【技術實現步驟摘要】
本技術屬于顯示成像領域，具體而言涉及一種頭戴式光學系統。
技術介紹
1、現有技術中，近眼顯示技術包括桌面式的設備和穿戴式的設備。穿戴式的設備通常帶在頭上并與眼睛相對，呈眼鏡狀，由此，穿戴式設備的體積有限，內部光路的結構緊湊，整體重量較輕。
2、形成穿戴式設備的光路具有不同的形式，包括bb(birdbath)光路，或通過自由曲面棱鏡形成的光路，或由透鏡組形成的光路。
3、但是上述形成光學系統重量相對較重，在一定程度上將縮短觀看者的使用時間，使用體驗較差，此外在光線傳播過程中，存在色散，使得最終成像的質量較差。
技術實現思路
1、本技術正是基于現有技術的上述需求而提出的，本技術要解決的技術問題是提供一種頭戴式光學系統以提升使用體驗。
2、為了解決上述問題，本技術提供的技術方案包括：
3、提供了一種頭戴式光學系統，包括：光源組件，包括第一光源和第二光源；第一分光鏡，設置在所述第一光源和所述第二光源之間，且所述第一分光鏡的兩面分別與所述第一光源和第二光源相對設置；反射組件，包括第一反射鏡，與所述第一分光鏡相對設置；第二反射鏡，與所述第一反射鏡相對設置；第三反射鏡，與所述第二反射鏡相對設置；所述第一光源發出的光線經過所述第一分光鏡的透射入射至所述第一反射鏡上，并依次經過第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡的反射向出瞳射出，形成具有第一焦面深度的第一焦面；所述第二光源發出的光線經過第一分光鏡的反射后入射至所述第一反射鏡上，并依次經過第一反射鏡、第二
4、通過上述設置以在有限空間內形成多焦面成像，由于是頭戴式成像結構，由此對于空間的要求較高，通過設置多個反射鏡以折疊光路從而形成更小的體積，此外反射鏡的質量普遍較輕以方便佩戴，使得整個頭戴式光學系統的體積小，重量輕，為觀看者帶來良好的使用體驗，此外，使用反射鏡還能夠防止色散，使得所述第一焦面和第二焦面相比于第一光源和第二光源的色差較小，畫面質量高。
5、優選的，所述第一分光鏡的分光比為1:1。
6、通過上述設置以使得第一光源和第二光源耦合進入光學系統的能量基本保持一致。
7、優選的，所述出瞳中心與第三反射鏡的距離范圍為50mm～60mm。
8、優選的，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，以垂直于zoy平面朝向前方的方向為x軸，第一反射鏡中心的z偏心范圍為53.5mm～62mm，y偏心范圍為15mm-21mm，所述第一反射鏡原點處切平面與yoz平面所夾銳角的范圍為12°-18°。
9、優選的，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，以垂直于zoy平面朝向前方的方向為x軸，所述第二反射鏡中心的z偏心范圍為25mm～31mm，y偏心范圍為16mm-22mm，所述第二反射鏡原點處切平面與yoz平面所夾銳角的范圍為13°-19°。
10、優選的，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，以垂直于zoy平面朝向前方的方向為x軸，所述第三反射鏡中心的z偏心范圍為50mm～60mm，y偏心范圍為±3mm，所述第三反射鏡原點處切平面與yoz平面所夾銳角的范圍為14°-20°。
11、優選的，所述第一分光鏡的中心的z偏心范圍為34.5mm～42mm，y偏心范圍為25mm-31mm，繞x軸的傾斜角范圍為8°-16°。
12、優選的，所述第一分光鏡與第一光源之間的距離范圍為7mm-10mm，第一分光鏡與第二光源之間的距離范圍為7mm-10mm，第一光源和第二光源與所述第一分光鏡之間的夾角均為45°。
13、優選的，所述第一反射鏡的焦距范圍為18mm-22mm。
14、優選的，所述第二反射鏡的焦距范圍為45mm-55mm。
15、優選的，所述第三反射鏡的焦距范圍為50mm-70mm。
16、還提供了一種頭戴式光學系統，第二分光鏡，所述第二分光鏡替代上述任意一項頭戴式光學系統中的第三反射鏡。
17、通過上述設置，使得外界環境中的光線也能夠通過第二分光鏡進入至頭戴式光學系統中，從而實現虛擬現實的結合，進一步的還能夠實現虛擬和現實的聯動，提升使用體驗，便于在此基礎上開發其他的功能和設計，提升開發和設計空間。
18、優選的，所述第二分光鏡的反射率大于50％。
19、通過上述設置使得光學系統內部的光線損失較少，以保證在觀看者眼睛中光源形成的像的亮度。
20、與現有技術相比，本技術為設置在頭戴式顯示裝置中的光學系統，由此對于光學系統的尺寸要求較高，通過設置多個反射鏡以折疊光路從而形成更小的體積，此外反射鏡的重量輕，也符合頭戴式的使用環境，便于佩戴，進一步的，反射鏡能夠有效防止色散，保證最后成像與原圖像之間的顏色差距縮短。此外，在光學系統中設置兩個光源，可以通過調整實現離焦刺激，以針對性的對于觀看者眼睛的情況對兩個焦面的深度進行調整，除此之外能夠實現更為逼真的三維顯示。本技術所形成的光學系統能夠形成具有一定焦面深度的焦面，即所形成的圖像距離觀看者眼睛有一定的距離，且該距離不會因為人眼靠近出瞳或遠離出瞳位置而變化，以能夠防止長時間觀看而導致的近視。另外，該光學系統還能夠允許外界環境中的光線進入光學系統，從而使得觀看者在能夠看到光源對應的像的同時，還能夠看到外界環境，進而實現虛擬和現實的結合。
