[发明专利]一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统

说明书

技术领域

本发明属于穿透式视频眼镜显示技术领域，具体为瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，是一种紧凑轻巧的系统，可以用于增强现实的穿透式视频眼镜显示设备。

背景技术

视频眼镜显示技术主要是把图像源产生的图像，通过光路系统，在人眼之前一定距离的形成一个放大的虚像。为了区别是否能观察真实世界的显示技术，又分为穿透式和直视式，穿透式视频眼镜技术能同时获得图像源和环境的图像信息。视频眼镜显示系统其主要构造包括图像源、照明系统、成像系统、佩戴支架(镜框)等。对于光学系统有限的出瞳，需要瞳间距可调，当使用者的双目间距(即瞳距)不同于光学系统的瞳间距时，人眼的入瞳与光学系统的出瞳将不能很好的匹配。目前对于不同佩戴者的瞳距要求，一般设计上瞳距的调整都是通过增大光学引擎的出瞳尺寸来实现的，但这将会极大地增加光学引擎设计难度、系统尺寸及装调成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于在视频眼镜显示的光学系统中加入了针对瞳距需求的调整量，提出了一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，调整过程中不会因为瞳距调整引起系统成像品质和放大倍率等剧烈变化，同时不需要增加光学引擎系统的设计复杂度，是一种紧凑轻巧的解决方法。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，沿光线传播方向依次设有：显示装置，目镜透镜组，望远透镜组以及人眼瞳孔。目镜透镜组和望远透镜组之间的间距可调。显示装置上的图像经过目镜透镜组成虚像于无穷远，该虚像通过望远透镜组接收进入人眼瞳孔。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，显示装置是LCD、LED、LCoS、DLP、OLED或者是其它图像源。在显示装置为非主动发光源时，需要设置背光照明模组以照明显示装置。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，显示装置位于目镜透镜组的前焦点附近，显示装置上的图像经目镜透镜组成虚像于无穷远(像距>5mm)；目镜透镜组的全视场角是5度～30度，出瞳直径1mm～8mm，出瞳距离在5mm～30mm。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，显示装置经过目镜透镜组成的虚像被望远透镜组接收并进入人眼；望远透镜组出瞳2～10mm，放大倍率1～10倍。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，目镜透镜组与望远透镜组之间间隙可以根据使用人眼瞳距差异进行调整，并且不会对视频眼镜光学引擎系统的成像倍率、成像质量及出瞳尺寸产生明显影响。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，目镜透镜组可以由多个镜片组成，镜片材质是玻璃或塑料，面型可以为球面、非球面、衍射面或全息面等。

所述的一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统，望远透镜组可以由多个镜片组成，镜片材质是玻璃或塑料，面型可以为球面、非球面、衍射面或全息面等；也可以组合成一个长条形零件，零件使用同一个材质或者不同材质胶合。

附图说明

图1为瞳距可调穿透式视频眼镜光学引擎光学系统的原理图；

图2为本发明的光学系统构成图；

图3为本发明一种实施方式的构成示意图；

图4‐a、4‐b、4‐c为本发明一种实施方式各视场各间距值的具体光路图；

图5‐a、5‐b、5‐c为本发明一种实施方式各瞳距可调间距的MTF表现图；

图6为本发明一种实施方式的畸变图；

图7为本发明提及的主动发光光源显示装置(OLED)的光路图；

图8和图9为本发明提及的非主动发光光源显示装置(LCoS)的两种照明方式图。

实施方式