[发明专利]一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统

权利要求书

1.一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：包括分光穿透成像镜组(1)、反射镜(2)、虚拟中继成像镜组(3)和微型显示器(4)，其中：

分光穿透成像镜组(1)包括半透半反平面镜(11)和凹面透镜(12),在眼睛与物侧之间沿第一光轴L1依次布置半透半反平面镜(11)和凹面透镜(12)，在眼睛侧与半透半反平面镜(11)之间设置出瞳(5)，眼睛透过出瞳(5)、半透半反平面镜(11)和凹面透镜(12)能观看物侧的真实景物；

在分光穿透成像镜组(1)的一侧设置反射镜(2)，反射镜(2)、虚拟中继成像镜组(3)和微型显示器(4)沿第二光轴L2分布，虚拟中继成像镜组(3)位于反射镜(2)、微型显示器(4)之间，微型显示器(4)显示的像源通过虚拟中继成像镜组(3)的放大后经过反射镜(2)反射到半透半反平面镜(11)再透过凹面透镜(12)并放大，在物侧形成放大的虚像，眼睛透过出瞳(5)和分光穿透成像镜组(1)可观看到在物侧形成的微型显示器(4)的像源对应的虚像,物侧的真实景物与虚像的叠加形成AR功能。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：虚拟中继成像镜组(3)包括从反射镜(2)至微型显示器(4)依次沿第二光轴L2分布的正光焦度的第一透镜(31)、负光焦度的第二透镜(32)、正光焦度的第三透镜(33)、正光焦度的第四透镜(34)、负光焦度的第五透镜(35)和平面镜(36)。

3.根据权利要求2所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：所述第一透镜(31)的焦距为f₁,所述第二透镜(32)的焦距为f₂，两者满足如下关系：-2.0≤f₁/f₂≤-0.3。

4.根据权利要求2所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：所述正光焦度的第三透镜(33)的焦距为f₃,所述正光焦度的第四透镜(34)的焦距为f₄，两者满足如下关系：f₃/f₄＝1。

5.根据权利要求2所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：所述第二透镜(32)的焦距为f₂，所述的负光焦度的第五透镜(35)的焦距为f₅，两者满足如下关系：-0.8≤f₂/f₅≤0.8。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：凹面透镜(12)具有正光焦度且凹面(121)的一侧朝向出瞳(5)，半透半反平面镜(11)和凹面透镜(12)沿第一光轴L1的最大距离H满足：22mm≤H≤27.5mm。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：半透半反平面镜(11)与第一光轴L1的夹角α满足：40°≤α≤70°。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：所述虚拟中继成像镜组(3)的焦距为f_L，所述分光穿透成像镜组(1)的焦距为f_s，其满足关系式：0.2≤fL/f_s≤1。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：分光穿透成像镜组(1)和虚拟中继成像镜组(3)中全部镜片组成的光学系统的总焦距fo满足：-50≤fo≤0。