[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

说明书

本发明涉及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，包括：发出线偏振光的真实影像源；弯月透镜，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，第二视窗模组，改变经第一透镜透射后的虚拟光路的传播路径；凹面反射镜，将经第二视窗模组反射后的光线再次放大并反射，然后透射经过第二视窗模组；在第二视窗模组另一侧粘贴有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。弯月透镜和凹面全反射镜组合以校正虚拟影像的畸变。在光路结构采用弯月透镜和凹面全反射镜所组成的光路模组，以校正虚拟影像的畸变值，实现畸变值不大于0.35％的极小值，虚拟影像与真实影像基本完全一致，提高虚拟影像的清晰度和对比度。

技术领域

本发明涉及虚拟光路结构领域，尤其涉及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。

背景技术

通常，眼睛近距离和较长时间的观看书籍和电子屏幕，非常容易引起视觉疲劳。众所周知，当眼睛看较远处的景物时，人眼处于相对放松的状态，就能有效缓解视觉疲劳。而现有的谁能实现将影响远距离放大，但其存在实际产品的图形失真度(畸变)极高，显示画面呈凹面状，图像视觉效果不良的问题，对于解决视力健康问题的影响较大。

中国专利公开号涉及图像显示领域，具体而言涉及一种光学系统。所述光学系统包括：主图像源，呈现第一图像；离焦图像源，呈现第二图像；光路系统，包括至少一个光学成像器件；所述光路系统与所述主图像源相对设置，对所述主图像源成具有第一成像距离的主图像；所述光路系统与离焦图像源相对设置，对所述离焦图像源成具有第二成像距离的离焦图像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；其中，所述光路系统还包括观察界面，与主图像及离焦图像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述主图像和所述离焦图像。所述一种离焦显示系统能够具有针对性的分别调节两个以上图像的成像距离，使其对观察者产生离焦刺激抑制眼轴伸长。该专利记载有解决类似视力健康的问题。如图1所示，专利文献中提出一种反射式光路，优点为产品轻量化，显示器的光信号依次半透半反射镜8，反射镜3，半透半反射镜8，最后到效观测区域。然而在实际使用中，专利文献对应产品存在图像变形明显的现象。同时，根据光学像差理论，光路应用的单片凹面反射镜存在约5-10％的畸变值。

常规的VR、AR显示装置，主要包括：基于光波导技术的眼镜载体虚拟显示模式，如谷歌眼镜，或头戴式双目显示模式。前者造价高昂，且受使用环境光线的影响较大。后者均采用双显示屏，双成像镜头光学结构模式，造价比谷歌眼镜形式产品略优，分体的双显示屏分别与左眼和右眼对中。通常，人眼的瞳距一般在55mm-70mm之间。因此，头戴式的双目虚拟显示光路，限制了大尺寸、高清像素显示屏的的使用。均不适合青少年大面积的推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有的虚拟影像在放大过程中图像畸变值较高且光路结构尺寸较大，不便于推广，针对现有技术的上述缺陷，提供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。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

构造一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构，其中，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，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虚拟影像并反射，然后透射经过第二视窗模组；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粘贴有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。