本发明专利技术提供一种显示装置，所述显示装置包括能够戴在使用者头上的保持件(2)和固定到所述保持件(2)的第一光学成像系统(6、7)，所述第一光学成像系统配置成使在图像平面(E)上产生的图像成像为虚拟图像，使得当所述保持件(2)戴在使用者头上时，使用者能够用第一眼睛(LA、RA)察觉它，其中所述第一光学成像系统(6、7)包括作为成像元件的仅仅一个第一透镜(18)，所述第一透镜具有第一和第二界面(20、21)，其中所述第一和第二界面(20、21)分别非球面地弯曲。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够戴在使用者头上的显示装置
本专利技术涉及一种显示装置，所述显示装置具有能够戴在使用者头上的保持件和机械连接到所述保持件的第一光学成像系统，所述第一光学成像系统配置成使在图像平面中产生的图像成像为虚拟图像，使得当保持件戴在他头上时，使用者能够用第一眼睛察觉它。
技术介绍
这种显示装置能够特别地配置成，使得使用者能够只察觉显示装置产生的图像且能够不再察觉周围环境。这种显示装置也称作HMD装置(头戴式显示装置)或者VR眼睛(虚拟现实眼镜)。因为使用者能够只察觉所述显示装置产生的图像，并且能够不再察觉周围环境，他沉浸在类似虚拟现实中，留下了深刻的印象。既然这种显示装置戴在头上，它们应尽量轻，同时尽量提供大视野的虚拟图像的清晰图像，这使第一光学成像系统重量增加，因为它包括例如几个透镜以实现这个目的。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的因此是进一步发展一种显示装置，所述显示装置具有能够戴在使用者头上的保持件和机械连接到所述保持件的第一光学成像系统，所述第一光学成像系统配置成使在图像平面中产生的图像成像为虚拟图像，使得当保持件戴在他头上时，使用者能够用第一眼睛察觉它，由此能够尽量全部解决开头提及的困难。根据本专利技术，所述目的使用一种显示装置实现，所述显示装置包括能够戴在使用者头上的保持件和机械连接所述保持件的第一光学成像系统，所述第一光学成像系统配置成使在图像平面上产生的图像成像为虚拟图像，使得当保持件戴在使用者头上时，使用者能够用第一眼睛察觉它，其中所述第一光学成像系统包括作为成像元件的仅仅一个第一透镜，所述第一透镜具有第一和第二界面，其中所述第一和第二界面分别是非球面地弯曲。因而，它只使用一个透镜就能够提供充分清晰的图像。因为第一光学成像系统包括仅仅一个第一透镜(并且不具有其他光学成像元件)，所述显示装置的重量能够保持很小。第一和第二界面优选具有不同的球面曲率。特别地，面对图像平面的第一界面的顶点曲率的值与第二界面的顶点曲率的值的比率在从1.2到1.8的范围内。因而，像散能够充分地得到修正，由此能够提供希望的成像品质。特别地，第二界面能够形成为不具有高阶变形的双曲面和/或第一界面能够形成为具有高阶变形的双曲面。第一光学成像系统能够不具有用于光束路径折叠的转向元件。所述第一透镜能够用塑料形成。这导致低的重量。它可由例如PMMA形成。因为PMMA具有低的散射，这导致不希望的色差被降低。而且，膜片能够布置在第一界面前面，因而在第一界面和图像平面之间。具有大像差的光束从第一透镜以不希望的方式指向第一光学成像系统的出射光瞳，因而可能产生阴影。第二界面和第一光学成像系统的出射光瞳之间的距离能够在5-25mm的范围，特别地在13-20mm的范围内。所提供的视场能够沿对角线方向具有65°和105°之间的值。第一光学成像系统的出射光瞳和图像平面之间的距离能够在50-70mm的范围内。所述第一光学成像系统的出射光瞳能够大于等于3mm，优选大于等于5mm的最大尺寸。所述显示装置特别地设计成，使在图像平面中产生的图像具有50mm或更小的对角线。所述第一光学成像系统设计成使像散能够被认为已经修正，然而允许扭曲和横向色差。在图像平面上产生的图像则优选产生具有相应的相反扭曲和相应的相反横向色差，结果，成像的虚拟图像是没有扭曲或几乎不具有扭曲且不具有色差或者几乎不具有横向色差的图像。而且，所述第一光学成像系统优选使得仍然存在的场曲率能够借助于眼睛通过视觉调节进行补偿。特别地，非球面的曲线形的界面形成为使得它们修正所述球面像差。优选地，它们也能够修正高阶像差。另外，所述第一光学成像系统能够设计成使得它的佩兹伐半径在-55--49的范围内。而且，所述第一光学成像系统优选设计成使得，在成像过程中，所述第一界面引起的所述光束的角度偏差通过第二界面引起的光束的角度偏差进行补偿。在这方面尤其意味着|n空气*sinβ1–n基底*sinβ2+n空气*sinβ3–n基底*sinβ2|是零或者接近零，其中角度sinβ1,sinβ2andsinβ3分别是主光束从场或要成像的图像边缘与光轴或者相对于所述光轴平行地平移得到的轴线在出射光瞳22、第一界面20和第二界面21附近产生的角度，n空气和n基底分别是周围环境的折射率。这个条件的绝对值小于0.1，特别地小于0.7，小于0.5或者小于0.01。所述显示装置能够还包括图像模块，所述图像模块机械连接所述保持件，所述显示装置包括屏幕，在所述屏幕上产生在图像平面中的图像。所述图像模块能够包括用于启动所述屏幕的控制单元和用于探测所述图像模块的运动的传感器单元。所述传感器单元能够装配成向所述控制单元供给信号。所述控制单元能够装配成从所述信号分辨已经执行的保持件的倾斜和依赖于所分辨的倾斜而引起的在屏幕上产生的图像的变化和/或对施加于所述图像模块上的应用的控制的变化，而所述应用提供在屏幕上产生的图像所包含的内容。