[發明專利]一種3D頭戴顯示器

有效

• 申請號: 201310067014.0
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103149690A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王小鋒;陳日清;朱日宏;王雪;崔艷軍;黃亞;張英聰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;陳日清
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/22;H04N5/232;H04N13/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種3D頭戴顯示器，包括圖像顯示組件、光學成像系統、光學調節組件、音頻傳輸組件、攝像頭模塊、控制模塊、眼鏡式外殼，其特征在于：控制模塊分別與圖像顯示系統、音頻傳輸組件、攝像頭模塊連接，連接方式為有線或者無線；圖像信號由控制模塊發出，通過有線或者無線傳輸至圖像顯示組件，圖像顯示組件顯示的圖像通過光學成像系統成像，最終成像光線從眼鏡式外殼射出；光學調節組件與光學成像系統相連接，可以通過調節光學調節組件來調節光學成像系統的光學鏡片的相對位置；攝像頭模塊通過有線連接與圖像顯示組件相連；

開啟控制模塊，圖像信號由控制模塊傳送至圖像顯示組件，音頻信號傳送至音頻傳輸組件；圖像顯示組件顯示的圖像通過光學成像系統成像，成像光線從眼鏡式外殼射出，調節光學調節組件，使得圖像清晰的呈現在使用者的視網膜上，使用者接受到的音頻信號與圖像信號同步，獲得完整的視頻信號；或者開啟控制模塊，圖像信號由攝像頭模塊傳送至圖像顯示組件，音頻信號傳送至音頻傳輸組件；圖像顯示組件顯示的圖像通過光學成像系統成像，成像光線從眼鏡式外殼射出，調節光學調節組件，使得圖像清晰的呈現在使用者的視網膜上，使用者接受到的音頻信號與圖像信號同步，使用者可以獲得完整的攝像頭實時攝像信號。

2.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：所述的圖像顯示組件由液晶顯示器和輔助照明LED組成，液晶顯示器可為LCD、OLED、LCOS等微顯示器，其中液晶顯示器的對角線長度為1英寸以下；輔助照明LED的形狀為導光板型，大小與顯示器相當或略大于顯示器；輔助照明LED采用光強度可以調節的導光板，輔助照明LED可發出由紅、綠、藍標準三基色匹配組合而成的白光，也可以通過控制輔助照明LED，使得其可調節三種基色的成分多少，發出不同顏色的光。

3.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：光學成像系統包含兩個光學成像組件，分別對左眼和右眼觀看的顯示器成像；光學成像系統的光軸不能是平行的，兩光軸有一角度a，角度a的大小控制在0.55度~0.60度；上述光學成像組件為兩片式的透鏡組，第一片為在非球面上刻蝕二元光學面的透鏡，第二片為非球面透鏡；透鏡組的光軸的主光線是從圖像顯示組件的面中心垂直射出的光線；光學成像組件的出瞳大小為8mm,視場角為45度；為減輕系統質量，本發明材料為PMMA，作為替代設計，可以達到此目的的方法還可以有用單片的自由曲面棱鏡代替透鏡組。

4.根據權利要求3所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：最優刻蝕二元光學面透鏡的刻蝕臺階數為8、衍射環帶總數為397、每個臺階的深度為149.44nm。

5.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：所述光學調節組件包含屈光度調節和瞳距調節，屈光度調節通過微調圖像顯示組件與光學成像組件之間的位置，可以達到匹配人眼+5度~-5度的屈光度補償；瞳距調節通過微調左右兩個光學成像組件與圖像顯示組件組成的模塊的距離來控制瞳距的大小，瞳距調節范圍在滿足普通人瞳距的60mm到70mm之間。

6.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：所述的音頻傳輸組件為雙通道立體聲耳機，兩只耳機均連接于機身。

7.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：所述的攝像頭模塊為兩個相同規格的攝像頭，其分別安置于3D頭戴顯示器的正前方，像頭攝像的光軸方向與此時人眼正常的平視眼軸方向一致，攝像頭的軸間距與光學成像系統的軸間距相同。

8.根據權利要求1所述的一種3D頭戴顯示器，其特征在于：所述的控制模塊包括電源、外部設備連接器、液晶驅動控制器，電源分別向外部設備連接器、液晶驅動控制器供電，外部設備連接器與液晶驅動控制器連接；外部設備連接器帶有內部存儲；控制模塊與3D頭戴顯示器的連接方式為USB有線連接，相應的也可以做以下改變，將有線連接方式改為無線連接，包括紅外、藍牙或wifi。