面24、第二十二表面25、第二十三表面26、第二十四表面27,所述第六表面9、第八表面 11、第十三表面16、第十四表面17、第二十表面23、第二十三表面26為偶次非球面，所述 第七表面10、第九表面12、第十表面13、第^^一表面14、第十二表面15、第十五表面18、第 十六表面19、第十七表面20、第十八表面21、第十九表面22、第二^^一表面24、第二十二表 面25和第二十四表面27均為球面。所述第六表面9、第七表面10、第八表面11組成雙膠 合透鏡，第i^一表面14、第十二表面15、第十三表面16組成雙膠合透鏡，第十六表面19、第 十七表面20、第十八表面21組成雙膠合透鏡。
[0015] 本實(shí)施方式中的中繼透鏡組全部采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面形，各視場(chǎng)寬光束在第二橢球面 出后不能完全會(huì)聚到第二橢球面的左焦點(diǎn)處，會(huì)聚光線口徑大，使用一個(gè)大口徑負(fù)透鏡作 為后繼透鏡組的第一個(gè)透鏡來(lái)接收大口徑會(huì)聚光線，并在該大口徑負(fù)透鏡后繼續(xù)使用一個(gè) 小口徑負(fù)透鏡進(jìn)一步減小各視場(chǎng)主光線與后繼透鏡組軸線的夾角，利于校正各項(xiàng)與視場(chǎng)有 關(guān)的像差；所述大口徑負(fù)透鏡與小口徑負(fù)透鏡組合成雙膠合透鏡組；所述大口徑負(fù)透鏡即 圖1中第六表面9與第七表面10組成的透鏡，所述小口徑負(fù)透鏡即圖1中第七表面10與 第八表面11組成的透鏡；
[0016] 本實(shí)施方式中所涉及的位置坐標(biāo)、長(zhǎng)度的單位均為毫米mm ;
[0017] 本實(shí)例所實(shí)現(xiàn)的光學(xué)系統(tǒng)性能指標(biāo)如下：
[0018] 視場(chǎng)大小為水平方向106.3°，豎直方向80°;出瞳直徑為8mm;出瞳距離為 54. 7mm;第一橢球面邊緣距出瞳中心的最近垂直距離21. 5mm;
[0019] 20° (H)X20° (V)視場(chǎng)內(nèi)最大相對(duì)于畸變絕對(duì)值小于1.5%;60° (H)X60° (V) 視場(chǎng)內(nèi)最大相對(duì)于畸變絕對(duì)值小于4% ;H代表水平方向，V代表豎直方向；全視場(chǎng)內(nèi)最大相 對(duì)于畸變絕對(duì)值小于9% ;顯示屏為0. 86英寸、1920X1200分辨率的OLED顯示屏。
[0020] 本實(shí)施方式中的面形數(shù)據(jù)以及位置坐標(biāo)如下：
[0021] 本實(shí)施方式中所涉及的兩橢球面的面形方程用式（1)表示，所涉及的偶次非球面 用方程（2)表示
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 米用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的雙橢球結(jié)構(gòu)大視場(chǎng)頭藍(lán)顯不光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括第一橢 球面（2)、中繼透鏡組、第二橢球面（8)、后繼透鏡組和顯示屏（28)，所述光學(xué)系統(tǒng)按照逆向 光路設(shè)計(jì)；逆向設(shè)計(jì)時(shí)頭盔顯示器的出瞳成為光學(xué)系統(tǒng)的入瞳，入瞳（1)位于第一橢球面 的右焦點(diǎn)，各視場(chǎng)的光線以平行光的方式經(jīng)過(guò)入瞳進(jìn)入系統(tǒng)，第一橢球面將右焦點(diǎn)的入射 光會(huì)聚到左焦點(diǎn)處的中繼透鏡組；采用中繼透鏡組對(duì)寬光束進(jìn)行會(huì)聚，中繼透鏡組將各視 場(chǎng)光束入射到第二橢球面上；第二橢球面將光線會(huì)聚到位于第二橢球面左焦點(diǎn)處的后繼透 鏡組，后繼透鏡組再對(duì)光線進(jìn)行像差校正，最后會(huì)聚到顯示屏上；其特征是，所述中繼透鏡 組和后繼透鏡組中的透鏡面形均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式；所述中繼透鏡組由第一表面（3)、第二 表面（4)、第三表面（5)、第四表面（6)和第五表面（7)組成的四膠合透鏡組組成，所述第 一表面（3)和第五表面（7)為偶次非球面，第二表面（4)、第三表面（5)和第四表面（6)為 球面，所述后繼透鏡組由多個(gè)透鏡組成，且所述多個(gè)透鏡同軸；所述后繼透鏡組包括第六表 面（9)、第七表面（10)、第八表面（11)、第九表面（12)、第十表面（13)、第^^一表面（14)、第 十二表面（15)、第十三表面（16)、第十四表面（17)、第十五表面（18)、第十六表面（19)、第 十七表面（20)、第十八表面（21)、第十九表面（22)、第二十表面（23)、第二^^一表面（24)、 第二十二表面（25)、第二十三表面（26)、第二十四表面（27)， 所述第六表面（9)、第八表面（11)、第十三表面（16)、第十四表面（17)、第二十表面 (23)、第二十三表面（26)為偶次非球面， 所述第七表面（10)、第九表面（12)、第十表面（13)、第十一表面（14)、第十二表面 (15)、第十五表面（18)、第十六表面（19)、第十七表面（20)、第十八表面（21)、第十九表面 (22)、第二^^一表面（24)、第二十二表面（25)和第二十四表面（27)均為球面。
2. 根據(jù)權(quán)利1所述的采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的雙橢球結(jié)構(gòu)大視場(chǎng)頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，第六表面（9)、第七表面（10)、第八表面（11)組成雙膠合透鏡，第十一表面（14)、第 十二表面（15)、第十三表面（16)組成雙膠合透鏡，第十六表面（19)、第十七表面（20)、第 十八表面（21)組成雙膠合透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的雙橢球結(jié)構(gòu)大視場(chǎng)頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)，其特 征在于，中繼透鏡組中的透鏡面形全部采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱面形。
【專利摘要】采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的雙橢球結(jié)構(gòu)大視場(chǎng)頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)，涉及光學(xué)系統(tǒng)和器件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有雙橢圓結(jié)構(gòu)頭盔顯示器系統(tǒng)中存在多個(gè)自由曲面透鏡、加工裝調(diào)難度大、出瞳直徑小的問題，采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱透鏡的雙橢球結(jié)構(gòu)大視場(chǎng)頭盔顯示光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)包括第一橢球面、中繼透鏡組、第二橢球面、后繼透鏡組和顯示屏組成。所述中繼透鏡組和后繼透鏡組中的透鏡面形均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式；所述光學(xué)系統(tǒng)按照逆向光路設(shè)計(jì)；光路由出瞳處開始，各視場(chǎng)的光線以平行光的方式經(jīng)過(guò)出瞳進(jìn)入系統(tǒng)，再經(jīng)過(guò)第一橢球面反射后入射到中繼透鏡組，中繼透鏡組出射后經(jīng)過(guò)第二橢球面反射進(jìn)入后繼透鏡組，最后會(huì)聚到顯示屏上。本發(fā)明易于加工裝調(diào)，節(jié)約成本。
【IPC分類】G02B27-01
【公開號(hào)】CN104765150
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510143657
【發(fā)明人】劉偉奇, 楊建明, 姜國(guó)華, 朱秀慶, 孟祥翔, 劉玉慶, 馮睿, 張大亮, 付瀚毅, 王蘊(yùn)琦
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日