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1.一種頭戴式光學系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第一分光鏡的分光比為1:1。
3.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述出瞳中心與第三反射鏡的距離范圍為50mm～60mm。
4.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為Z軸，以垂直于Z軸朝向上方的方向為Y軸，以垂直于ZOY平面朝向前方的方向為X軸，第一反射鏡中心的Z偏心范圍為53.5mm～62mm，Y偏心范圍為15mm-21mm，所述第一反射鏡原點處切平面與YOZ平面所夾銳角的范圍為12°-18°。
5.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為Z軸，以垂直于Z軸朝向上方的方向為Y軸，以垂直于ZOY平面朝向前方的方向為X軸，所述第二反射鏡中心的Z偏心范圍為25mm～31mm，Y偏心范圍為16mm-22mm，所述第二反射鏡原點處切平面與YOZ平面所夾銳角的范
6.根據權利要求5所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為Z軸，以垂直于Z軸朝向上方的方向為Y軸，以垂直于ZOY平面朝向前方的方向為X軸，所述第三反射鏡中心的Z偏心范圍為50mm～60mm，Y偏心范圍為±3mm，所述第三反射鏡原點處切平面與YOZ平面所夾銳角的范圍為14°-20°。
7.根據權利要求6所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第一分光鏡的中心的Z偏心范圍為34.5mm～42mm，Y偏心范圍為25mm-31mm，繞X軸的傾斜角范圍為8°-16°。
8.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第一分光鏡與第一光源之間的距離范圍為7mm-10mm，第一分光鏡與第二光源之間的距離范圍為7mm-10mm，第一光源和第二光源與所述第一分光鏡之間的夾角均為45°。
9.根據權利要求4所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第一反射鏡的焦距范圍為18mm-22mm。
10.根據權利要求5所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第二反射鏡的焦距范圍為45mm-55mm。
11.根據權利要求6所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第三反射鏡的焦距范圍為50mm-70mm。
12.一種頭戴式光學系統，其特征在于，包括第二分光鏡，所述第二分光鏡替代權利要求1-11中任意一項頭戴式光學系統中的第三反射鏡。
13.根據權利要求12所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第二分光鏡的反射率大于50％。
...【技術特征摘要】
1.一種頭戴式光學系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述第一分光鏡的分光比為1:1。
3.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，所述出瞳中心與第三反射鏡的距離范圍為50mm～60mm。
4.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，以垂直于zoy平面朝向前方的方向為x軸，第一反射鏡中心的z偏心范圍為53.5mm～62mm，y偏心范圍為15mm-21mm，所述第一反射鏡原點處切平面與yoz平面所夾銳角的范圍為12°-18°。
5.根據權利要求1所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，以垂直于zoy平面朝向前方的方向為x軸，所述第二反射鏡中心的z偏心范圍為25mm～31mm，y偏心范圍為16mm-22mm，所述第二反射鏡原點處切平面與yoz平面所夾銳角的范圍為13°-19°。
6.根據權利要求5所述的頭戴式光學系統，其特征在于，以出瞳中心為原點建立局部坐標系作為參考，以出瞳朝向第三反射鏡的光軸延伸方向為z軸，以垂直于z軸朝向上方的方向為y軸，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳海龍，沈文睿，姚俊，劉玥，
申請(專利權)人：上海睿視健康科技有限公司，
類型：新型
國別省市：
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