[实用新型]一种自由曲面反射式目镜光学系统及其设备

说明书

本实用新型涉及一种自由曲面反射式目镜光学系统及设备，涉及光学技术领域，该光学系统包括成像系统、照明系统及探测系统；成像系统及照明系统沿光轴远离人眼方向依次排列，探测系统位于人眼与成像系统之间；或者，成像系统及探测系统沿光轴远离人眼方向依次排列，照明系统位于人眼与成像系统之间；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第一透镜及第二透镜之间的第一光学透镜组；第二透镜为自由曲面半透半反透镜；各系统之间可进行自由切换、旋转调整，增加了眼底增光照明系统与眼底探测系统，实时监控眼部状况，实现智能调节，眼底成像效果更高，缩小整个光学系统的体积。

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，更具体地说，涉及一种自由曲面反射式目镜光学系统及设备。

背景技术

随着电子器件不断向超微型化发展，以及新的计算机、微电子、光电器件和通信理论和技术的发展，可穿戴计算这种基于“以人为本”“人机合一”的新型模式已经成为可能。在军事、工业、医疗、教育、消费等领域不断涌现应用。在一个典型的可穿戴计算系统架构中，头戴式显示装置是关键的组成部分。头戴显示装置通过光学技术，将微型图像微型显示器(例如透射式或反射式液晶微型显示器，有机电致发光器件，DMD器件)发出的视频图像光引导到使用者的瞳孔，在使用者的近目范围实现虚拟、放大图像，为使用者提供直观、可视的图像、视频、文字信息，同时又可以实时监控人眼的状态，进行对应的效果微调，使体验感进一步的提高，又可预防眼科疾病。

自由曲面反射式眼底成像反馈显示光学目镜装置向着体积紧凑，重量轻，便于头戴，减轻负载等方向发展。同时，显示端光学透镜组与自由曲面反射透镜构成一种自由曲面反射式光学目镜系统，可进行眼底照明以及眼底探测和反馈功能。本实用新型所提供的眼底反馈式光学系统由于采用了多子系统使用同一部件的方式，实现了结构紧凑、小尺寸的特性，并且由光源、微型显示器、微型成像仪光学探测器、光学透镜组、自由曲面反射镜和平面反射透镜相互作用，能够实现实时监控眼部状况的优点，并以此优点进一步实现智能调节的功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种自由曲面反射式目镜光学系统以及运用新型光学面型技术达到高质量的眼底状况实时探测反馈的设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自由曲面反射式目镜光学系统，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)。

进一步地，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)。

进一步地，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)。

进一步地，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)。

进一步地，所述光学系统的全视场角为2ω，且2ω满足下列关系式(5)：