[实用新型]一种头戴显示光学系统及头戴显示设备

权利要求书

1.一种头戴显示光学系统，其特征在于，包括投影显示装置和眼动追踪装置，

所述眼动追踪装置，用于识别人眼的注视点及注视深度信息，并将所述注视点及注视深度信息反馈给所述投影显示装置；

所述投影显示装置，用于虚拟成像，以及用于根据所述眼动跟踪装置反馈的所述注视点及注视深度信息调节虚拟成像距离，使虚拟成像距离与所述眼动追踪装置检测到的人眼注视深度相匹配。

2.根据权利要求1所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述投影显示装置包括：图像产生单元、第一光学单元、第二光学单元；

所述图像产生单元，用于产生和发射携带图像信息的光束；

所述第一光学单元用于将所述图像产生单元发射的光束反射至所述第二光学单元，所述第二光学单元用于对所述第一光学单元反射来的光束进行反射，经所述第二光学单元反射后的光束再回到所述第一光学单元，并经所述第一光学单元透射后进入用户眼睛。

3.根据权利要求2所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述眼动追踪装置包括：红外光源、透反镜单元、热反射镜和图像接收单元；

所述红外光源用于产生红外光束，所述红外光束经由所述透反镜单元透射至所述热反射镜，并经所述热反射镜反射到所述第一光学单元，以及经所述第一光学单元反射进入所述第二光学单元，再经所述第二光学单元反射回所述第一光学单元，最后经所述第一光学单元透射进入用户眼睛；

进入用户眼睛的红外光束由用户眼睛反射回所述第一光学单元，经所述第一光学单元透射进入所述第二光学单元，并依次经所述第二光学单元及所述第一光学单元反射至所述热反射镜，以及经所述热反射镜反射至所述透反镜单元，最后经所述透反镜单元反射至所述图像接收单元；

所述图像接收单元根据接收的用户眼睛反射的红外光束识别人眼的注视点及注视深度信息，并将所述注视点及注视深度信息反馈给所述图像产生单元。

4.根据权利要求3所述的头戴显示光学系统，其特征在于，

所述图像产生单元发射携带图像信息的光束，具体经所述热反射镜透射后进入所述第一光学单元；

所述图像产生单元，还用于根据所述图像接收单元反馈的所述注视点及注视深度信息调整虚拟成像的距离，使虚拟成像距离与所述眼动追踪装置检测到的人眼注视深度相匹配。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述图像产生单元包括图像源、微致动结构和第一透镜单元，所述微致动结构用于调节所述图像源或所述第一透镜单元的位置，从而调制投影图像面的焦深或调整所述投影显示装置的有效焦距；或，

所述图像产生单元包括图像源和第二透镜单元，所述第二透镜单元用于透射所述图像源产生的光束并调整所述投影显示装置的有效焦距。

6.根据权利要求5所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述第二透镜单元为可调焦透镜单元，由至少一片可调焦准直透镜组成，所述图像源与所述第二透镜单元共轴。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述第一光学单元的表面设置有透反膜，所述透反膜的透射率与反射率的比例为1:1；

所述第二光学单元的表面设置有透反膜，所述透反膜的透射率与反射率的比例为1:1，所述第二光学单元的面型为球面、非球面、自由曲面中的任一种；

所述第一光学单元的中心轴与所述投影显示装置的图像产生单元的中心轴成45°夹角；

所述第二光学单元的中心轴与所述图像产生单元的中心轴成90°夹角。

8.根据权利要求7所述的头戴显示光学系统，其特征在于，所述图像产生单元的中心轴与所述第二光学单元的中心轴垂直相交于所述第一光学单元。