目视光学成像系统及显示设备技术方案

本申请实施例公开了一种目视光学成像系统，包括折射透镜和反射镜，折射透镜包括入光面和出光面，成像光线从入光面一侧进入，从出光面一侧射出，出射后进入人眼后形成第一图像，反射镜为反射镜，环设于出光面的外沿，反射镜包括反射面，用于将从出光面出射的部分成像光线反射，被反射的成像光线进入人眼后形成第二图像，第二图像形成于第一图像的外围，且与第一图像形成一副完整图像。本申请实施例中的目视光学成像系统可以眼罩或者头盔等头戴式显示设备中，通过在折射透镜的外沿设置反射镜，从而将不能借助折射透镜汇聚到人眼的部分成像光线，借助反射镜汇聚至人眼成像，增大了用户的视场角，扩大了可视范围。

Visual optical imaging system and display equipment

The embodiment of the application discloses a visual optical imaging system, which includes a refraction lens and a reflector. The refraction lens includes an in light surface and an out light surface. The imaging light enters from one side of the in light surface, shoots from one side of the out light surface, and enters the human eye after being shot out to form a first image. The reflector is a reflector, which is circumscribed at the outer edge of the out light surface. The reflector includes a reflecting surface, which is used to move from the out light surface The emitted part of the imaging light is reflected, and the reflected imaging light enters the human eye to form a second image, which is formed on the periphery of the first image and forms a complete image with the first image. The visual optical imaging system in the embodiment of the application can set a reflector on the outer edge of the refracting lens in a headworn display device such as an eye mask or a helmet, so that part of the imaging light that cannot be converged to the human eye with the aid of the refracting lens can be converged to the human eye with the aid of the reflector, thus increasing the field angle of the user and expanding the visual range.

