[發明專利]一種可疊加光路的目鏡光學系統及頭戴顯示裝置

在審

• 申請號: 202011629048.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112630979A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 郭健飛;曹鴻鵬;彭華軍
• 申請（專利權）人: 深圳納德光學有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B25/00;G02B27/10
• 代理公司: 深圳市多智匯新知識產權代理事務所(普通合伙) 44472
• 代理人: 魯華

本發明涉及一種可疊加光路的目鏡光學系統及頭戴顯示裝置，該系統包括依次相接的像面、輔助光路、分光鏡以及主光路；像面的光軸與輔助光路的光軸重合；主光路的光軸與輔助光路的光軸相互垂直；主光路的光軸經分光鏡反射并與經分光鏡透射的輔助光路疊加；主光路包括從分光鏡至微型圖像顯示器沿光軸方向依次排列的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡；第一透鏡和第三透鏡為正透鏡；第二透鏡為負透鏡；輔助光路包括從像面至分光鏡沿光軸方向依次排列的第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；將微型圖像顯示器所顯示的圖像與物體外形觀測攝像設備攝取的實物圖像進行疊加顯示，配合各光學部件之間的特征關系，成像更為清晰，畸變小，成像質量高的特點。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，更具體地說，涉及一種可疊加光路的目鏡光學系統及頭戴顯示裝置。

背景技術

隨著科學技術的不斷提高，人們對一些高端光學儀器儀表的使用也越加頻繁，但是目前市場的很多光學儀器儀表對使用者有著特殊的要求，需要使用者自身具有相關知識儲備才能夠熟悉使用，這就大大收小了使用人群。

例如，在對于光學行業的業余愛好者使用望遠鏡、夜視儀等光學成像儀器的過程中，使用者往往對其所觀測到的物體有所陌生，需要不停借助書籍或者上網設備進行查詢才能得知所觀測的物體的信息，甚至可能存在查詢不到對應物體信息的情況出現。這種情況導致使用者在使用過程中需要花費大量時間去查詢資料，大大降低了使用者對高端儀器的使用興趣。

隨著使用高端光學儀器儀表的人群增加，高端光學儀器儀表的入門門檻需要得到降低。如何在不改變儀器原有的使用功能的同時，又能便于使用者熟悉使用成為主要的挑戰。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于現有的光學系統均為定焦光學系統，難以滿足大部分消費者的需求，同時光學系統的重量偏重體積偏大，針對現有技術的上述缺陷，提供一種可疊加光路的目鏡光學系統及頭戴顯示裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種可疊加光路的目鏡光學系統，包括依次相接的像面、輔助光路、分光鏡以及主光路；所述像面的光軸與所述輔助光路的光軸重合；所述主光路的光軸與所述輔助光路的光軸相互垂直；所述主光路的光軸經所述分光鏡反射并與經所述分光鏡透射的輔助光路疊加；

所述主光路包括從所述分光鏡至微型圖像顯示器沿光軸方向依次排列的第一透鏡、第二透鏡以及第三透鏡；所述第一透鏡為正透鏡；所述第二透鏡為負透鏡；所述第三透鏡為正透鏡；

所述輔助光路包括從所述像面至所述分光鏡沿光軸方向依次排列的第四透鏡、第五透鏡以及第六透鏡；

所述光學系統的有效焦距設為F，所述主光路的有效焦距設為F₁，所述輔助光路的有效焦距設為F₂，且F、F₁、F₂滿足下列關系式(1)、(2)：

0.558≤F₁/F≤1.822 (1)；

2.265≤F_t/F≤3.493 (2)。

進一步地，所述主光路的有效焦距為F₁，所述輔助光路的有效焦距為F₂，且F₁、F₂滿足下列關系式(3)：

1.413≤F_t/F₁≤4.63 (3)。

進一步地，所述像面的像高設為H，所述微型圖像顯示器的像高設為h，且H、h滿足下列關系式(4)：

0.346≤h/H≤0.716 (4)。

進一步地，所述分光鏡的光線反射率設為μ，所述分光鏡的透射率為n，且μ、n足下列關系式(5)：