[實用新型]一種可穿戴式光學系統和裝置

有效

• 申請號: 201720599902.0
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN207301489U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 趙銘;胡偉
• 申請（專利權）人: 上海真曦通信技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司31242
• 代理人: 鄭鳴捷

1.一種可穿戴式光學系統，包括：

顯示部，所述顯示部被配置成生成圖像信息；以及

圖像合成部，所述圖像合成部被配置成接收來自所述顯示部的表示所述圖像信息的光，所述光經由所述圖像合成部與外界景象合成供觀測者觀看；

所述光學系統還包括透鏡組件，所述圖像合成部包括第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡，所述圖像信息的光經由所述透鏡組件引導，然后經過第一自由曲面棱鏡的放大和第二自由曲面棱鏡的反射進入所述觀測者的眼睛，所述外界景象經第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡的合成面透射進入所述觀測者的眼睛；所述透鏡組件包括第一非球面透鏡和第二非球面透鏡，第一非球面透鏡和第二非球面透鏡被配置成矯正第一自由曲面棱鏡放大圖像產生的像差。

2.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于：

第一非球面透鏡為矩形正透鏡，第一非球面透鏡的第一面為非球面、第二面為球面；

第二非球面透鏡為矩形負透鏡，第二非球面透鏡的第一面為非球面、第二面為球面；

第一自由曲面棱鏡包括一個或多個自由曲面；第二自由曲面棱鏡包括傾斜面，所述傾斜面為自由曲面，第二自由曲面棱鏡的所述自由曲面鍍有半反半透膜并且與第一自由曲面棱鏡中其中一個自由曲面膠合形成所述合成面。

3.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于：所述顯示部為自發光式硅基液晶顯示像元，像面邊緣出射光線與像面法線的夾角θ的范圍在±10°≤θ≤150°。

4.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于：第一自由曲面棱鏡為主功能放大棱鏡，第一自由曲面棱鏡把所述顯示部生成的圖像信息放大調整為平行光進入所述觀測者的眼睛。

5.根據權利要求2所述的光學系統，其特征在于：第一自由曲面棱鏡包括三 個自由曲面，第一自由曲面棱鏡的所述三個自由曲面的面型為以下之一：變形非球面、多項式曲面、和雙二次曲面。

6.根據權利要求3所述的光學系統，其特征在于：豎直方向最大視場上邊緣光線與第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡的表面兩次相交時的入射角關系滿足以下關系式：

其中θ₁為豎直方向最大視場上邊緣光線從所述顯示部發出第三次經過第一自由曲面棱鏡邊緣時的入射角，θ₂為豎直方向最大視場上邊緣光線最后一次經過第二自由曲面棱鏡時的入射角，n’值為材料的折射率。

7.根據權利要求1所述的光學系統，其特征在于：所述觀測者的水平視場角與垂直視場角的正切比為16:9。

8.一種可穿戴式裝置，包括：

處理器，所述處理器被配置成與顯示部通信以將圖像信息提供給顯示部；

所述顯示部，所述顯示部被配置成顯示來自所述處理器的圖像信息；以及

圖像合成部，所述圖像合成部被配置成接收來自所述顯示部的表示所述圖像信息的光，所述光經由所述圖像合成部與外界景象合成供觀測者觀看；

其中，所述可穿戴式裝置還包括透鏡組件，所述圖像合成部包括第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡，來自所述顯示部的表示所述圖像信息的光經由所述透鏡組件引導，然后經過第一自由曲面棱鏡的放大和第二自由曲面棱鏡的反射進入所述觀測者的眼睛，所述外界景象經第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡的合成面透射進入所述觀測者的眼睛。