一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正设备，包括：发出线偏振光的真实影像源；弯月透镜，使像源所发出的线偏振光透射并呈现比真实像源放大的虚拟光路，第二视窗模组，改变经第一透镜透射后的虚拟光路的传播路径；凹面反射镜，将经第二视窗模组反射后的光线再次放大并反射，然后透射经过第二视窗模组；在第二视窗模组另一侧粘贴有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。弯月透镜和凹面全反射镜组合以校正虚拟影像的畸变。在光路结构采用弯月透镜和凹面全反射镜所组成的光路模组，以校正虚拟影像的畸变值，实现畸变值不大于0.35％的极小值，虚拟影像与真实影像基本完全一致，提高虚拟影像的清晰度和对比度。虚拟影像的清晰度和对比度。虚拟影像的清晰度和对比度。

【技术实现步骤摘要】
一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正设备


[0001]本技术涉及虚拟光路结构领域，尤其涉及一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正设备。

技术介绍

[0002]通常，眼睛近距离和较长时间的观看书籍和电子屏幕，非常容易引起视觉疲劳。众所周知，当眼睛看较远处的景物时，人眼处于相对放松的状态，就能有效缓解视觉疲劳。而现有的谁能实现将影响远距离放大，但其存在实际产品的图形失真度(畸变)极高，显示画面呈凹面状，图像视觉效果不良的问题，对于解决视力健康问题的影响较大。
[0003]中国专利公开号涉及图像显示领域，具体而言涉及一种光学系统。所述光学系统包括：主图像源，呈现第一图像；离焦图像源，呈现第二图像；光路系统，包括至少一个光学成像器件；所述光路系统与所述主图像源相对设置，对所述主图像源成具有第一成像距离的主图像；所述光路系统与离焦图像源相对设置，对所述离焦图像源成具有第二成像距离的离焦图像，所述第二成像距离大于所述第一成像距离；其中，所述光路系统还包括观察界面，与主图像及离焦图像对应设置，以通过所述观察界面同时观察所述主图像和所述离焦图像。所述一种离焦显示系统能够具有针对性的分别调节两个以上图像的成像距离，使其对观察者产生离焦刺激抑制眼轴伸长。该专利记载有解决类似视力健康的问题。如图1所示，专利文献中提出一种反射式光路，优点为产品轻量化，显示器的光信号依次半透半反射镜8，反射镜3，半透半反射镜8，最后到效观测区域。然而在实际使用中，专利文献对应产品存在图像变形明显的现象。同时，根据光学像差理论，光路应用的单片凹面反射镜存在约5
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10％的畸变值。
[0004]常规的VR、AR显示装置，主要包括：基于光波导技术的眼镜载体虚拟显示模式，如谷歌眼镜，或头戴式双目显示模式。前者造价高昂，且受使用环境光线的影响较大。后者均采用双显示屏，双成像镜头光学结构模式，造价比谷歌眼镜形式产品略优，分体的双显示屏分别与左眼和右眼对中。通常，人眼的瞳距一般在55mm
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70mm之间。因此，头戴式的双目虚拟显示光路，限制了大尺寸、高清像素显示屏的的使用。均不适合青少年大面积的推广使用。

