[发明专利]新型眼镜式显示器

说明书

技术领域

本发明主要涉及显示器，特别是具体涉及一种眼镜式显示器。

背景技术

好的眼镜式显示器，具有小、薄、轻的几何外型、锐利的图像、宽的视域、大的瞳孔和虚拟的具有景深的图像。

OLYMPUS公司的eye-Treck产品采用TFT微显示器芯片，但由于TFT微显示器芯片通过背光使器件产生透射光，它的视场只有20度，所以美国柯达公司的专利US.6,522,474(Cobb；Joshua M.et al，)认为，由于视域小，OLYMPUS公司的eye-Treck产品不适宜作立体3D图像显示，并且提出了一种使用球形光的大视域方案。不过这种方案要求较大的空间，只能在头盔式显示器中使用。

为此，US.6,034,717(Dentinger et al.)和US.4,021,846(Roese)提供了一种双眼电子快门方法来获得立体视觉帧，然而，双眼电子快门方法除了光学系统复杂、需要附加滤镜以外，获得立体视觉的软件处理方法也比较复杂，例如，双眼电子快门方法需要分别控制两个微显示器，两个微显示器使用不同的数据流，这就大大地增加了成本。

光学棱镜是眼睛式显示器的关键，通常由三个曲面参数各不相同的非圆曲面构成，采用非圆曲面棱镜的美国专利有：US.5,818,641(Takahashi)；US.6,028,708(Takahashi)；US.6,097,354(Takahashiet al，)；US.5,436,765(Togino)；US.5,959,780(Togino et al，)；OLYMPUS公司的US.6,317,267(Takahashi；Koichi)以及采用非球面镜的头戴微显示器HMD专利US.5,596,433(Konuma)，还有夜视镜视频引擎专利US.6,565,029B1。在这些专利当中都公开了不同的非圆曲面棱镜的曲面参数。其中OLYMPUS公司已有采用该技术的eye-Treck HMD产品上市，eye-Treck HMD宣称其视域为水平小于40度，垂直小于22度。但以上产品、专利中都没在涉及焦距调整。一般来说在采用非圆曲面棱镜的紧凑的头戴微显示器HMD中增加焦距调整机构既存在影响光学效果的风险又会增加头戴微显示器的尺寸和体积。

采用非常复杂的光学系统的美国专利US.4,563,061，涉及到调焦机构，然而这种技术不能在眼镜式显示器上使用，因为几十片光学镜片太复杂和笨重了。

全世界有60％的人需要佩带眼镜才能观看事物，要求这些人同时戴两付眼镜才能来观看，这是很不现实的。因此，眼镜的调焦机构，关系到60％以上的用户的使用舒适性，应该说这是必需满足的个性化要求。

另外，上述采用非圆曲面棱镜的专利都强调了三个非圆曲面的参数。有的专利还采用了三个自由曲面来补偿图像失真。非圆曲面的设计和制造有一定难度，当涉及空间的三个非圆曲面的设计和制造这就更难，而三个自由曲面就会更加困难了。

本发明目的是基于本发明人公开的眼镜式显示器专利申请，并进行了改进发明，使棱镜的三个面型及其空间位置的关系获得解耦。

本发明的另一目的在于提供一种设计加工更简单的眼镜式显示器，产生更大屏幕的视觉效果和更小的图像畸变。

本发明的再一目的在于提供一种眼镜式显示器，具有切实可行的调焦功能，供近视的人使用。

发明内容

为达到上述目的本发明采用了如下技术方案：本发明的眼镜式显示器组件，使用两片相同的微显示器芯片，配合两个光学棱镜，构成眼镜式显示器以供双目并用，所述微显示器芯片与光学棱镜分别构成左眼和右眼的显示器，左眼和右眼显示器的空间位置是对称的，左眼和右眼显示器的中心距为63～65mm，两个显示器的图像面的法线的反向延长线相交于约两米处，并构成眼镜式显示器组件。

本发明所述的光学棱镜的三个面中的第一个面为传送面，它面对着微显示器发光器件，微显示器发出的图像光线通过该面导入光学棱镜；所述的光学棱镜的三个面中的第二个曲面为反射传送面，它反射导入光学棱镜的光线，形成棱镜的第一次反射，第一次反射的反射光线射向与之相对的第三个曲面，即反射面，形成光学棱镜的第二次反射；所述的反射面是一个镜面，它将来自第二曲面，即反射传送面的光线又反射到第二曲面并通过第二曲面传递给用户的视网膜；

本发明所述的光学棱镜的第一曲面是纯平面，所述的第二曲面是球面，其中第三曲面是从球面经畸变校正后形成的自由曲面。所述的光学棱镜的其中第三曲面是从球面经畸变校正后形成的自由曲面的畸变校正表达式为：