[发明专利]一种近眼可透视头显光学成像系统

说明书

本发明提供一种近眼可透视头显光学成像系统，涉及近眼光学领域，包括：第一透镜、第二透镜与一显示屏；第一透镜的一边与显示屏的一边贴合，第二透镜的一边与显示屏的另一边贴合，第一透镜的另一边与第二透镜的另一边贴合，第一透镜、第二透镜和显示屏围布形成一个类三角柱体空间；第一透镜的面型为类马鞍型自由曲面。有益效果通过使用两次离轴反射折叠光程，采用类马鞍型自由曲面的光学设计，避开与观察者眉头和额头的冲突从而得到拥有更大的可视角的近眼显示系统，增加佩戴舒适性，增强用户使用时的沉浸感。

技术领域

本发明涉及近眼光学技术领域，尤其涉及一种近眼可透视头显光学成像系统。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，也被称为扩增现实或混合现实，是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理，叠加虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。通过将虚拟物体的图像以及真实环境的图像透射到用户眼中，使用户获得虚拟与现实融合的体验，真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

目前现有通常技术上的近眼光学显示系统体积大，纵向焦距长使屏幕或光学器件与观察者的用户眉头和额头的冲突，导致入瞳距增大可视角下降，同时带来佩戴不便不舒适且影响外观。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种近眼可透视头显光学成像系统，具体包括：第一透镜、第二透镜与一显示屏；所述第一透镜的一边与所述显示屏的一边贴合，所述第二透镜的一边与所述显示屏的另一边贴合，所述第一透镜的另一边与所述第二透镜的另一边贴合，所述第一透镜、所述第二透镜和所述显示屏围布形成一个类三角柱体空间；所述第一透镜的面型为类马鞍型自由曲面。

优选的，还包括一大视角光学双通道，所述大视角光学双通道包括：

第一光学通道，所述显示屏发射的图像光线经所述第一透镜反射后入射至所述第二透镜，并经由所述第二透镜反射后透射所述第一透镜，形成所述第一光学通道；

第二光学通道，外部环境光线依次透射所述第二透镜和所述第一透镜形成所述第二光学通道。

优选的，所述显示屏为LCD显示屏，或LCOS显示屏。

优选的，所述第一透镜的朝向所述类三角柱体空间的一侧设有一第一线偏振膜层。

优选的，所述显示屏为非偏振图像发射器，且所述类三角柱体空间的朝向所述第一透镜一侧设有一第二线偏振膜层。

优选的，所述第二线偏振膜层为透射式偏振膜层，且所述透射式偏振膜层的透射光的偏振方向与所述第一线偏振膜层的偏振轴方向垂直。

优选的，还包括一线栅，设置于所述显示屏和所述第一透镜之间。

优选的，所述第一透镜的背离所述类三角柱体空间的一侧设有一第一增透膜层。

优选的，所述第二透镜的朝向所述第一透镜的一侧设有一半透半反膜层和/或一四分之一波片膜层，且所述四分之一波片膜层位于所述第一反射镜和所述半透半反膜层之间。

优选的，所述四分之一波片膜层的光轴方向与所述第一透镜的朝向所述类三角柱体空间的一侧设置的一第一线偏振膜层的偏振方向的夹角为40度～50度，更佳的夹角为45度。

优选的，所述半透半反膜层的反射率为25％～35％，透过率为65％～75％，更佳的比例为反射率为30％，透过率为70％。

优选的，所述第二反射镜的背离所述类三角柱体空间的一侧设有一第二增透膜层。

优选的，所述第一透镜为均厚薄镜片，或所述第一透镜的最大厚度与最小厚度之差小于2mm。