【技术实现步骤摘要】
目视光学成像系统及显示设备
本申请涉及头戴式显示光学
，尤其涉及目视光学成像系统及显示设备。
技术介绍
近年来，伴随着虚拟现实(VirtualReality，简称VR)和增强现实(AugmentedReality，简称，AR)技术的发展，头戴式图像显示设备成为许多公司研发的重点。对于头戴式图像显示设备而言，影响到用户体验的主要包括产品结构的轻便、产品视场角的大小几个方面。由于头戴式图像显示设备直接与人的头部接触，轻便化的结构设计关乎用户的佩戴舒适感，而设备的视场角大小，直接决定了用户在佩戴设备时的浸入感，当视场角越大时，用户的视角越开阔，获取的图像信息也越多，对于虚拟镜像的浸入感也会增强。因此，如何增大头戴式图像显示设备的视场角是现阶段需要解决的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种目视光学成像系统及头戴式显示设备，在确保产品结构小巧简单的同时，扩大了目视光学系统的视场角，增强了用户的浸入感。第一方面，一种实施方式中，本申请实施例提供一种目视光学成像系统，包括折射透镜和反射镜，所述折射透镜包括入光面和出光面，成像光线从所述入光面一侧进入，从所述出光面一侧出射，出射后进入人眼后形成第一图像，所述反射镜环绕设置在所述折射透镜的边缘且位于所述出光面的一侧反射镜，所述反射镜包括反射面，用于将从所述出光面出射的部分所述成像光线反射，被反射的所述成像光线进入人眼后形成第二图像，所述第二图像形成于所述第一图像的外围，且与所述第一图像拼接形成一副完整图像。当成像光线从入射面进入折射透镜时只有一部分能够汇聚到人眼，形成第一图像，此时人眼的第一成像角度由折射透镜所决定，本实施例通过在折射透镜的外沿设置反射镜，利用反射镜的反射面，将从出光面出射但是无法会聚到人眼的部分成像光线反射到人眼，形成第二图像，此时，第二图像呈现的景象为第一成像角度以外的景象，即借助反射镜将人眼可视范围从第一成像角度增大到第二成像角度，人眼能看到的景象也由原来的第一图像变成第一图像与第二图像的结合。一种实施方式中，所述入光面和所述出光面分别为所述折射透镜的两个凸面。为了简化对产品的设计，让入光面和出光面设计成两个凸面，则此时的折射透镜即为一个凸透镜，利用该凸透镜即可完成对成像光线的折射，使其汇聚到人眼成像。一种实施方式中，所述入光面和所述出光面为球面、非球面、菲涅尔面、自由曲面镜片中的任意一种。采用球面、非球面、涅菲尔面、自由曲面镜片中的任何一种，而不是采用平面的目的是让被折射的成像光线在更为均匀的在人眼处成像。一种实施方式中，所述反射镜包括内壁和外壁，所述反射面设于所述内壁，将反射面设计在反射镜的内壁，这样从出光面出射的光线既可以直接射在反射面，借助反射面的作用入射到人眼中，同时，反射镜是一个稳定的结构，将反射面设计在内壁上，有助于对反射面的保护，防止外界碰撞造成的刮花和变形。一种实施方式中，在所述反射面上附有一层介质膜，用于调整所述成像光线被反射的角度。在反射面上设有一层介质膜，一方面介质膜对反射面起到了保护作用，另一方面介质膜能够调整成像光线被反射的角度，通过该项调整，有助于反射面对成像角度的控制。一种实施方式中，所述反射镜包括内壁和外壁，所述反射面设于所述外壁。当反射面位于反射镜的外壁时，则反射镜的玻璃层起到了介质膜的作用，一方面对反射面有保护的作用，另一方面，玻璃层法线的角度调整同样也影响了反射面的入射角度，进而实现反射面对成像角度的控制。一种实施方式中，所述反射面的边沿无缝对接于所述出光面的边沿。由于反射面的入射光全部来自于出光面的光线，部分成像光线经由折射透镜在人眼形成第一图像，部分成像光线经过折射透镜再经由反射镜在人眼形成第二图像，而第一图像与第二图像刚好能够形成一副完整图像，为了确保在人眼形成的图像是统一完整的，就需要保证第一图像和第二图像在交接处的连续统一，反射面的边沿与出光面的边沿需要无缝对接。一种实施方式中，所述反射面曲面(或者弧形面)。当产品的反射镜采用曲面时，让折射镜的曲面与反射透镜的出光面进行对接，则成像光线在人眼内形成两片紧密连接的区域，进而增大了用户的视场角。一种实施方式中，所述反射面为平面。当反射面为平面时，反射镜即为一个平面镜，成像光线照射到平面镜以后通过平面镜均匀的射入人眼实现光线到人眼的汇聚，有助于第二图像的成像效果。一种实施方式中，所述折射透镜与所述反射镜一体成型，所述反射镜固定连接在所述折射透镜的外沿。通过模具成型工艺，让折射透镜与反射镜一体成型，并使二者固定连接，这样可以大大简化了加工的工艺，降低生产成本，对于使用者而言，固定连接保证了反射镜与折射透镜几何位置关系的确定，防止因使用而导致的结构变形，进而影响成像效果。一种实施方式中，所述反射镜可拆卸的连接于所述折射透镜的外沿。采用可拆卸的连接方式可以增加产品的替换率，当折射透镜或者反射镜因为使用需要更换时，例如需要根据头像距离等更换折射透镜的凸透镜时，此时就可以换掉相应的折射透镜，保留原有的反射镜。这样的设计可以满足用户在不同情形下的体验，有利于产品的多样化设计。第二方面，一种实施例中，本申请提供一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括目视光学成像系统及壳体，所述壳体包括安装部，用于所述目视光学成像系统位置的固定。该头戴式显示设备通过借助反射镜将部分不能聚焦到人眼的成像光线汇聚到人眼形成第二图像，从而在不改变折射透镜半径的前提下，增加了人眼的可视范围。一种实施例中，所述安装部的位置可以调节，用于调节所述目视光学成像系统与人眼的距离。通过对安装部进行位置调整，来改变目视官学成像系统中折射透镜以及反射镜跟人眼的距离，拓展了头戴式显示设备的应用场景，适应不同环境下的佩戴需要。本申请实施例中的目视光学成像系统可以眼罩或者头盔等头戴式显示设备中，通过在折射透镜的外沿设置反射镜，从而将不能借助折射透镜汇聚到人眼的部分成像光线，借助反射镜汇聚至人眼成像。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或
技术介绍
中的技术方案，下面将对本申请实施例或
技术介绍
中所需要使用的附图进行说明。图1是本申请一种实施方式提供的头戴式显示设备的应用场景图；图2是现有技术中目视光学成像系统的原理示意图；图3是本申请一种实施方式提供目视光学成像系统的原理示意图；图4是图3中目视光学成像系统的结构示意图；图5是图3中目视光学成像系统的成像图；图6是图5中目视光学成像系统所对应的屏幕设备的成像图；图7是图3中目视光学成像系统的成像坐标示意图；图8是一个实施例中反射镜与折射透镜的连接关系图；图9是一个实施例对应图8中K处的局部放大图；图10是另一个实施例中反射镜与折射透镜的连接关系图；图11是一个实施例中带有介质膜的反射面的局部放大图；图12是另一个实施例对应图8中K处的局部放大图；图13是一个实施例中反射面角度设置的示意图。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种目视光学成像系统，其特征在于，包括折射透镜和反射镜，所述折射透镜包括入光面和出光面，成像光线从所述入光面一侧进入，从所述出光面一侧出射，出射后进入人眼后形成第一图像，所述反射镜环绕设置在所述折射透镜的边缘且位于所述出光面的一侧反射镜，所述反射镜包括反射面，用于将从所述出光面出射的部分所述成像光线反射，被反射的所述成像光线进入人眼后形成第二图像，所述第二图像形成于所述第一图像的外围，且与所述第一图像拼接形成一副完整图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种目视光学成像系统，其特征在于，包括折射透镜和反射镜，所述折射透镜包括入光面和出光面，成像光线从所述入光面一侧进入，从所述出光面一侧出射，出射后进入人眼后形成第一图像，所述反射镜环绕设置在所述折射透镜的边缘且位于所述出光面的一侧反射镜，所述反射镜包括反射面，用于将从所述出光面出射的部分所述成像光线反射，被反射的所述成像光线进入人眼后形成第二图像，所述第二图像形成于所述第一图像的外围，且与所述第一图像拼接形成一副完整图像。


2.如权利要求1所述的目视光学成像系统，其特征在于，所述入光面和所述出光面分别为所述折射透镜的两个凸面。


3.如权利要求2所述的目视光学成像系统，其特征在于，所述入光面和所述出光面为球面、非球面、菲涅尔面、自由曲面镜片中的任意一种。


4.如权利要求3所述的目视光学成像系统，其特征在于，所述反射镜包括内壁和外壁，所述反射面设于所述内壁。


5.如权利要求4所述的目视光学成像系统，其特征在于，在所述反射面上附有一层介质膜，用于调整所述成像光线被反射的角度。


6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳云峰，罗诚，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44