[发明专利]一种反射式目镜光学系统及头戴近眼显示装置

权利要求书

1.一种反射式目镜光学系统，其特征在于：由第一透镜组、以及用于透射和反射来自于微型图像显示器光线的第一光学元件和第二透镜组构成；所述第二透镜组包含一个光学反射面，且所述光学反射面为所述第二透镜组中距离人眼观察侧最远的光学面；所述光学反射面凹向人眼；所述第一光学元件将经所述第一透镜组折射的光线反射至所述第二透镜组，再将经所述第二透镜组折射、反射再折射的所述光线透射至人眼；

所述目镜光学系统的有效焦距为f_w,所述第一透镜组的有效焦距为f₁，所述第二透镜组的有效焦距为f₂，则f_w、f₁、f₂满足下列关系式(1)、(2)：

f₁/f_w-0.50 (1)；

f₂/f_w-0.70 (2)；

所述第一透镜组由从人眼观看侧向微型图像显示器侧沿光轴方向共轴依次排列的第一子透镜组和第二子透镜组构成；所述第一子透镜组的有效焦距为f₁₁，f₁₁为正值；所述第二子透镜组的有效焦距为f₁₂，f₁₂为正值；则f₁₁、f₁₂和f₁满足下列关系式(3)、(4)：

0.66f₁₁/f₁ (3)；

0.57f₁₂/f₁ (4)；

所述第一子透镜组由两片透镜构成，分别是远离微型图像显示器侧的第一透镜和靠近微型图像显示器侧的第二透镜；所述第一透镜为负透镜；所述第二透镜为正透镜；所述第二子透镜组由与所述第一子透镜组近邻的第三透镜构成；所述第三透镜为正透镜。

2.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第一光学元件远离人眼观察侧的光学面和所述第二透镜组中的所述光学反射面之间沿光轴的距离为d₁，所述第一光学元件远离人眼观察侧的光学面和所述第一透镜组中距离人眼观察侧最近的光学面之间沿光轴的距离为d₂，则d₁和d₂满足下列关系式(5)：

0.69d₂/d₁ (5)。

3.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜组的最大光学有效口径为φ₂，则φ₂满足下列关系式(6)：

φ₂70mm (6)。

4.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第一透镜的有效焦距为f₁₁₁，所述第一子透镜组的有效焦距为f₁₁，则f₁₁₁与f₁₁满足下列关系式(7)：

f₁₁₁/f₁₁-0.96 (7)。

5.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜靠近微型图像显示器侧的光学面凹向微型图像显示器；所述第三透镜的有效焦距为f₁₂₁，则f₁₂₁满足下列关系式(8)：

5.83f₁₂₁ (8)。

6.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜组包括与所述第一光学元件相邻的第四透镜；所述光学反射面位于所述第四透镜远离人眼的光学面上。

7.根据权利要求1所述的反射式目镜光学系统，其特征在于，所述第二透镜组由与所述第一光学元件相邻的第四透镜和第五透镜构成；所述第四透镜与所述第五透镜沿人眼光轴入射方向依次排布；所述光学反射面位于所述第四透镜远离人眼的光学面上。