[发明专利]包括交叉光学部件的头戴式观察系统

权利要求书

1.一种观察系统，其包括第一显示器(1)和第一光学组件，所述第一光学组件包括第一中继光学系统(2)和部分透明第一光组合器(3)，所述第一中继光学系统(2)包括第一前透镜，所述第一光学组件设置用于形成经由第一显示器显示的第一图像在无限远处的第二图像，所述观察系统用于佩戴在用户的头上，所述第一光组合器在使用的情况下放置于所述用户的两个眼睛的其中一个的前面，第一组件的出射光瞳放置于与所述眼睛同一水平，第一光组合器的光轴与穿过光瞳中心的中央视野的光线相对应，其特征在于:

第一光组合器是具有基本平行的弯曲面的薄板，每个面由多项式关系或者定义自由形态的点数据集来定义；

第一光组合器到光轴的倾角大约为35度；

从出射光瞳到光轴与第一光组合器之间的交点的距离大约为60毫米；并且

在使用位置中，第一光组合器与第一前透镜的平均光轴在竖直面上相对于连接两眼中心的直线的倾角为大约25度，从而第一中继光学系统放置于与前额同一水平，并且在用户的另一个眼睛之上，与第一光组合器交叉的位置。

2.根据权利要求1所述的观察系统，其特征在于：第一中继光学系统(2)包括第一前透镜(L1)，最靠近组合器放置的所述第一前透镜的第一表面由多项式关系或者定义自由形态的点数据集来定义。

3.根据权利要求2所述的观察系统，其特征在于：第一前透镜(L1)的第二表面是非球面的，或者是由多项式关系或者定义自由形态的点数据集来定义的。

4.根据前述权利要求的一项所述的观察系统，其特征在于：第一显示器(1)是LCD或者OLED显示器；第一中继光学系统(2)按从第一光组合器到第一显示器的顺序仅包括：第一前透镜(L1)，球面会聚-发散透镜的双合透镜(L2，L3)，以及球面偏心双凸透镜(L4)。

5.根据权利要求1至3中一项所述的观察系统，其特征在于：第一显示器(1)是LCOS显示器，并且系统包括光源；第一中继光学系统是远心的，并且按从第一光组合器到第一显示器的顺序仅包括：第一前透镜(L1)、球面会聚-发散透镜的双合透镜(L2，L3)、球面偏心会聚弯月形透镜(L4)，能够将光源发射的光向第一显示器反射的分束立方体(PBS)，以及球面偏心双凸透镜(L5)。

6.根据权利要求5所述的观察系统，其特征在于分束立方体为PBS立方体。

7.根据前述权利要求的一项所述的观察系统，其特征为该系统是双眼的，其包括第二显示器(1bis)和第二光学组件，所述第二光学组件包括第二中继光学系统(2bis)和部分透明的第二光组合器(3bis)，第二显示器与第一显示器相同，并且第二光学组件与第一光学组件相同，第二显示器和第二光学组件相对于第一显示器和第一光学组件对称地放置，从而第二光组合器放置于用户的另一个眼睛的前面，第一中继光学系统放置于第二光组合器的上面，并且第二中继光学系统放置于第一光组合器的上面，对称面为头部的正中面。