[发明专利]一种可叠加光路的目镜光学系统及头戴显示装置

权利要求书

1.一种可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于：包括依次相接的像面、辅助光路、分光镜以及主光路；所述像面的光轴与所述辅助光路的光轴重合；所述主光路的光轴与所述辅助光路的光轴相互垂直；所述主光路的光轴经所述分光镜反射并与经所述分光镜透射的辅助光路叠加；

所述主光路包括从所述分光镜至微型图像显示器沿光轴方向依次排列的第一透镜、第二透镜以及第三透镜组；所述第一透镜为正透镜；所述第二透镜为负透镜；所述第三透镜组为正透镜组；所述第三透镜组包括从所述分光镜至微型图像显示器沿光轴方向依次排列的第三透镜、第四透镜以及第五透镜；

所述辅助光路包括从所述像面至所述分光镜沿光轴方向依次排列的第六透镜、第七透镜以及第八透镜；

所述光学系统的有效焦距设为F，所述主光路的有效焦距设为F₁，所述辅助光路的有效焦距设为F₂，且F、F₁、F₂满足下列关系式(1)、(2)：

0.558≤F₁/F≤1.822 (1)；

2.265≤F_t/F≤3.493 (2)。

2.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述主光路的有效焦距为F₁，所述辅助光路的有效焦距为F₂，且F₁、F₂满足下列关系式(3)：

1.413≤F_t/F₁≤4.63 (3)。

3.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述像面的像高设为H，所述微型图像显示器的像高设为h，且H、h满足下列关系式(4)：

0.346≤h/H≤0.716 (4)。

4.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述分光镜的光线反射率设为μ，所述分光镜的透射率为n，且μ、n足下列关系式(5)：

80％≤μ+n≤100％ (5)。

5.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述主光路与所述辅助光路的光轴夹角设为θ，且θ满足下列关系式(6)：

θ＜180° (6)。

6.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜远离所述微型图像显示器侧的光学面凹向微型图像显示器方向，且该光学面为球面面型。

7.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜靠近微型图像显示器侧的光学面凹向微型图像显示器方向，且该光学面为球面面型。

8.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第六透镜为负透镜；所述第七透镜和所述第八透镜为正透镜。

9.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第六透镜远离像面侧的光学面与所述第七透镜的相邻光学面胶合。

10.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜为双凸透镜；所述第四透镜远离微型图像显示器侧的光学面凸向微型图像显示器方向；所述第三透镜靠近微型图像显示器侧的光学面与所述第四透镜的相邻光学面胶合。

11.根据权利要求1所述的可叠加光路的目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜靠近微型图像显示器侧的光学面以及远离微型图像显示器侧的光学面均凹向微型图像显示器；所述第四透镜远离微型图像显示器侧的光学面凹向微型图像显示器方向。