离轴反射式光学系统及电子设备技术方案

本申请实施例提出了一种离轴反射式光学系统及电子设备，在该离轴反射式光学系统中配置了曲面图像源及自由曲面反射镜，该曲面图像源采用光扫描组件和曲面屏构成，由该光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像，相对于传统的平面图像源，本申请能够得到更大的自由度，曲面图像源产生的光束经过自由曲面反射镜反射，能够得到较大的出瞳，提高整个离轴反射式光学系统的成像质量。

Off axis reflective optical system and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
离轴反射式光学系统及电子设备
本申请主要涉及光学应用领域，更具体地说是涉及一种离轴反射式光学系统及电子设备。
技术介绍
随着计算机通信技术的发展，虚拟现实(VirtualReality，VR)技术和增强现实(AugmentedReality，AR)技术已被逐步应用到如社交平台、游戏、医疗、教育培训、汽车导航等很多领域，为人们的生活、工作、学习、娱乐等方面带来了很大便利。其中，显示装置作为用户佩戴的VR设备或AR设备(如头盔、眼镜等)的重要组成部分，为了提高各技术指标，校正像差，往往需要使用很多透镜、反射镜、二元光学元件等构成光学系统，导致光学系统结构复杂，体积较大，且现有的光学系统中的图像源都是平面屏，使其得到的出瞳较小，降低了成像质量。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种离轴反射式光学系统及电子设备，采用曲面图像源替代传统的平面图像源，能够产生较大的光束口径，经过自由曲面反射镜反射，得到较大的出瞳，提高了成像质量。为了实现上述专利技术目的，本申请提供了以下技术方案：一方面，本申请实施例提出了一种离轴反射式光学系统，包括曲面图像源及自由曲面反射镜，其中：所述曲面图像源包括光扫描组件及曲面屏，所述光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像；所述自由曲面反射镜对所述曲面图像产生的光束进行反射，得到能够产生目标出瞳的平行光束。在一些实施例中，所述曲面屏具体为曲面微透镜阵列，以实现对所述曲面图像产生光束的扩散。在一些实施例中，所述曲面屏具有第一曲率半径，所述自由曲面反射镜具有第二曲率半径，且所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。在一些实施例中，所述曲面屏具有第一曲面面型，所述自由曲面反射镜具有第二曲面面型；所述第一曲面面型、所述第二曲面面型、所述第一曲率半径以及所述第二曲率半径是所述离轴反射式光学系统采用逆向光路设计，按照预设优化条件确定的，所述预设优化条件包含所述自由曲面反射镜发射得到能够产生目标出瞳的平行光束。在一些实施例中，所述光扫描组件包含有微机电系统MEMS微反射镜，由所述MEMS微反射镜通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像。在一些实施例中，所述光扫描组件还包括：光源和第一反射镜，所述第一反射镜将所述光源发射的光束反射至所述MEMS微反射镜。在一些实施例中，所述光扫描组件还包括：设置于所述光源与所述第一反射镜之间的第一透镜，以使得所述光源发射的光束经过所述第一透镜产生的平行光束后入射至所述第一反射镜。在一些实施例中，所述光源具体为激光光源，所述第一透镜包括聚透镜。又一方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：固定装置，用于在使用者佩戴所述电子设备的情况下，维持所述使用者与所述电子设备之间的相对位置关系；图像采集器，用于采集外部环境的图像信息；显示组件，所述显示组件包括位于所述固定装置中的如上述的离轴反射式光学系统，且所述显示组件具有第一显示面，所述第一显示面朝向佩戴所述电子设备的使用者的眼睛设置，所述离轴反射式光学系统得到的平行光束通过所述第一显示面入射到所述使用者的眼睛；处理器，用于对所述图像信息进行虚拟建模，通过所述显示组件向所述使用者展示虚拟环境。在一些实施例中，所述离轴反射式光学系统的数量为两个，两个离轴反射式光学系统分别位于所述第一显示面的法线两侧且对称布置。由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种离轴反射式光学系统及电子设备，在该离轴反射式光学系统中配置了曲面图像源及自由曲面反射镜，该曲面图像源采用光扫描组件和曲面屏构成，由该光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像，相对于传统的平面图像源，本申请能够得到更大的自由度，曲面图像源产生的光束经过自由曲面反射镜反射，能够得到较大的出瞳，提高整个离轴反射式光学系统的成像质量。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1示出了本申请提出的离轴反射式光学系统的一可选实施例的结构示意图；图2示出了本申请提出的离轴反射式光学系统中，一种光扫描组件的可选示例的结构图；图3示出了本申请提出的离轴反射式光学系统中，又一种光扫描组件的可选示例的结构图；图4示出了本申请提出的离轴反射式光学系统中，又一种光扫描组件的可选示例的结构图；图5示出了本申请提出的电子设备的一可选实施例的结构示意图；图6示出了本申请提出的电子设备的一可选场景下的结构示意图；图7示出了本申请提出的电子设备的又一可选场景下的结构示意图；图8示出了本申请提出的电子设备的又一可选实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。以下术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。针对
技术介绍
部分提出的技术问题，本申请希望能够简化传统光学系统的结构，以及改变传统图像源中平面屏的面型，以获取较大的出瞳，提高整个光学系统的成像质量。其中，光学系统的出瞳可以是光学系统的孔径光阑在光学系统像空间所成的像，出瞳的位置(由出瞳距离表示)和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离轴反射式光学系统，包括曲面图像源及自由曲面反射镜，其中：/n所述曲面图像源包括光扫描组件及曲面屏，所述光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像；/n所述自由曲面反射镜对所述曲面图像产生的光束进行反射，得到能够产生目标出瞳的平行光束。/n

【技术特征摘要】
1.一种离轴反射式光学系统，包括曲面图像源及自由曲面反射镜，其中：
所述曲面图像源包括光扫描组件及曲面屏，所述光扫描组件通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像；
所述自由曲面反射镜对所述曲面图像产生的光束进行反射，得到能够产生目标出瞳的平行光束。


2.根据权利要求1所述的离轴反射式光学系统，所述曲面屏具体为曲面微透镜阵列，以实现对所述曲面图像产生光束的扩散。


3.根据权利要求1或2所述的离轴反射式光学系统，所述曲面屏具有第一曲率半径，所述自由曲面反射镜具有第二曲率半径，且所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。


4.根据权利要求3所述的离轴反射式光学系统，所述曲面屏具有第一曲面面型，所述自由曲面反射镜具有第二曲面面型；
所述第一曲面面型、所述第二曲面面型、所述第一曲率半径以及所述第二曲率半径是所述离轴反射式光学系统采用逆向光路设计，按照预设优化条件确定的，所述预设优化条件包含所述自由曲面反射镜发射得到能够产生目标出瞳的平行光束。


5.根据权利要求1所述的离轴反射式光学系统，所述光扫描组件包含有微机电系统MEMS微反射镜，由所述MEMS微反射镜通过光束扫描在所述曲面屏上形成曲面图像。


6.根据权利要求5所述的离轴反射式...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹成刚，邓建，郑效盼，吕向博，钟将为，
申请(专利权)人：联想北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11