CN115480400A - 头戴式显示设备 - Google Patents

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CN115480400A CN202110658634.6A CN202110658634A CN115480400A CN 115480400 A CN115480400 A CN 115480400A CN 202110658634 A CN202110658634 A CN 202110658634A CN 115480400 A CN115480400 A CN 115480400A
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庄福明
罗欣祥
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Abstract

一种头戴式显示设备包括投影装置及光波导。投影装置具有位于光波导的第二表面上的光瞳，且包括光源、第一微振镜元件、第二微振镜元件及中继光学元件组。中继光学元件组对应于在第一参考平面上的第一平行光束具有第一轴等效焦距，对应于在第二参考平面上的第二平行光束具有第二轴等效焦距。第一平行光束与第二平行光束沿着中继光学元件组的光轴行进。光轴位于第一参考平面与第二参考平面上，第一参考平面与第二参考平面彼此正交，且第一轴等效焦距的值与第二轴等效焦距的值不同。本发明的头戴式显示设备可提供良好的画面品质以及大的视场角。

Description

头戴式显示设备
技术领域
本发明是有关于一种头戴式显示设备。
背景技术
激光扫描装置(Laser beam scanning,LBS)的主要架构为激光光源发光后，经由二维微机电振镜(MEMS mirror)扫描投影至荧幕产生二维画面。在激光扫描装置应用于头戴式显示设备的虚拟实境的技术领域上，现已知有一种将HOE(holographic opticalelement)绕射元件贴附于眼镜镜片上，激光扫描装置的光机架构放置于镜架上的结构，如此，激光光线扫描至HOE元件时，可反射至人眼瞳孔而产生虚像。
然而，由于目前已知的设计是采用一个二维微机电振镜来同时进行二维方向的扫描，此二维微机电振镜即为微机电双轴扫描镜，此种微机电振镜的扫描频率及扫描角度的大小有其上限，因而会造成画面有拖曳现象及具有小的视场角等缺点。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种头戴式显示设备，可提供良好的画面品质以及大的视场角。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种头戴式显示设备。头戴式显示设备包括投影装置及光波导。投影装置具有光瞳，包括光源、第一微振镜元件、第二微振镜元件以及中继光学元件组。光源用以提供光束。第一微振镜元件位于光束的传递路径上。第二微振镜元件位于光束的传递路径上，其中第一微振镜元件位于第二微振镜元件与光源之间。中继光学元件组位于光束的传递路径上，并位于第二微振镜元件与光瞳之间，其中中继光学元件组对应于在第一参考平面上的第一平行光束具有第一轴等效焦距，对应于在第二参考平面上的第二平行光束具有第二轴等效焦距，第一平行光束与第二平行光束沿着中继光学元件组的光轴行进，光轴同时位于第一参考平面与第二参考平面上，且第一参考平面与第二参考平面彼此正交，且第一轴等效焦距的值与第二轴等效焦距的值不同。光波导位于光束的传递路径上，且具有相对的第一表面及第二表面，其中第一表面位于中继光学元件组与第二表面之间。光瞳位于第二表面上。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，当光束经由第一微振镜元件、第二微振镜元件、中继光学元件组被传递至头戴式显示设备的投影装置的光瞳时，即可被耦入头戴式显示设备的光波导中，再经由光波导被传递至人眼中而成像。并且，由于头戴式显示设备的投影装置是借由第一微振镜元件与第二微振镜元件的振动来分别控制光束在第一方向与第二方向上的扫描成像，因此可对第一微振镜元件与第二微振镜元件的扫描角度以及扫描频率进行控制，而可适当增加其扫描角度以及扫描频率，进而可降低画面的拖曳现象，并提升视场角的范围。并且，由于头戴式显示设备的投影装置是借由第一微振镜元件与第二微振镜元件的振动来分别与光瞳在第一方向与第二方向进行匹配，使光束可被汇聚在光瞳上，因此，也可借由中继光学元件组的光学参数的设计，来使得进入光瞳的光束的范围可以填满光瞳的尺寸。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A是本发明一实施例的一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。
图1B是图1A的头戴式显示设备的侧视示意图。
图2A是本发明一实施例的另一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。
图2B是图2A的头戴式显示设备的侧视示意图。
图3A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。
图3B是图3A的头戴式显示设备的侧视示意图。
图4A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。
图4B是图4A的头戴式显示设备的侧视示意图。
图5A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构部分透视示意图。
图5B是图5A的头戴式显示设备的侧视示意图。
图6A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。
