[实用新型]一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统

说明书

本实用新型公开了一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，包括分光穿透成像镜组、反射镜、虚拟中继成像镜组和微型显示器，分光穿透成像镜组包括半透半反平面镜和凹面透镜,在眼睛与物侧之间沿第一光轴L1依次布置半透半反平面镜和凹面透镜，在分光穿透成像镜组的一侧设置反射镜，反射镜、虚拟中继成像镜组和微型显示器沿第二光轴L2分布微型显示器显示的像源通过虚拟中继成像镜组的放大后经过反射镜反射到半透半反平面镜再透过凹面透镜并放大，在物侧形成放大的虚像，它的视场角大、分辨率高，出瞳直径大、结构简单、工艺难度小，加工成本低。

技术领域

本实用新型涉及一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统。

背景技术

随着科学技术的进步，为便利日常生活、学习教育及工作，增强现实技术应运而生，所谓增强现实技术就是在真实的环境中添加计算机生成图像的技术，现实世界和增强环境可以同时交互，用户可以进行数字化操作。随着增强现实技术的成熟，应用程序的数量不断增加，它正在改变我们的购物、娱乐、工作方式，而想实现增强现实，则需要应用AR光学系统来实现。

目前的AR光学系统都是由微型显示屏和光学元件组成，而目前一般的AR光学系统最常用的实现方式:1)有自由曲面棱镜组,2)几何光波导,3)衍射光波导。

以上3种方式的AR光学系统以下共同的缺点：

1、视场角(FOV)均不超过50°,分辨率低；

2、出瞳直径有小；

3、结构复杂、工艺难度大，加工成本高；

4、厚度大,佩戴不变。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，解决现有的AR光学系统视场角均不超过50°、分辨率低，出瞳直径有小、结构复杂、工艺难度大，加工成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高分辨率大视场角及大出瞳直径的AR光学系统，其特征在于：包括分光穿透成像镜组、反射镜、虚拟中继成像镜组和微型显示器，其中：分光穿透成像镜组包括半透半反平面镜和凹面透镜,在眼睛与物侧之间沿第一光轴L1依次布置半透半反平面镜和凹面透镜，在眼睛侧与半透半反平面镜之间设置出瞳，眼睛透过出瞳、半透半反平面镜和凹面透镜能观看物侧的真实景物；在分光穿透成像镜组的一侧设置反射镜，反射镜、虚拟中继成像镜组和微型显示器沿第二光轴L2分布，虚拟中继成像镜组位于反射镜、微型显示器之间，微型显示器显示的像源通过虚拟中继成像镜组的放大后经过反射镜反射到半透半反平面镜再透过凹面透镜并放大，在物侧形成放大的虚像，眼睛透过出瞳和分光穿透成像镜组可观看到在物侧形成的微型显示器的像源对应的虚像，物侧的真实景物与虚像的叠加形成AR功能。

上述的虚拟中继成像镜组包括从反射镜至微型显示器依次沿第二光轴L2分布的正光焦度的第一透镜、负光焦度的第二透镜、正光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和平面镜。

上述所述第一透镜的焦距为f₁,所述第二透镜的焦距为f₂，两者满足如下关系：-2.0≤f₁/f₂≤-0.3。

上述所述正光焦度的第三透镜的焦距为f₃,所述正光焦度的第四透镜的焦距为f₄，两者满足如下关系：f₃/f₄＝1。

上述所述第二透镜的焦距为f₂，所述的负光焦度的第五透镜的焦距为f₅，两者满足如下关系：-0.8≤f₂/f₅≤0.8。