式(1)：

0.71≤fd/D≤1.9 (1)。

2.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜为平面半透半反透镜；所述第一透镜与人眼处的光轴之间的夹角为ξ，且ξ的大小满足下列关系式(2)：

55°ξ170° (2)。

3.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜的中心轴与人眼处的光轴之间的夹角为β，且β的大小满足下列关系式(3)：

-20°β30° (3)。

4.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述微型显示器位于所述第二透镜与人眼之间；所述微型显示器的光轴与人眼的光轴之间的夹角为λ，且λ角的大小满足以下关系式(4)：

25°≤λ≤55° (4)。

5.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述光学系统的全视场角为2ω，且2ω满足下列关系式(5)：

2ω≥20° (5)。

6.根据权利要求1所述的目镜光学系统，其特征在于，所述探测系统包括COMS接收器以及第二光学透镜组；所述第二光学透镜组位于所述COMS接收器的光轴上；所述照明系统包括照明光源；

其中，所述COMS接收器的光轴与人眼处的光轴之间的夹角为θ；或者，所述照明光源的光轴与人眼处的光轴之间的夹角为θ；

所述夹角θ的大小满足下列关系式(6)：

10°θ50° (6)。

7.根据权利要求6所述的目镜光学系统，其特征在于，所述照明光源为紫外光波段、可见光波段和红外光波段中的任意范围的光源。

8.根据权利要求6所述的目镜光学系统，其特征在于，所述COMS接收器为成像光学器件或光能量探测光学器件。

9.根据权利要求6所述的目镜光学系统，其特征在于，所述探测系统与所述照明系统之间沿所述COMS接收器的光轴以及照明光源的光轴形成夹角的中轴线对称设置。

10.一种自由曲面反射式目镜光学设备，其特征在于，包含如权利要求1-9中任一项所述目镜光学系统。