图6B是图6A的头戴式显示设备的侧视示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A是本发明一实施例的一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。图1B是图1A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图1A与图1B，在本实施例中，头戴式显示设备10包括投影装置100以及光波导WG。进一步而言，投影装置100作为头戴式显示设备10的显示装置来使用，且头戴式显示设备10用于配置在使用者的至少一眼睛前方。投影装置100具有光瞳，其中投影装置100的光瞳为光波导WG的入光瞳。
具体而言，如图1A与图1B所示，投影装置100包括光源110、第一微振镜元件120、第二微振镜元件130以及中继光学元件组140。光源110用以提供光束。光源110例如为准直激光源，用以提供准直激光束。第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组140位于光束的传递路径上。第一微振镜元件120位于第二微振镜元件130与光源110之间。中继光学元件组140位于第二微振镜元件130与光瞳(即光波导WG)之间。此外，光波导WG位于上述光束的传递路径上，且具有相对的第一表面S1及第二表面S2，其中第一表面S1位于中继光学元件组140与第二表面S2之间，且投影装置100的光瞳位于光波导WG的第二表面S2上。应注意的是，本实施例中的光瞳指的是光束本身缩束至最小范围的位置，并非是指用来限制光束范围的实体光学元件。
在本实施例中，第一微振镜元件120以第一振角进行摆动，以使光束经由中继光学元件组140与光瞳在第一方向进行匹配，第二微振镜元件130以第二振角进行摆动，以使光束经由中继光学元件组140与光瞳在第二方向进行匹配。举例而言，在本实施例中，第一方向例如为X轴方向，第二方向例如为Y轴方向。
在本实施例中，第一微振镜元件120与第二微振镜元件130之间在第二方向上具有间距。并且，第一振角的角度大于第二振角的角度，第一微振镜元件120的面积小于第二微振镜元件130的面积。第一微振镜元件120的轮廓大致为圆形，其直径尺寸约为1毫米，第一振角的角度约为±12°。第二微振镜元件130的轮廓大致为椭圆形，且其长短轴尺寸分别约为2毫米与1毫米，其第二振角的角度约为±9°。
由于在光束的光路中须分别将经过第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的光束扫描至光瞳(即光波导WG的入光瞳，位于光波导WG的第二表面S2)上并进行尺寸的匹配，因此，当光瞳的直径尺寸为3毫米时，则表示经过第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的光束所需的放大倍率并不相同，而需经由中继光学元件组140来分别针对第一方向与第二方向的放大倍率进行调整。举例而言，以上述的数据为例，中继光学元件组140在第一方向的放大倍率(Magnification)为3，而在第二方向的放大倍率为1.341，才能使经过第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的光束能分别与光瞳在第一方向与第二方向进行匹配。
在本实施例中，中继光学元件组140对应于在第一参考平面上的第一平行光束具有第一轴等效焦距，对应于在第二参考平面上的第二平行光束具有第二轴等效焦距。具体而言，第一平行光束与第二平行光束为沿着中继光学元件组140的光轴O行进的假想光束。在本实施例中，光轴O同时位于第一参考平面与第二参考平面上，且第一参考平面与第二参考平面彼此正交。举例而言，在本实施例中，光轴O的方向例如为Z轴方向，第一参考平面上例如为XZ平面，第二参考平面上例如为YZ平面，如此，第一方向(X轴方向)在第一参考平面上会与光轴O正交，而第二方向(Y轴方向)在第二参考平面上也会与光轴O正交。
并且，由于经由第一微振镜元件120振动而传递的光束会经由中继光学元件组140而与光瞳在第一方向进行匹配，经由第二微振镜元件130振动而传递的光束会经由中继光学元件组140而与光瞳在第二方向进行匹配，因此，第一轴等效焦距的值即等于中继光学元件组140对于经过中继光学元件组140的光束在第一方向上成像时的等效焦距，而第二轴等效焦距的值即等于中继光学元件组140对于经过中继光学元件组140的光束在第二方向上成像时的等效焦距，在本实施例中，第一轴等效焦距的值与第二轴等效焦距的值不同，也就是说，中继光学元件组140是非对称的成像透镜组件。
进一步而言，如图1A与图1B所示，在本实施例中，中继光学元件组140包括第一中继光学元件141以及第二中继光学元件142，且第一中继光学元件141对应于第一平行光束具有第一焦距，对应于第二平行光束具有第二焦距，第二中继光学元件142对应于第一平行光束上具有第三焦距，对应于第二平行光束上具有第四焦距，且第一焦距、第二焦距、第三焦距与第四焦距满足：
Figure BDA0003114345450000061
其中，f1x为第一焦距，f1y为第二焦距，f2x为第三焦距，f2y为第四焦距。如此，借由中继光学元件组140的光学参数的设计，能够使经过第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的光束能分别与光瞳在第一方向与第二方向进行匹配。此外，中继光学元件组140所包括的第一中继光学元件141与第二中继光学元件142之间会形成中间像150。
