CN102099725B - 头戴式显示器 - Google Patents

头戴式显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN102099725B
CN102099725B CN2009801282229A CN200980128222A CN102099725B CN 102099725 B CN102099725 B CN 102099725B CN 2009801282229 A CN2009801282229 A CN 2009801282229A CN 200980128222 A CN200980128222 A CN 200980128222A CN 102099725 B CN102099725 B CN 102099725B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
head mounted
mounted display
unit
image transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2009801282229A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102099725A (zh
Inventor
崔善明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Academy Industry Foundation of POSTECH
Original Assignee
Academy Industry Foundation of POSTECH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Academy Industry Foundation of POSTECH filed Critical Academy Industry Foundation of POSTECH
Publication of CN102099725A publication Critical patent/CN102099725A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102099725B publication Critical patent/CN102099725B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C1/00—Assemblies of lenses with bridges or browbars
    • G02C1/10—Special mounting grooves in the rim or on the lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0127—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the depth of field
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Abstract

提供了一种头戴式显示器，包括：眼镜主体、显示单元以及图像传送单元。所述眼镜主体面向使用者的眼球。所述显示单元设置在所述眼镜主体内，从而将图像投射到眼球。所述图像传送单元以与所述显示单元相距预定的距离的方式被设置在眼镜主体内，并且所述图像传送单元具有形成在其中的小孔，从而通过所述小孔将所述图像导引到眼球。由于不使用透镜，所以可以减小头戴式显示器的重量。由于晶状体的松弛和收缩对在视网膜上成像的不产生影响，所以不需要与使用者的视力相对应的额外装置，由此简化了结构。

