一种目镜系统和头戴显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可视设备技术领域，尤其涉及一种目镜系统和头戴显示器。
【背景技术】
[0002]目前，随着科技的不断发展，头戴显示器进入民用市场，越来越多的人开始使用此类产品，通过头戴显示器中的目镜系统享受浸入式的视觉体验。但是，在目前市面上的头戴显示器的目镜系统设计方案中，一般要求透镜组承担整个目镜系统的光焦度，因此需要多个透镜相互适配，多个透镜产生的色差使得目镜系统的成像质量大大降低，而且导致目镜系统整体具有体积大和质量大的缺点，笨重的头戴显示器给使用者的头部带来了很大的压力，极大地降低了使用者的体验效果和舒适性。
【发明内容】
[0003]鉴于上述问题，本发明提供了一种目镜系统和头戴显示器，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0004]依据本发明的一个方面，提供了一种目镜系统，该目镜系统包括:显示屏、凹面反射镜和正透镜组；
[0005]所述凹面反射镜，用于将所述显示屏发出的光反射到所述正透镜组中；
[0006]所述正透镜组，用于将所述凹面反射镜反射的光折射到人眼中。
[0007]可选地，所述正透镜组为菲涅尔透镜。
[0008]可选地，所述凹面反射镜的反射面为凹球面；
[0009]所述菲涅尔透镜的基底为平面，其光入射面为凸面非球面，光出射面为具有正光焦度的环形菲涅尔面。
[0010]可选地，所述菲涅尔透镜的凸面非球面的非球面二次系数为:K2和K4，满足如下关系:
[0011]Κ2<-1, Κ4<-50ο
[0012]可选地，所述目镜系统的焦距为f，所述凹面反射镜的焦距为fl，所述菲涅尔透镜的焦距为f2，满足以下关系:
[0013]3<fl/f<10 ；
[0014]0.3〈f2/f〈l.2。
[0015]可选地，所述凹面反射镜与所述显示屏在光轴上的距离为L，20〈L〈40。
[0016]可选地，所述凹面反射镜在所述菲涅尔透镜的光轴上的倾斜角为入，30。〈λ〈60。。
[0017]可选地，所述菲涅尔透镜采用塑料材质，其折射率和阿贝数范围分别是:
1.45〈η〈1.70，50〈ν〈75。
[0018]依据本发明的另一个方面，提供了一种头戴显示器，该头戴显示器包括如上任一项所述的目镜系统。
[0019]可选地，所述头戴显示器在一定范围内调节所述目镜系统的焦距；所述目镜系统根据用户移动目镜系统中的透镜组的操作来实现焦距调节。
[0020]由上述可知，本发明提供的目镜系统在光线传输过程中采用了凹面反射镜与透镜组相互配合，减少了目镜系统的体积，使得显示屏产生的光会聚入射到人眼中，在人眼前一定距离处形成正立、放大的虚像。其中，在对光线进行会聚的过程中，凹面反射镜承担了目镜系统的一部分光焦度，减轻了目镜系统对透镜组的光焦度要求，不仅减少了透镜组所产生的色差，还相应减少了对透镜组的加工用料；又由于凹面反射镜在会聚光线的过程中不会产生色差，进而能够大大减少了目镜系统的色差，提高成像质量，降低目镜系统的质量和体积。将该目镜系统应用于头戴显示器，给使用者更为完美的视觉体验。
【附图说明】
[0021]图1示出了根据本发明一个实施例的一种目镜系统的示意图；
[0022]图2A示出了根据本发明一个实施例的菲涅尔透镜的示意图；
[0023]图2B示出了根据本发明一个实施例的与菲涅尔透镜等效的普通透镜的示意图；
[0024]图3示出了根据本发明一个实施例的目镜系统的点列图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0026]图1示出了根据本发明一个实施例的一种目镜系统的示意图。如图1所示，该目镜系统包括:显示屏110、凹面反射镜120、正透镜组130和光阑140。凹面反射镜120将显示屏110发出的光反射到正透镜组130中；正透镜组130将凹面反射镜120反射的光折射到光阑140中；由于使用者的眼睛位于光阑140处，因此图1所示的目镜系统将显示屏110发出的光最终入射到人眼中，在人眼前远处形成一个放大的虚像，人眼所见即为该虚像。
[0027]可见，图1所示的目镜系统在光线传输过程中采用了凹面反射镜与透镜组相互配合，减小了目镜系统的体积，使得显示屏产生的光会聚入射到人眼中，在人眼前一定距离处形成正立、放大的虚像。其中，在对光线进行会聚的过程中，凹面反射镜承担了目镜系统的一部分光焦度，减轻了目镜系统对透镜组的光焦度要求，不仅减少了透镜组所产生的色差，还能相应减少透镜组的加工用料；又由于凹面反射镜在会聚光线的过程中不会产生色差，进而能够大大减少了目镜系统的色差，提高成像质量，降低目镜系统的质量和体积，给使用者更为完美的视觉体验。
[0028]在本发明的一个实施例中，图1所示的目镜系统中的凹面反射镜120的反射面为凹球面；正透镜组130为菲涅尔透镜。在本实施例中，图1所示的目镜系统的整体焦距为f，凹面反射镜120的焦距为fl，菲涅尔透镜130的焦距为f2，满足以下关系:3〈fl/f〈10 ；
0.3〈f2/f〈l.2。凹面反射镜120与显示屏110在光轴上的距离为L，20〈L〈40。并且，凹面反射镜120在菲涅尔透镜130的光轴上的倾斜角为λ，30°〈 λ〈60°。
[0029]图2Α示出了根据本发明一个实施例的菲涅尔透镜的示意图，如图2Α所示，该菲涅尔透镜130的光入射面131为凸面非球面，其作用是使光线会聚同时让轴外主光线弯向光轴，在本实施例中，该光入射面131的非球面二次系数为:Κ2和Κ4，满足如下关系:Κ2〈-1，K4〈-50 ;光出射面132为具有正光焦度的环形菲涅尔面。图2Β示出了根据本发明一个实施例的与菲涅尔透镜等效的普通透镜的示意图。如图2Β所示，该普通透镜150的光入射面151是与图2Α所不的光入射面131完全相同的凸面非球面，光出射面152是与图2Α所不的光出射面132完全等效的凸面。对比图2Α