[發明專利]一種頭戴式顯示設備

在審

• 申請號: 201710592149.7
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107290857A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 左惟涵;陳貴喜;郭福忠;宋磊
• 申請（專利權）人: 深圳超多維科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明涉及頭戴顯示成像技術領域，尤其涉及一種頭戴式顯示設備。

背景技術

近年來，應用在頭戴式顯示設備的光學顯示系統隨著光學、電子等領域的發展而得到了迅猛的發展，頭戴光學顯示系統通過顯示器、光學透鏡的組合，使人可以觀看到屏幕信息。

由于可以大幅度的提高光學系統的出瞳直徑以及出瞳距，并且可以更合理的分配重量，離軸式光學顯示系統越來越多的應用在頭戴式顯示設備中。而對于頭戴顯示設備，為了滿足與外界交互的不同場景，理想的離軸光學系統應當滿足大視場角，重量輕、具有良好舒適度等特點。

目前的頭戴顯示設備中，為了矯正像差，保證光學成像質量，離軸光學系統的光學組件的數量較多，存在尺寸大、重量重、不利于佩戴的不足，并且在光學組件的數量較多的情況下，離軸光學系統整體設計較為復雜，受離軸光學系統整體設計的多因素影響，不容易滿足大視場角。

綜上，現有技術中頭戴式顯示設備的離軸光學系統的整體設計存在著不具備重量輕、體積小和大視場角的技術問題。

發明內容

本發明實施例提供一種頭戴式顯示設備，用以解決現有技術中頭戴式顯示設備的離軸光學系統存在的不具備重量輕、體積小和大視場角的技術問題。

本發明實施例提供一種頭戴式顯示設備，包括：殼體，設置在殼體內的離軸光學系統，所述離軸光學系統包括自由曲面鏡片、透鏡組、圖像顯示器；

所述圖像顯示器上發出的圖像光依次經所述透鏡組的折射、所述自由曲面鏡片的反射后進入到所述頭戴式顯示設備的佩戴者的眼中，從而使所述佩戴者觀看到所述圖像；

所述透鏡組包括N個非球面透鏡，任意相鄰的兩個所述非球面透鏡離軸設置，其中，N為大于2且小于6的正整數；所述N個非球面透鏡還滿足以下條件中的至少一個：

任意相鄰的兩個所述非球面透鏡的離軸角度不大于30°；

任意相鄰的兩個所述非球面透鏡之間的偏離距離不大于30mm。

進一步的，所述自由曲面鏡片相對于所述殼體離軸設置，所述自由曲面鏡片的離軸角度為30°～50°。

所述佩戴者觀看所述圖像時的對角線視場角為50°～60°；其中，所述對角線視場角為所述佩戴者觀看所述圖像時視線沿所述圖像的對角線方向的最大視角。

進一步的，所述佩戴者觀看所述圖像時的水平視場角和垂直視場角的比例為5:4；

其中，所述水平視場角為所述佩戴者觀看所述圖像時視線沿所述圖像的水平方向的最大視角，所述垂直視場角為所述佩戴者觀看所述反射圖像時視線沿所述圖像的垂直方向的最大視角。

可選的實施例中，任意相鄰的兩個所述非球面透鏡之間的最小空氣間隔為1mm～10mm。

可選的實施例中，所述離軸光學系統的垂直高度為100mm～210mm。

可選的實施例中，所述離軸光學系統的出瞳距離不小于50mm。

可選的實施例中，所述自由曲面鏡片與所述透鏡組的材質為樹脂材料。

可選的實施例中，所述N個非球面透鏡中的其中一個為膠合透鏡，所述膠合透鏡由一個凸透鏡和一個凹透鏡膠合而成。

可選的實施例中，所述透鏡組包括3個非球面透鏡，所述3個非球面透鏡沿靠近所述自由曲面鏡片的方向依次包括第一非球面透鏡、第二非球面透鏡和第三非球面透鏡，其中，所述第一非球面透鏡和所述第三非球面透鏡為凸透鏡，所述第二非球面透鏡為所述膠合透鏡。

可選的實施例中，所述透鏡組包括4個非球面透鏡，所述4個非球面透鏡沿靠近所述自由曲面鏡片的方向依次包括第一非球面透鏡、第二非球面透鏡、第三非球面透鏡和第四非球面透鏡；其中，所述第一非球面透鏡為正透鏡，所述第二非球面透鏡和所述第四非球面透鏡為凸透鏡，所述第三非球面透鏡為所述膠合透鏡。

可選的實施例中，所述透鏡組包括5個非球面透鏡，所述5個非球面透鏡沿靠近所述自由曲面鏡片的方向依次包括第一非球面透鏡、第二非球面透鏡、第三非球面透鏡、第四非球面透鏡和第五非球面透鏡；其中，所述第一非球面透鏡和所述第五非球面透鏡為正透鏡，所述第二非球面透鏡和所述第四非球面透鏡為凸透鏡，所述第三非球面透鏡為所述膠合透鏡。