Description

头戴式显示器
技术领域
本发明涉及一种显示器，更具体地，涉及一种使得使用者能够清楚地观看显示在诸如靠近使用者的眼睛设置的LCD(液晶显示器，Liquid CrystalDisplay)的显示器上的图像的头戴式显示器。
背景技术
随着显示装置的发展，成像装置的大小和重量在下降。这样的成像装置被称为头戴式显示器。一般来说，头戴式显示器被研制为一种用于虚拟现实(VR，virtual reality)系统等的戴在使用者头上的视觉显示器，并且被应用于越来越多的领域。头戴式显示器是这样一种装置，其使得使用者能够观看利用精密光学装置的诸如LCD或CRT(阴极射线管，Cathode Ray Tube)的显示装置所显示的图像。头戴式显示器应该便于佩戴和携带。因此，优选地，更多地降低头戴式显示器的大小和重量。
在这样的头戴式显示器中，由于屏幕位于距离使用者的眼睛非常近的位置，所以焦距应该很短。另外，需要非常精密的光学元件来防止眼睛感觉疲劳。目前进入市场的产品具有利用放大装置，诸如透镜，对具有高分辨率和小尺寸的显示装置的图像进行放大的结构，因此使得眼睛容易识别图像。
然而，由于透镜，这样的结构倾向于增加头戴式显示器的重量。另外，由于需要根据使用者视力的额外装置，也就是，根据视力或使用者的眼镜的透镜位置调节装置，所以可能使产品的重量增加，或引起不便。
因此，需要一种头戴式显示器，它使得使用者无需诸如透镜的任何额外装置而能够清楚地观看图像。
发明内容
技术问题
本发明提供一种头戴式显示器，它通过设置一种装置，该装置拦截显示器和使用者之间的图像而仅仅将显示器所产生的图像的光束中特定方向上的光束传送出去，而使得使用者能够清楚地观看显示器上显示图像。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种头戴式显示器，包括：眼镜主体、显示单元以及图像传送单元。所述眼镜主体面向使用者的眼球。所述显示单元被设置在所述眼镜主体内，从而将图像投射到眼球。所述图像传送单元以与所述显示单元相距预定的距离的方式被设置在眼镜主体内，并且所述图像传送单元具有形成在其中的小孔，从而通过所述小孔将所述图像导引到眼球上。
有益效果
在根据本发明的一个方面的头戴式显示器中，由于不使用透镜，所以可以减小头戴式显示器的重量。另外，由于晶状体的松弛和收缩对在视网膜上成像的不产生影响，所以不需要与使用者的视力相对应的额外装置，由此简化了结构。
附图说明
图1是示出头戴式显示器的一个例子的视图；
图2是示出在头戴式显示器中的图像显示方法的侧视图；
图3是示出头戴式显示器的另一个例子的视图；
图4是示出头戴式显示器的另一个例子的视图；
图5是示出头戴式显示器的另一个例子的视图；
图6是示出头戴式显示器的另一个例子的视图；
图7是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
具体实施方式
以下，将详细描述本发明。
图1是示出头戴式显示器的视图。
参考图1，头戴式显示器100包括眼镜主体110、显示单元120和图像传送单元130。
眼镜主体110与设置在使用者眼球前面的头戴式显示器的主体对应。眼镜主体110的形状没有特别限制。只要当佩戴时能被设置和固定在眼球的前面，眼镜主体110就可以采用任何形状。
显示单元120被设置在眼镜主体110内，并且用于将图像投射到使用者的眼球上。显示单元120可以被设置为用于左眼球和右眼球中的每个，或者可以被设置为用于左眼球和右眼球两者。显示单元120可以包括显示图像的任何图像显示器，诸如LCD(液晶显示器)、PDP(等离子显示板，Plasma DisplayPanel)、CRT(阴极射线管)和OLED(有机发光二极管，Organic Light EmittingDiode)。
图像传送单元130具有形成在其中从而传送来自显示单元120的图像的小孔131，图像传送单元130被设置在眼镜主体110内，眼球和显示单元120之间。图像传送单元130经由小孔131传送图像，以便将图像导引到眼球上，并且图像传送单元130除了小孔131以外的部分拦截图像的传送。在图中，单个小孔131形成在图像传送单元130的中心处，但是小孔131的数量可以是2个或更多，或者所述小孔可以形成在除了中心以外的位置。
可以根据显示单元120的屏幕尺寸、图像传送单元130和显示单元120之间的距离或者显示单元120和眼球之间的距离来确定小孔131的直径。只要其中形成有小孔131，对图像传送单元130的材料没有特别限制。也就是，当图像传送单元130由轻质材料形成时，可以实现头戴式显示器的重量和尺寸的减小。
图2是示出在头戴式显示器中的图像显示方法的侧视图。
参考图2，虚线表示从显示单元120的上端、下端和中心射出的光束中穿过小孔131的光束的路径。从显示单元120的所有位置射出的图像光束中只有具有特定路径的光束才经由形成在图像传送单元130中的小孔131穿过眼球200的晶状体210。由于具有穿过小孔131的路径的光束仅仅穿过晶状体210的特定部分，而不是其整个部分，因此用于聚焦光束的晶状体210的收缩和松弛对在视网膜上形成图像没有影响。当具有穿过小孔131的路径的光束的强度足以使视网膜感知到时，眼睛可以感知来自显示单元120的图像。以此方式，通过使用根据本发明的图像传送单元130，晶状体210的松弛和收缩对在视网膜上形成图像没有影响，并且因此不需要根据使用者视力的其它装置。由于可以减小显示单元120和眼球200之间的距离d，所以可以减小头戴式显示器的体积。
图3是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
参考图3，头戴式显示器100还包括调节显示单元120和图像传送单元130之间的距离x的距离调节单元140。
距离调节单元140与眼镜主体110和图像传送单元130连接。距离调节单元140用于通过使图像传送单元130根据使用者的意愿在与显示单元120保持平行的同时，靠近显示单元120或离开显示单元120，来移动图像传送单元130。通过调节显示单元120和图像传送单元130之间的距离，以便根据使用者的晶状体的大小传送图像，可以容易地调节视角。
图4是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
参考图4，头戴式显示器100包括显示单元120、图像传送单元130和凹透镜150。凹透镜150被设置在显示单元120和图像传送单元130之间，并且通过凹透镜150可以形成如图4所示的光路。因此，由于显示单元120可以位于更靠近图像传送单元130的位置，所以可以进一步减小头戴式显示器的大小。
图5是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
参考图5，头戴式显示器100包括显示单元120、图像传送单元130和凸透镜160。凸透镜160被设置在眼球200和图像传送单元130之间，并且用于将原来图像的上、下、左、右反转，从而不显示倒像，并且将所反转的图像导引到晶状体210上。凸透镜160可以形成图5所示的光路，并且因此可以使得使用者识别放大的图像。由于可以使头戴式显示器100和眼球200之间的距离进一步增加，因此可以防止眼睛受到伤害。
图6是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
参考图6，头戴式显示器300包括凸透镜160和显示单元310。通过两片相互垂直地重叠的具有厚度的梳状膜或具有厚度的多孔膜，显示单元310仅在垂直于其前表面的方向上射出从图像的点产生的光束。凸透镜160被设置在显示单元310和眼球200之间，并且通过将光路会聚到晶状体210上，使得使用者可以清楚地观看来自靠近该使用者的显示单元310的图像。
图7是示出头戴式显示器的另一个例子的视图。
参考图7，头戴式显示器400包括显示单元410。显示单元410将从输出图像的点射出的光束会聚到眼球200和显示单元410之间的位置上。
图8是示出显示单元的光学构造的框图。
参考图8，显示单元120包括：背光源121；图像生成装置125，其选择性地传送从背光源121射出的光束以形成图像；球面镜129；以及半反射镜(half mirror)127，所述半反射镜127使由图像生成装置125传送的光束朝向球面镜129反射，并且使球面镜129反射的光束传送到使用者的眼睛。显示单元120被设置在具有戴在人的头上的构造的眼镜主体110内，并且由球面镜129反射并由半反射镜127透射的光束经由窗口128传播到使用者的眼睛。
背光源121包括诸如荧光灯的作为发光元件的灯122，和设置在灯122的一个表面上以使得从灯122射出的光束沿同一方向的镜子123。图像生成装置125包括透射的液晶显示装置126，该透射的液晶显示装置126包括二维排列的像素并且以像素为单位被单独地驱动，以及设置在液晶显示装置126的后面和前面的偏光器对127a和127b。

