[发明专利]头戴式显示器

权利要求书

1.一种头戴式显示器，其特征在于，包括：

头戴框架，用于佩戴在用户的头部；

两个透视型导光元件，每一所述透视型导光元件具有一凹面，所述凹面朝向用户的双眼设置；经由一所述透视型导光元件的凹面反射的第一光线进入用户的左眼，以及经由另一所述透视型导光元件的凹面反射的第二光线进入用户的右眼，以形成3D虚拟场景的视觉；其中，所述第一光线包含左眼虚拟图像信息，所述第二光线包含右眼虚拟图像信息。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，每一所述透视型导光元件还具有一与所述凹面相背设置的凸面；经由每一所述透视型导光元件的凸面和凹面透射的包含外界图像信息的第三光线进入用户的双眼，以形成混合3D虚拟场景和真实场景的视觉。

3.根据权利要求1或2所述的头戴式显示器，其特征在于，所述头戴式显示器还包括显示模块，所述显示模块可拆卸或固定安装于所述头戴框架上，用于发射所述第一光线和第二光线。

4.根据权利要求1-3任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凹面和/或凸面根据如下幂级数多项式函数设计：

其中，c是所述凹面和/或凸面的基本曲率，k是所述凹面和/或凸面的基本圆锥系数，N是多项式的数量，A_i是第i阶多项式的系数，E_i(x，y)是标准的两个变量(x,y)的二元幂级数多项式。

5.根据权利要求1-3任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凹面和/或凸面根据如下多项式函数设计：

其中，c是所述凹面和/或凸面的基本曲率,N是x方向多项式的数量，M是y方向多项式的数量,a_ij是第ij阶多项式分部总和的系数，和是将x坐标和y坐标重新定义到[-1,1]区间以后的标准化坐标；

其中，max(|x|)是x绝对值中的最大值，max(|y|)是y绝对值中的最大值。

6.根据权利要求1-3任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凹面和/或凸面根据如下标准多项式函数设计：

其中，c是所述凹面和/或凸面的基本曲率，k是所述凹面和/或凸面的基本圆锥系数,a_i是第i阶非球面变量的系数，N是标准Zernike多项式的数量，ρ和φ分别是x坐标和y坐标相对应的极坐标，ρ的区间范围是[0，1],φ的区间范围是[0，2π]。是第i阶标准Zernike多项式。

7.根据权利要求1-3任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凹面和/或凸面根据如下函数设计：

其中，c_x是所述凹面和/或凸面在x方向的基本曲率，k_x是所述凹面和/或凸面在x方向的基本圆锥系数,c_y是所述凹面和/或凸面在y方向的基本曲率，k_y是所述凹面和/或凸面在y方向的基本圆锥系数,α₄是轴向对称的第4高阶系数，β₄是轴向不对称的第4高阶系数，α₆是轴向对称的第6高阶系数，β₆是轴向不对称的第6高阶系数，α₈是轴向对称的第8高阶系数，β₈是轴向不对称的第8高阶系数，α₁₀是轴向对称的第10高阶系数，β₁₀是轴向不对称的第10高阶系数。

8.根据权利要求1-7任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凹面镀有反射膜。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其特征在于，镀有反射膜的所述透视型导光元件的凹面的反射率是20％-80％。

10.根据权利要求1-7任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述第一光线和第二光线是线偏振光，所述透视型导光元件的凹面镀有偏振反射膜，所述偏振反射膜的偏振方向与所述第一光线和第二光线的偏振方向之间的角度大于70°。

11.根据权利要求2-10任一所述的头戴式显示器，其特征在于，所述透视型导光元件的凸面镀有增透膜。