[發明專利]頭戴顯示裝置及其目鏡光學系統的加工方法

有效

• 申請號: 201610155914.4
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN107203039B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 曹鴻鵬;彭華軍
• 申請（專利權）人: 深圳納德光學有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B25/00
• 代理公司: 深圳市多智匯新知識產權代理事務所(普通合伙) 44472
• 代理人: 魯華

本發明涉及頭戴顯示裝置及其目鏡光學系統的加工方法，包括對應設置的目鏡光學系統和顯示屏；顯示屏有效顯示畫面對應的長度與寬度比例范圍為：1:1?16:3，目鏡光學系統包括一個或多個透鏡；目鏡光學系統中至少一個透鏡的寬邊為進行過切邊處理后的寬邊，且透鏡寬邊切邊后的保留尺寸最小值與透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：0.22?0.66，透鏡的長邊為進行過切邊處理后的長邊，透鏡的長邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：0.683?0.992。本發明在保證目鏡光學系統在滿足大視場角、高圖像分辨力、低畸變、小場曲、小體積等光學性能的情況下，使得頭戴顯示裝置產品佩帶更加舒適。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，更具體地說，涉及一種頭戴顯示裝置及其目鏡光學系統的加工方法。

背景技術

隨著電子器件不斷向超微型化發展，以及新的計算機、微電子、光電器件和通信理論和技術的發展，可穿戴計算這種基于“以人為本”“人機合一”的新型模式已經成為可能。在軍事、工業、醫療、教育、消費等領域不斷涌現應用。在一個典型的可穿戴計算系統架構中，頭戴式顯示裝置是關鍵的組成部分。頭戴顯示裝置通過光學技術，將微型圖像顯示器(例如透射式或反射式液晶顯示屏，有機電致發光器件，DMD器件)發出的視頻圖像光引導到使用者的瞳孔，在使用者的近目范圍實現虛擬、放大圖像，為使用者提供直觀、可視的圖像、視頻、文字信息。目鏡光學系統是頭戴顯示裝置的核心，實現將微型圖像顯示在人眼前形成虛擬放大圖像的功能。

頭戴顯示裝置向著體積緊湊，重量輕，便于頭戴，減輕負載等方向發展。同時，大視場角和視覺舒適體驗也逐漸成為衡量頭戴顯示裝置優劣的關鍵因素，大視場角決定了高臨場感的視覺體驗效果，高像質、低畸變決定了視覺體驗的舒適度。滿足這些要求，需要目鏡光學系統盡可能地實現大視場角、高圖像分辨力、低畸變、小場曲、小體積等指標，同時滿足上述光學性能對系統的設計和像差優化是很大挑戰。

在加工目鏡光學系統時，一般需要根據顯示屏尺寸的大小對目鏡光學系統進行切邊加工，仍能保證在滿足上述光學性能的情況下，盡量減輕目鏡光學系統的重量和體積，使得頭戴顯示裝置產品佩帶更加舒適。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種光學性能好、體積緊湊、重量輕、可加工性好的帶寬邊切邊目鏡光學系統的頭戴顯示裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

構造一種頭戴顯示裝置，包括對應設置的目鏡光學系統和顯示屏；所述顯示屏有效顯示畫面對應的長度與寬度比例范圍為：1:1-16:3，所述目鏡光學系統至少包括一片或多片透鏡；其中，至少有一片所述透鏡的寬邊為進行過切邊處理后的寬邊，且所述透鏡寬邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：0.22-0.66；

所述透鏡的長邊為進行過切邊處理后的長邊，所述透鏡的正視圖為矩形；

所述透鏡的長邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：0.683-0.992。

本發明所述的頭戴顯示裝置，其中，所述顯示屏有效顯示畫面對應的長度與寬度比例為16:16，所述透鏡的寬邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：大于0.66；

所述透鏡的長邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：大于0.683。

本發明所述的頭戴顯示裝置，其中，所述顯示屏有效顯示畫面對應的長度與寬度比例為16:12，所述透鏡的寬邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：大于0.57；

所述透鏡的長邊切邊后的保留尺寸最小值與所述透鏡的最大有效光學孔徑比值范圍為：大于0.778。