[发明专利]一种头戴穿透式智能眼镜光学系统

说明书

本发明涉及一种头戴穿透式智能眼镜光学系统，属于光学显示技术领域。本系统由图像源、透镜组、曲面棱镜和光阑组成，曲面棱镜包含补偿棱镜和折转棱镜，两者通过胶合粘接于一体。所述图像源发出的光依次经过透镜组、曲面棱镜和光阑后进入人眼，人眼通过曲面棱镜可观察到外界视景，实现穿透显示。本发明的使用，使头戴智能眼镜光学系统结构型式更为紧凑，系统达到了小型化、轻量化的目的。

技术领域

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种头戴穿透式智能眼镜光学系统，本发明可应用于头戴显示器领域。

背景技术

头戴显示器是近几年显示领域的热门产品，由于头戴显示器佩戴于使用者头部，因此在头戴显示器的设计中，小型化与轻量化一直是十分关注的问题，以减轻佩戴者头部负荷，目前比较主流的头戴显示器有离轴头盔显示器、自由曲面棱镜显示器等构型。传统离轴头盔显示器通过折射、反射的方式，并结合离轴偏心设计手段实现特定形式的头盔显示器设计，能够达到较大的视场和出瞳孔径。但传统头盔显示器存在的比较显著的问题是体积大，结构复杂，光学设计难度大，难于满足小型化、轻量化的要求，目前多用于实验室内部研究。

自由曲面棱镜式头戴显示器采用一块自由曲面棱镜对光线进行折转，通过补偿棱镜实现外景畸变校正，可以在满足中等出瞳尺寸的基础上，实现光学系统的小型化和模块化，但存在的显著问题是由于采用了自由曲面棱镜，当观察外景时，棱镜边缘存在明显变形，影响观察舒适度。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种头戴穿透式智能眼镜光学系统，该系统构型简单，体积小、重量轻，观察外景舒适度好。

技术方案

一种头戴穿透式智能眼镜光学系统，其特征在于：包括图像源、透镜组、曲面棱镜和光阑，所述的图像源发出的光依次经过透镜组、曲面棱镜和光阑后进入人眼，人眼通过曲面棱镜可观察到外界视景，实现穿透显示；所述的曲面棱镜包括补偿棱镜和折转棱镜，所述的折转棱镜包含4个光学面，第一光学面和第三光学面为平面，且相互平行，第二光学面和第四光学面为曲面，第一光学面与第二光学面的夹角在15°～35°之间；所述的补偿棱镜包含胶合面和补偿面2个光学面，补偿面为平面，胶合面与折转棱镜的第二光学面互补，通过胶合将折转棱镜和补偿棱镜粘接于一体，胶合后补偿面与第一光学面平行。

本发明技术方案更进一步的说：所述折转棱镜和补偿棱镜采用同种光学材料。

本发明技术方案更进一步的说：所述透镜组由多块透镜组合，透镜光学面均镀有增透膜。

本发明技术方案更进一步的说：所述折转棱镜的第二光学面镀可见光400nm～700nm波段范围的分光膜，分光比为50/50。

本发明技术方案更进一步的说：所述透镜组为不同轴结构。

有益效果

本发明提出的一种头戴穿透式智能眼镜光学系统，使头戴智能眼镜光学系统结构型式更为紧凑，系统达到了小型化、轻量化的目的。具有以下有益效果：

1、本发明采用棱镜折转光路，光学系统构型紧凑，适于智能眼镜领域应用；

2、本发明采用棱镜压缩光线尺寸，透镜组所需零件尺寸小，重量轻；

3、本发明采用平面棱镜作为显示目镜，观察外景无畸变，舒适度好；

4、本发明采用棱镜折转光路，透镜组位于佩戴者侧部，视野遮挡小。

附图说明

图1为本发明一实施例的智能眼镜光学系统示意图。

图2为本发明实施例中透镜组的结构示意图。

图3为本发明实施例中曲面棱镜结构示意图。