[发明专利]离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统

权利要求书

1.一种离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，包括第一片自由曲面反射镜(A)，第二片自由曲面反射镜(B)和一个微显示屏(19)，所述的第一片自由曲面反射镜(A)、第二片自由曲面反射镜(B)满足下述自由曲面面形方程：

式中k为二次曲面系数，c＝1/R，R为中心曲率半径，r²＝x²+y²，N为多项式的数目，A_i为第i个多项式的系数，E_i(x,y)代表多项式中第i项，多项式为x与y大于等于零的整数次幂的乘积，最高阶为20。

2.根据权利要求1所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述第一片自由曲面反射镜(A)与所述第二片自由曲面反射镜(B)之间还包括光线准直透镜组，所述光线准直透镜组由一个双胶合透镜组和一个单一透镜组成，单一透镜由第一表面(3)和第二表面(4)组成，双胶合透镜组由第三表面(5)、第四表面(6)和第五表面(7)组成，所述第三表面(5)为偶次非球面，第一表面(3)、第二表面(4)、第四表面(6)和第五表面(7)为球面。

3.根据权利要求1所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述第二片自由曲面反射镜(B)与微显示屏(19)之间还包括像差校正透镜组，所述像差校正透镜组由第六表面(9)、第七表面(10)、第八表面(11)、第九表面(12)、第十表面(13)、第十一表面(14)、第十二表面(15)、第十三表面(16)、第十四表面(17)和第十五表面(18)组成；

所述第六表面(9)、第八表面(11)和第十二表面(15)为偶次非球面，第七表面(10)、第九表面(12)、第十表面(13)、第十一表面(14)、第十三表面(16)、第十四表面(17)和第十五表面(18)为球面。

4.根据权利要求1至3所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述光学系统根据逆向光路设计，逆向设计时，头戴眼镜显示器的出瞳成为光学系统的入瞳，各视场的光线以平行光的方式通过入瞳(1)进入光学系统，由第一片自由曲面反射镜(A)反射后进入权利要求2所述的光线准直透镜组，从光线准直透镜组出射后由第二片自由曲面反射镜(B)反射后进入权利要求3所述的像差校正透镜组，最终汇聚在微显示屏(19)上。

5.根据权利要求1所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，该光学系统关于YOZ面对称，第一片自由曲面反射镜(A)和第二片自由曲面反射镜(B)均为水平方向不对称，竖直方向对称的自由曲面面形。

6.根据权利要求1所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述第一片自由曲面反射镜(A)和第二片自由曲面反射镜(B)满足的面形方程中N取值40，采用关于x的偶次幂项，共22项。

7.根据权利要求1所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述微显示屏为1英寸左右的OLED。

8.根据权利要求2所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述光线准直透镜组的透镜同轴，透镜表面的面形为旋转对称形式。

9.根据权利要求3所述的离轴双反射式头戴眼镜显示器光学系统，其特征在于，所述像差校正透镜组的透镜同轴，透镜表面的面形为旋转对称形式。