[发明专利]可调头戴显示光学系统及其调节方法

权利要求书

1.头戴显示光学系统，包括图像源模块、光束整形系统和光学组合器，其特征在于：所述光学系统还包括至少一组微调机构，所述微调机构用于调整图像源模块、光束整形系统和光学组合器三者之间的位置关系，和/或调整光束整形系统中各光学元件之间的位置关系，实现虚像到人眼距离的远近调节。

2.如权利要求1所述的头戴显示光学系统，其特征在于，微调机构采用螺纹副传动微调方式，每组微调机构包括驱动控制板、微型步进电机、齿轮副、转动螺杆、移动螺母座；需移动的光学组件安装固定在移动螺母座上，微型步进电机在驱动控制板的驱动下，以齿轮副方式驱动螺纹副中的转动螺杆转动来带动移动螺母座的轴向移动。

3.如权利要求2所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述需移动的光学组件包括图像源模块、光束整形系统或光束整形系统中各光学元件中的一个或多个，每一个需要移动的光学组件安装一组微调机构。

4.如权利要求1至3中任一项所述的头戴显示光学系统，其特征在于：

预先为光学系统设计N组虚像到人眼距离与光学组件位置关系之间的对应数据表，将此数据表预先输入HMD主控系统，形成N档调节参数，N为大于等于2的正整数；

用户使用时，主控系统根据接收到的用户调节指令，在所述数据表中查询目标档位的调节参数，将所述目标档位的调节参数转换为脉冲信号发送到微调机构。

5.如权利要求4所述的头戴显示光学系统，其特征在于，用户调节指令包括通过人机交互方式对HMD主控系统发出的手势指令、语音指令或硬件按键指令。

6.一种头戴显示装置，其特征在于，所述头戴显示装置包括权利要求1至5中任一项所述的头戴显示光学系统。

7.在HMD光学系统中实现虚像到人眼距离远近调节的方法，所述HMD光学系统包括图像源模块、光束整形系统和光学组合器，其特征在于，在所述HMD光学系统中加入至少一组微调机构，所述调节方法包括：

预先为光学系统设计N组虚像到人眼距离与光学组件位置关系之间的对应数据表，将此数据表预先输入HMD主控系统，形成N档调节参数，N为大于等于2的正整数；

用户使用时，HMD主控系统根据接收到的用户调节指令，在所述数据表中查询目标档位的调节参数；根据查询到的调节参数控制微调机构，以调整图像源模块、光束整形系统和光学组合器三者之间的位置关系，和/或调整光束整形系统中各光学元件之间的位置关系，实现虚像到人眼距离的远近调节。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微调机构采用螺纹副传动微调方式，每组微调机构包括驱动控制板、微型步进电机、齿轮副、转动螺杆、移动螺母座；需移动的光学组件安装固定在移动螺母座上，微型步进电机在驱动控制板的驱动下，以齿轮副方式驱动螺纹副中的转动螺杆转动来带动移动螺母座的轴向移动。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述需移动的光学组件包括图像源模块、光束整形系统或光束整形系统中各光学元件中的一个或多个，每一个需要移动的光学组件安装一组微调机构；HMD主控系统将查询到的目标档位的调节参数转换为脉冲信号发送到驱动控制板，用脉冲信号控制微型步进电机稳定转过给定的步数；微型步进电机通过齿轮副将力矩和转动传递给转动螺杆，实现光学组件位置关系的微调。