技术实现思路

[0005]本技术要解决的技术问题在于现有的虚拟影像在放大过程中图像畸变值较高且光路结构尺寸较大，不便于推广，针对现有技术的上述缺陷，提供一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构及校正设备。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：
[0007]构造一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构，其中，包括：
[0008]像源，发出线偏振光的真实影像源；
[0009]第一透镜，使像源所发出的线偏振光透射并呈现比真实像源放大的虚拟光路影像，第一透镜置于像源上方并接收像源所发出的线偏振光后透射；
[0010]第二视窗模组，改变经第一透镜透射后的虚拟光路影像的传播路径；
[0011]第三反射镜，将经第二视窗模组反射后的光线再次放大虚拟影像并反射，然后透射经过第二视窗模组；像源与第三反射镜的中心水平距离为d1，垂直距离为d2，第一透镜和第三反射镜的组合焦距为f，需满足0.45f≤d1+d2≤0.95f时，在第二视窗模组另一侧粘贴有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。
[0012]优选的，第一透镜为弯月透镜，弯月透镜凹面一侧朝向像源，第三反射镜为凹面全反射镜，凹面全反射镜的凹面朝向第二视窗模组，弯月透镜和凹面全反射镜组合以校正虚拟影像的畸变。
[0013]优选的，弯月透镜的光焦度为Φ1，所述凹面全反射镜光焦度Φ2，组合光焦度为Φ，光焦度Φ1、Φ2和Φ之间需满足如下关系：0.16≤Φ1/Φ≤0.35，且0.905≤Φ2/Φ≤0.985的光焦度配比。
[0014]优选的，弯月透镜的第一曲率半径R1和第二曲率半径R2之间需满足：0.55≤R2/R1≤0.85的数值关系。
[0015]优选的，第二视窗模组为半透半反射视窗模组，其可使部分光线反射部分光线透射，第二视窗模组与第三反射镜光轴成45
°
放置，半透半反射视窗模组对可见光波段450
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650nm的反射率不小于5％，且透过率不小于5％。
[0016]优选的，半透半反射视窗模组包括半透半反射基材，半透半反射基材朝向第一透镜一侧以反射第一透镜的透射光线，半透半反射基材另一侧设置有线偏振薄膜，在半透半反射基材另一侧即可观看到校正畸变后的虚拟放大的影像。
[0017]优选的，弯月透镜和半透半反射视窗模组之间还设四分之一波片，四分之一波片有效区域面积不小于弯月透镜或像源的有效面积，半透半反射基材和线偏振薄膜之间还设有四分之一波片薄膜。
[0018]优选的，组合焦距f满足如下参数，300mm≤f≤800mm，以实现3
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15倍虚拟影像的放大倍率。
[0019]构造一种校正虚拟图像畸变的校正设备，该校正设备包含如上述的校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构。
[0020]本技术的有益效果在于：在光路结构采用弯月透镜和凹面全反射镜所组成的光路模组，以校正虚拟影像的畸变值，实现畸变值不大于0.35％的极小值，目视时虚拟影像与真实影像基本完全一致。通过调整光路模组的光焦度与弯月透镜和凹面全反射镜光焦度的光焦度配比，更有利于消除图像畸变。通过调整弯月透镜的两个凹面的曲率半径数值关系，从而进一步提高消除图像畸变的能力。
[0021]采用半反射视窗模组以提高光学装置紧凑的体积，通过调整弯月透镜和凹面全反射镜的组合焦距的大小，以实现虚拟影像放大倍率同时调整像源的位置也能改变虚拟影像的放大倍率与观察者的距离。且通过设置光路结构中的每个零部件的参数，从而有效抑制杂光和保持虚拟影像的完整度。光路结构中设置四分之一波片使得线偏振光和圆偏振光之间互相转换，在通过线偏振片薄膜调制出与显示屏最初出射光的偏振方向相互正交或直接线偏振光在线偏振片的作用下调制出与相互平行的光线，以实现光路显示装置内腔对环境光线具有不小于50％强度衰减的特点。同时具有隔离光线进入显示屏的特点，可以显著提高虚拟影像视觉清晰度和对比度，因此提出特别应用弯月透镜校正畸变的反射式虚拟远像
光路装置，可以有效缓解视觉疲劳，对辅助解决青少年近视率高的问题也有积极的意义。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
[0023]图1为本技术的现有技术的光路示意图；
[0024]图2为本技术较佳实施例一的虚拟光路结构的虚拟影像放大示意图；
[0025]图3为本技术较佳实施例一的虚拟光路结构的图2中的A处放大示意图；
[0026]图4为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种校正虚拟图像畸变的反射式虚拟光路结构，包括：像源，发出线偏振光的真实影像源；第一透镜，使像源所发出的线偏振光透射并呈现比真实像源放大的虚拟光路影像，所述第一透镜置于像源上方并接收像源所发出的线偏振光后透射；第二视窗模组，改变经第一透镜透射后的虚拟光路影像的传播路径；第三反射镜，将经第二视窗模组反射后的光线再次放大成虚拟影像并反射，然后透射经过第二视窗模组；其特征在于：像源与第三反射镜的中心水平距离为d1，垂直距离为d2，第一透镜和第三反射镜的组合焦距为f，需满足0.45f≤d1+d2≤0.95f时，在第二视窗模组另一侧设有线偏振片薄膜，在线偏振薄膜一侧即可观看到虚拟放大的影像。2.根据权利要求1所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述第一透镜为弯月透镜，所述弯月透镜凹面一侧朝向像源，第三反射镜为凹面全反射镜，所述凹面全反射镜的凹面朝向第二视窗模组，所述弯月透镜和凹面全反射镜组合以校正虚拟影像的畸变。3.根据权利要求2所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述弯月透镜的光焦度为Φ1，所述凹面全反射镜光焦度Φ2，所述组合光焦度为Φ，光焦度Φ1、Φ2和Φ之间需满足如下关系：0.16≤Φ1/Φ≤0.35，且0.905≤Φ2/Φ≤0.985的光焦度配比。4.根据权利要求2所述的反射式虚拟光路结构，其特征在于：所述弯月透镜的第一曲率半径R1和第二曲率半径R2之间需满足：0.55≤R2/R1≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖汉忠，金必武，程萍，
申请(专利权)人：光养健康科技天津有限公司，
类型：新型
国别省市：