如此一来，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组140被传递至头戴式显示设备10的投影装置100的光瞳时，即可被耦入头戴式显示设备10的光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像。并且，由于头戴式显示设备10的投影装置100是借由第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的振动来分别控制光束在第一方向与第二方向上的扫描成像，因此可对第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的扫描角度以及扫描频率进行控制，而可适当增加其扫描角度以及扫描频率，进而可降低画面的拖曳现象，并提升视场角的范围。并且，由于头戴式显示设备10的投影装置100是借由第一微振镜元件120与第二微振镜元件130的振动来分别与光瞳在第一方向与第二方向进行匹配，使光束可被汇聚在光瞳上，因此，也可借由中继光学元件组140的光学参数的设计，来使得进入光瞳的光束的范围可以填满光瞳的尺寸。此外，如图1B所示，在本实施例中，第二中继光学元件142至光瞳之间存在光程，如此一来，光束可在这区间进一步匀化，而提高光束的均匀度。
图2A是本发明一实施例的另一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。图2B是图2A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图2A与图2B，图2A与图2B的头戴式显示设备20及其所包含的投影装置200与图1A与图1B的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似，而差异如下所述。如图2A与图2B所示，在本实施例中，第一中继光学元件241为第一透镜群LG1，第二中继光学元件242为第二透镜群LG2。进一步而言，第一透镜群LG1或第二透镜群LG2可以是对称的透镜元件组或是非对称的透镜元件组，而投影装置200更可包括准直器160，准直器160位于光束的传递路径上，且位于光源110与第一微振镜元件120之间，以使光源110所提供的光束更为准直，以利于光束被导引至第一微振镜元件120，本发明不限于此。此外，中继光学元件组240所包括的第一中继光学元件241与第二中继光学元件242之间会形成中间像150。
如此一来，借由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组240的配置，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组240被传递至投影装置200的光瞳时，即可被耦入光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像，进而使头戴式显示设备20及其所包含的投影装置200也能达到与前述的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似的效果与优点，在此就不再赘述。
图3A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。图3B是图3A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图3A与图3B，图3A与图3B的头戴式显示设备30及其所包含的投影装置300与图1A与图1B的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似，而差异如下所述。如图3A与图3B所示，在本实施例中，第一中继光学元件341为曲面反射镜CR，第二中继光学元件342包括平面反射镜PR以及透镜元件LE，且曲面反射镜CR的反射面与平面反射镜PR的反射面彼此相向，而投影装置300更可包括准直器160，准直器160位于光束的传递路径上，且位于光源110与第一微振镜元件120之间，以使光源110所提供的光束更为准直，以利于光束被导引至第一微振镜元件120。
进一步而言，在本实施例中，曲面反射镜CR及透镜元件LE的表面轮廓可以是对称的光学面，也可以是非对称的光学面，其中曲面反射镜CR靠近第一微振镜元件120与第二微振镜元件130，透镜元件LE则靠近光波导WG。并且，在本实施例中，更进一步，平面反射镜PR设置在曲面反射镜CR与透镜元件LE的光路中途，如此，可使光路转折，进而可缩小光机体积，也可改善成像品质。此外，中继光学元件组340所包括的光学元件之间会形成中间像(图未绘示)。
如此一来，借由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组340的配置，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组340被传递至投影装置300的光瞳时，即可被耦入光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像，进而使头戴式显示设备30及其所包含的投影装置300也能达到与前述的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似的效果与优点，在此就不再赘述。
