[實(shí)用新型]一種可穿戴式光學(xué)系統(tǒng)和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720599902.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN207301489U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙銘;胡偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海真曦通信技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31242
• 代理人: 鄭鳴捷

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及光學(xué)投影顯示技術(shù)，更具體地涉及可穿戴式光學(xué)投影系統(tǒng)和裝置。

背景技術(shù)

可穿戴式設(shè)備重量輕、攜帶舒適度和成像質(zhì)量高的光學(xué)系統(tǒng)是當(dāng)前光學(xué)設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)。可穿戴式投影設(shè)備最早出現(xiàn)在軍事領(lǐng)域，可以實(shí)時(shí)顯示戰(zhàn)術(shù)信息，輔助目標(biāo)瞄準(zhǔn)識(shí)別，還可用于夜視系統(tǒng)。隨著設(shè)計(jì)理念、制造水平和微顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步，可穿戴式投影設(shè)備越來越小型化，并逐漸進(jìn)入人們的日常生活。然而，目前可穿戴式投影光學(xué)系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝調(diào)和加工要求精度高、體積重量大、長(zhǎng)時(shí)間佩戴會(huì)引起頸部疲勞等問題。

因此，本領(lǐng)域需要改進(jìn)的可穿戴式投影光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝丝纱┐魇焦鈱W(xué)投影系統(tǒng)和裝置，以提高成像質(zhì)量，并減小體積、減輕重量。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種可穿戴式光學(xué)系統(tǒng)，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(jīng)由所述圖像合成部與外界景象合成供觀測(cè)者觀看。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，所述光學(xué)系統(tǒng)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(jīng)由所述透鏡組件引導(dǎo)，然后經(jīng)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(jìn)入所述觀測(cè)者的眼睛，所述外界景象經(jīng)第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡的合成面透射進(jìn)入所述觀測(cè)者的眼睛。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，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(chǎn)生的像差。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，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(fù)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(gè)或多個(gè)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(gè)自由曲面膠合形成所述合成面。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，所述顯示部為自發(fā)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°。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，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(diào)整為平行光進(jìn)入所述觀測(cè)者的眼睛。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，第一自由曲面棱鏡包括三個(gè)自由曲面，第一自由曲面棱鏡的所述三個(gè)自由曲面的面型為以下之一：變形非球面、多項(xiàng)式曲面、和雙二次曲面。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，豎直方向最大視場(chǎng)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(shí)的入射角關(guān)系滿足以下關(guān)系式：

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

根據(jù)本申的一個(gè)方面，所述觀測(cè)者的水平視場(chǎng)角與垂直視場(chǎng)角的正切比為16:9。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種可穿戴式裝置，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(jīng)由所述圖像合成部與外界景象合成供觀測(cè)者觀看。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，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(jīng)由所述透鏡組件引導(dǎo)，然后經(jīng)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(jìn)入所述觀測(cè)者的眼睛，所述外界景象經(jīng)第一自由曲面棱鏡和第二自由曲面棱鏡的合成面透射進(jìn)入所述觀測(cè)者的眼睛。

根據(jù)本申的一個(gè)方面，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(chǎn)生的像差。