[發明專利]自由曲面全反射式的目視光學棱鏡及其出射光軸平行度的調整機構

無效

• 申請號: 200610036139.7
• 申請日: 2006-06-29
• 公開（公告）號: CN101097293A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 賈懷昌
• 申請（專利權）人: 賈懷昌
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B5/04;G02B1/04;G02B1/10;G02B7/18
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所
• 代理人: 古冠開

1、技術領域：

本發明涉及自由曲面全反射式的目視光學棱鏡。

2、背景技術：

目前，在眼鏡顯示器及其同類產品中廣泛使用一種較為標準式的光學系統。如圖2示，該標準式的光學系統由下列光學件組成：凸透鏡D、凹面鏡B和半透半反射鏡C。其工作原理是：將顯示器芯片A顯示的圖像的光線先射到半透半反射鏡C上，再折轉90°射到鍍有反射膜的凹面鏡B上，而光線反射回并通過半透半反射鏡C和凸透鏡D到觀察者的眼睛。該光學系統主要的缺點有如下幾點：1)、成像質量差，主要是光的路線長光能損失大，色差、畸變大；2)、光學件多，加工工序長，尤其是半透半反射鏡鍍一層半透半反射膜，技術難度大，生產效率低，廢品多，成本高，經濟效益差；3)、光學系統長，裝在眼鏡顯示器中，使體積增大，佩戴在觀察者頭上，使鼻部壓力大，易造成疲倦。

另外，目前同類眼鏡顯示器的左、右目視光學系統的出射光軸的平行度，靠結構尺寸保證，未設計平行度的調整機構，因此在產品裝配中，對左、右目視光學系統出射光軸的平行度，很難保證，直接影響了觀察的效果。

3、發明內容：

本發明的一個目的是提供自由曲面全反射式的目視光學棱鏡，它能縮短光程，使產品外形縮小；減小色差和畸變等像差，可提高圖像的質量；光學件少，重量輕，安裝在眼鏡顯示器時方便佩戴和調整。

本發明的自由曲面全反射式的目視光學棱鏡是通過如下技術方案來實現的：

一種自由曲面全反射式的目視光學棱鏡，它包括：入射面、出射面、反射面，所述的入射面是平面，實現光線入射到目視光學棱鏡內；所述的出射面是球面，將從入射面進入目視光學棱鏡的光線全反射到反射面上；所述的反射面是自由曲面，反射面將出射面射過來的光線再反射回出射面，最后由出射面折射出去會聚到瞳孔，從瞳孔處可以看到目視光學棱鏡形成的放大圖像。

上述所述的反射面是由三條空間曲線構成的自由曲面。

上述所述的目視光學棱鏡是由折射率大于1的塑料注塑成型。

上述所述的目視光學棱鏡也可是由折射率大于1的玻璃材料制造。

上述所述的自由曲面外表面鍍反射膜。

上述所述目視光學棱鏡還包括平行度調整機構，平行度調整機構包括支架、調整螺釘、目視光學棱鏡上部的兩個凸臺和轉軸，目視光學棱鏡的頂部還包括兩相互平行的平面一和平面二，平面一的頂部和平面二的頂部各設置有凸臺，凸臺頂而上設有轉軸，目視光學棱鏡由支架下部裝入，調整螺釘擰入支架上，并壓住目視光學棱鏡。

本發明的自由曲面全反射式的目視光學棱鏡與現有技術相比具有如下優點：1)、本發明由入射面、出射面、發射面組成一個特殊的目視光學棱鏡，其中出射面和反射面分別是球面和自由曲面，所以它能消除微型顯示器芯片顯示圖像的色差和畸變等像差，又由于出射面是全反射的，所以光能損失小，成像質量清晰；2)、縮短光程，使產品外形縮小；3)、本發明是一塊塑料光學棱鏡，使產品的重量減輕，便于佩戴；4)、光學零件數目小，結構形狀簡單，利于裝配；5)、瞳孔距長，便于觀察；6)、放大率大，利于觀察虛擬的圖像；7)、加工工藝為一次注塑成型、效率高、廢品少、成本低、經濟效益好；8)、在產品裝配中，調整簡單，易保證光軸出射平行度公差數值。

4、附圖說明：

下面結合附圖對本發明作詳細的說明：

圖1是眼鏡顯示器的結構示意圖；

圖2是傳統的眼鏡顯示器應用的光學系統的結構示意圖；

圖3是本發明目視光學棱鏡的光學原理圖；

圖4是表示本發明目視光學棱鏡的反射面的立體形狀圖；

圖5是表示本發明目視光學棱鏡的出射面的立體形狀圖；

圖6是表示本發明安裝目鏡光學棱鏡的支架的右邊結構示意圖；

圖7是表示本發明目視光學棱鏡的光軸出射平行度調整機構示意圖；

圖8是表示本發明安裝在目視光學棱鏡的眼鏡顯示器的光軸出射平行度示意圖；

圖9是表示本發明眼鏡支架的結構示意圖。

5、具體實施方式：