图4A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。图4B是图4A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图4A与图4B，图4A与图4B的头戴式显示设备40及其所包含的投影装置400与图1A与图1B的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似，而差异如下所述。如图4A与图4B所示，在本实施例中，中继光学元件组440为棱镜系统PL，棱镜系统PL为一体成形的棱镜元件，具有入光曲面IS、反射光学面RS以及出光曲面OS，上述光学面的轮廓可以是对称或非对称光学面，借由上述光学面的配置，光束可被汇聚在光瞳上。投影装置400更可包括准直器160，准直器160位于光束的传递路径上，且位于光源110与第一微振镜元件120之间，以使光源110所提供的光束更为准直，以利于光束被导引至第一微振镜元件120。此外，中继光学元件组440所包括的光学元件之间会形成中间像(图未绘示)。
如此一来，借由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组440的配置，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组440被传递至投影装置400的光瞳时，即可被耦入光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像，进而使头戴式显示设备40及其所包含的投影装置400也能达到与前述的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似的效果与优点，在此就不再赘述。
图5A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构部分透视示意图。图5B是图5A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图5A与图5B，图5A与图5B的头戴式显示设备50及其所包含的投影装置500与图1A与图1B的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似，而差异如下所述。如图5A与图5B所示，在本实施例中，第一中继光学元件541为第一曲面反射镜CR1，第二中继光学元件542为第二曲面反射镜CR2，且第一曲面反射镜CR1的反射面与第二曲面反射镜CR2的反射面彼此相向，且第一曲面反射镜CR1的反射面与第二曲面反射镜CR2的反射面的轮廓也可以是对称的或非对称的形式，而投影装置500更可包括准直器160，准直器160位于光束的传递路径上，且位于光源110与第一微振镜元件120之间，以使光源110所提供的光束更为准直，以利于光束被导引至第一微振镜元件120。在本实施例中，第二曲面反射镜CR2靠近第一微振镜元件120与第二微振镜元件130，第一曲面反射镜CR1则靠近光波导WG，但在光束传递的光路上，光束会先经过第一曲面反射镜CR1再经过第二曲面反射镜CR2。进一步而言，光源110所提供的光束通过准直器160之后被传递至第一微振镜元件120及第二微振镜元件130，接着光束被传递至第一曲面反射镜CR1而再被反射至第二曲面反射镜CR2，之后光束被第二曲面反射镜CR2反射而传递至光波导WG。此外，中继光学元件组540所包括的光学元件之间会形成中间像(图未绘示)。
如此一来，借由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组540的配置，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组540被传递至投影装置500的光瞳时，即可被耦入光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像，进而使头戴式显示设备50及其所包含的投影装置500也能达到与前述的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似的效果与优点，在此就不再赘述。
图6A是本发明一实施例的又一种头戴式显示设备的局部立体结构示意图。图6B是图6A的头戴式显示设备的侧视示意图。请参照图6A与图6B，图6A与图6B的头戴式显示设备60及其所包含的投影装置600与图1A与图1B的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似，而差异如下所述。如图6A与图6B所示，在本实施例中，第一中继光学元件641为透镜元件LE，第二中继光学元件642为曲面反射镜CR。在本实施例中，曲面反射镜CR及透镜元件LE的表面轮廓可以是对称的光学面，也可以是非对称的光学面，其中透镜元件LE靠近第一微振镜元件120与第二微振镜元件130，曲面反射镜CR则靠近光波导WG，而投影装置600更可包括准直器160，准直器160位于光束的传递路径上，且位于光源110与第一微振镜元件120之间，以使光源110所提供的光束更为准直，以利于光束被导引至第一微振镜元件120。此外，中继光学元件组640所包括的光学元件之间会形成中间像(图未绘示)。
如此一来，借由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组640的配置，当光束经由第一微振镜元件120、第二微振镜元件130、中继光学元件组640被传递至投影装置600的光瞳时，即可被耦入光波导WG中，再经由光波导WG被传递至人眼中而成像，进而使头戴式显示设备60及其所包含的投影装置600也能达到与前述的头戴式显示设备10及其所包含的投影装置100类似的效果与优点，在此就不再赘述。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，当光束经由第一微振镜元件、第二微振镜元件、中继光学元件组被传递至头戴式显示设备的投影装置的光瞳时，即可被耦入头戴式显示设备的光波导中，再经由光波导被传递至人眼中而成像。并且，由于头戴式显示设备的投影装置是借由第一微振镜元件与第二微振镜元件的振动来分别控制光束在第一方向与第二方向上的扫描成像，因此可对第一微振镜元件与第二微振镜元件的扫描角度以及扫描频率进行控制，而可适当增加其扫描角度以及扫描频率，进而可降低画面的拖曳现象，并提升视场角的范围。并且，由于头戴式显示设备的投影装置是借由第一微振镜元件与第二微振镜元件的振动来分别与光瞳在第一方向与第二方向进行匹配，使光束可被汇聚在光瞳上，因此，也可借由中继光学元件组的光学参数的设计，来使得进入光瞳的光束的范围可以填满光瞳的尺寸。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修改，都仍属本发明专利覆盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明