这种保持件的倾斜或碰撞能够谨慎地且也在嘈杂的环境中执行，并不由此产生输入扭曲。所述显示装置因而能够被谨慎且安全地控制。在根据本专利技术的显示装置中，输入因而能够通过倾斜、碰撞或敲击保持件来进行。根据本专利技术，所述保持件本身用作输入界面，对保持件的触摸(特别是倾斜、碰撞或敲击保持件)敏感，其中所述保持件不需要具体进行适配。所述保持件能够实际上用作输入界面，因为与保持件的相互作用(倾斜、碰撞或敲击等)的测量借助于所述传感器单元进行，并且测量信号的评估借助于所述控制单元进行，所述传感器单元和控制单元都是图像模块的一部分。在根据本专利技术的显示装置的情形中，所述控制单元能够从供给的信号分辨所述保持件上已经进行的倾斜的姿势、所述保持件已经进行的倾斜的强度，至少两个连续倾斜事件之间的时间间隔，和/或分辨所述保持件在倾斜过程中被碰撞或敲击的方向，以及依赖于分辨的姿势、分辨的倾斜的强度、分辨的时间间隔和/或分辨的方向能够引起屏幕上产生的图像的变化和/或应用的控制的变化。也可以说，所述控制单元能够从所述信号分辨一个或多个倾斜事件的空间和/或时标图形，以及据此能够引起屏幕上产生的图像的变化和/或应用的控制的变化。所述空间和/或时标图形因而转变成控制指令。特别地，在根据本专利技术的显示装置的情形中，可选择的菜单选项能够在图像中显示在屏幕的左手侧和右手侧，可选择的菜单选项可以通过倾斜所述保持件的有关左手侧或右手侧进行选择。所述显示装置还能够至少在产生的图像的一个拐角显示可选择的菜单选项，这能够通过在这个拐角区域中倾斜所述保持件进行选择。特别地，根据本专利技术的显示装置可形成为HMD装置和/后VR眼睛。另外，在根据本专利技术的显示装置的情形中，所述图像模块能够可更换地连接到所述保持件。特别地，所述保持件能够包括前部部分，其中，所述图像模块和所述第一光学成像系统布置在所述前部部分中；当所述保持件戴在头上时，所述前部部分优选布置在使用者的眼睛的前面，使得使用者能够只察觉所述虚拟图像，而不是周围环境。特别地，所述前部部分以不透光的方式在眼睛周围区域中靠着使用者的脸。而且，在根据本专利技术的情形中，当所述保持件被戴在头上时，所述图像模块的屏幕能够基本上垂直于前视方向。这尤其意味着，所述前视方向和屏幕之间的角度是90°或者几乎90°(例如两个方向上最大偏差≤10°，因而所述角本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种显示装置，具有保持件(2)，所述保持件(2)能够戴在使用者的头上，和第一光学成像系统(6、7)，所述第一光学成像系统(6、7)固定到所述保持件(2)，并且被形成为将在图像平面(E)上产生的图像成像为虚拟图像，使得当所述保持件(2)被戴在使用者的头上时，所述使用者能够用第一眼睛(LA、RA)察觉它，其中所述第一光学成像系统(6、7)包括作为成像元件的确切地一个第一透镜(18)，其中所述第一透镜(18)具有第一和第二界面(20、21)，并且这两个界面每个都被非球面地弯曲。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.24 DE 102014017534.01.一种显示装置，具有保持件(2)，所述保持件(2)能够戴在使用者的头上，和第一光学成像系统(6、7)，所述第一光学成像系统(6、7)固定到所述保持件(2)，并且被形成为将在图像平面(E)上产生的图像成像为虚拟图像，使得当所述保持件(2)被戴在使用者的头上时，所述使用者能够用第一眼睛(LA、RA)察觉它，其中所述第一光学成像系统(6、7)包括作为成像元件的确切地一个第一透镜(18)，其中所述第一透镜(18)具有第一和第二界面(20、21)，并且这两个界面每个都被非球面地弯曲。2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述第一界面(20)面对所述图像平面(E)，并且所述第一界面(20)的顶点曲率(c)的值与第二界面(21)的顶点曲率(c)的值的比率在从1.2到1.8的范围内。3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其中所述第二界面(21)是不具有高阶变形的双曲面。4.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置，其中所述第一界面(20)是具有高阶变形的双曲面。5.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置，其中所述第一光学成像系统(6、7)不具有用于光束路径折叠的转向元件。6.根据前述权利要求中任一项所述的显示装置，其中当所述保持件(2)被戴在头上时，所述图像平面(E)基本上垂直于前视方向。7.根据前述权利要求中任一项所述的显示装...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·乐纳，戴特码耳·岗乐，诺伯特·凯尔威恩，威廉·乌鲁瑞希，
申请(专利权)人：卡尔蔡司股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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