[发明专利]一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正方法

权利要求书

1.一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构，包括：

像源，发出线偏振光的真实影像源；

第一透镜，使像源所发出的线偏振光透射并呈现比真实像源放大的虚拟光路影像，所述第一透镜置于像源上方并接收像源所发出的线偏振光后透射；

第二视窗模组，改变经第一透镜透射后的虚拟光路影像的传播路径；

第三反射镜，将经第二视窗模组反射后的光线再次放大成虚拟影像并反射，然后透射经过第二视窗模组；其特征在于：像源与第三反射镜的中心水平距离为d₁，垂直距离为d₂，第一透镜和第三反射镜的组合焦距为f，需满足0.45f≤d₁+d₂≤0.95f时，在第二视窗模组另一侧设有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。

2.根据权利要求1所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述第一透镜为弯月透镜，所述弯月透镜凹面一侧朝向像源，第三反射镜为凹面全反射镜，所述凹面全反射镜的凹面朝向第二视窗模组，所述弯月透镜和凹面全反射镜组合以校正虚拟影像的畸变。

3.根据权利要求2所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述弯月透镜的光焦度为Φ₁，所述凹面全反射镜光焦度Φ₂，所述组合光焦度为Φ，光焦度Φ₁、Φ₂和Φ之间需满足如下关系：0.16≤Φ₁/Φ≤0.35，且0.905≤Φ₂/Φ≤0.985的光焦度配比。

4.根据权利要求2所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述弯月透镜的第一曲率半径R₁和第二曲率半径R₂之间需满足：0.55≤R₂/R₁≤0.85的数值关系。

5.根据权利要求1-4任一所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述第二视窗模组为半透半反射视窗模组，其可使部分光线反射部分光线透射，所述第二视窗模组与第三反射镜光轴成45°放置，所述半透半反射视窗模组对可见光波段450-650nm的反射率不小于5％，且透过率不小于5％。

6.根据权利要求5所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述半透半反射视窗模组包括半透半反射基材，所述半透半反射基材朝向第一透镜一侧以反射第一透镜的透射光线，所述半透半反射基材另一侧设置有线偏振薄膜，在半透半反射基材另一侧即可观看到校正畸变后的虚拟放大的影像。

7.根据权利要求6所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述弯月透镜和半透半反射视窗模组之间还设四分之一波片，所述四分之一波片有效区域面积不小于弯月透镜或像源的有效面积，所述半透半反射基材和线偏振薄膜之间还设有四分之一波片薄膜。

8.根据权利要求1所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述组合焦距f满足如下参数，300mm≤f≤800mm，以实现3-15倍虚拟影像的放大倍率。

9.一种应用于如权利要求1-8任一所述的校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构的校正虚拟图像畸变的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将线偏振光透射成放大的虚拟光路；

将放大的虚拟光路反射改变其传播路径；

改变传播路径后的光线再次进行反射，在弯月透镜和凹面全反射镜的作用下校正虚拟影像的畸变；

反射后的光线在线偏振薄膜的作用下调制出与像源最初出射光的偏振方向相同的光线呈虚拟放大的影像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述线偏振光在传播过程中调制成圆偏振光进行反射，后再调制成线偏振光在线偏振薄膜的作用下调制出与像源最初出射光的偏振方向相互正交的光线呈虚拟放大的影像。