10、20、30、40、50、60：头戴式显示设备
100、200、300、400、500、600：投影装置
110：光源
120：第一微振镜元件
130：第二微振镜元件
140、240、340、440、540、640：中继光学元件组
141、241、341、441、541、641：第一中继光学元件
142、242、342、442、542、642：第二中继光学元件
150：中间像
160：准直器
CR：曲面反射镜
CR1：第一曲面反射镜
CR2：第二曲面反射镜
IS：入光曲面
LE：透镜元件
LG1：第一透镜群
LG2：第二透镜群
O：光轴
OS：出光曲面
PR：平面反射镜
PL：棱镜系统
RS：反射光学面
S1：第一表面
S2：第二表面
WG：光波导
X：轴
Y：轴
Z：轴。

Claims (11)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备包括投影装置以及光波导，
所述投影装置具有光瞳，且所述投影装置包括光源、第一微振镜元件、第二微振镜元件以及中继光学元件组，
所述光源用以提供光束；
所述第一微振镜元件位于所述光束的传递路径上；
所述第二微振镜元件位于所述光束的传递路径上，其中所述第一微振镜元件位于所述第二微振镜元件与所述光源之间；以及
所述中继光学元件组位于所述光束的传递路径上，并位于所述第二微振镜元件与所述光瞳之间，其中所述中继光学元件组对应于在第一参考平面上的第一平行光束具有第一轴等效焦距，对应于在第二参考平面上的第二平行光束具有第二轴等效焦距，所述第一平行光束与所述第二平行光束沿着所述中继光学元件组的光轴行进，所述光轴同时位于所述第一参考平面与所述第二参考平面上，且所述第一参考平面与所述第二参考平面彼此正交，且所述第一轴等效焦距的值与所述第二轴等效焦距的值不同；
所述光波导位于所述光束的传递路径上，且具有相对的第一表面及第二表面，其中所述第一表面位于所述中继光学元件组与所述第二表面之间，且所述光瞳位于所述第二表面上。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一微振镜元件以第一振角进行摆动，以使所述光束经由所述中继光学元件组与所述光瞳在第一方向进行匹配，所述第二微振镜元件以第二振角进行摆动，以使所述光束经由所述中继光学元件组与所述光瞳在第二方向进行匹配，且所述第一振角的角度大于第二振角的角度。
3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一微振镜元件与所述第二微振镜元件之间在所述第二方向上具有间距。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一微振镜元件的面积小于所述第二微振镜元件的面积。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述中继光学元件组包括第一中继光学元件以及第二中继光学元件，且所述第一中继光学元件对应于所述第一平行光束具有第一焦距，对应于所述第二平行光束具有第二焦距，所述第二中继光学元件对应于所述第一平行光束上具有第三焦距，对应于所述第二平行光束上具有第四焦距，且所述第一焦距、所述第二焦距、所述第三焦距与所述第四焦距满足：
Figure FDA0003114345440000021
其中，f1x为第一焦距，f1y为第二焦距，f2x为第三焦距，f2y为第四焦距。
6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第二中继光学元件至所述光瞳之间存在光程，以使所述光束经由所述中继光学元件组与所述光瞳匹配。
7.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一中继光学元件为第一透镜群，所述第二中继光学元件为第二透镜群。
8.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一中继光学元件为曲面反射镜，所述第二中继光学元件包括平面反射镜以及透镜元件，且所述曲面反射镜的反射面与所述平面反射镜的反射面彼此相向。
9.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一中继光学元件为第一曲面反射镜，所述第二中继光学元件为第二曲面反射镜，且所述第一曲面反射镜的反射面与所述第二曲面反射镜的反射面彼此相向。
10.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一中继光学元件为透镜元件，所述第二中继光学元件为曲面反射镜。
11.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述中继光学元件组为棱镜系统，所述棱镜系统具有入光曲面、反射光学面以及出光曲面。
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