Claims (7)

1.一种头戴式显示器，包括：
眼镜主体，所述眼镜主体面向使用者的眼球；
显示单元，所述显示单元被设置在所述眼镜主体内，并且将图像投射到眼球；以及
图像传送单元，所述图像传送单元以与所述显示单元相距预定的距离的方式被设置在所述眼镜主体内，其中，所述图像传送单元具有形成在其中的小孔，从而通过所述小孔将所述图像导引到眼球上。
2.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述小孔形成在所述图像传送单元的中心处。
3.根据权利要求1所述的头戴式显示器，其中，所述小孔的数量是一个或多个。
4.根据权利要求1所述的头戴式显示器，还包括距离调节单元，所述距离调节单元通过在所述图像传送单元与所述显示单元保持平行的同时，使得所述图像传送单元靠近所述显示单元或离开所述显示单元，来平滑地移动所述图像传送单元。
5.根据权利要求1所述的头戴式显示器，还包括凹透镜，所述凹透镜被设置在所述眼镜主体内，并且在所述图像传送单元与所述显示单元之间。
6.根据权利要求1所述的头戴式显示器，还包括凸透镜，所述凸透镜被设置在所述眼镜主体内，并且在所述图像传送单元与所述使用者的眼球之间。
7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，还包括凹透镜，所述凹透镜被设置在所述眼镜主体内，并且在所述图像传送单元与所述显示单元之间。
CN2009801282229A 2008-08-13 2009-08-10 头戴式显示器 Expired - Fee Related CN102099725B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080079212A KR100991281B1 (ko) 2008-08-13 2008-08-13 안경형 디스플레이 장치
KR10-2008-0079212 2008-08-13
PCT/KR2009/004436 WO2010018953A2 (en) 2008-08-13 2009-08-10 Head-mounted display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102099725A CN102099725A (zh) 2011-06-15
CN102099725B true CN102099725B (zh) 2012-10-03

Family

ID=41669448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801282229A Expired - Fee Related CN102099725B (zh) 2008-08-13 2009-08-10 头戴式显示器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20110122051A1 (zh)
EP (1) EP2311254A4 (zh)
JP (1) JP2011528814A (zh)
KR (1) KR100991281B1 (zh)
CN (1) CN102099725B (zh)
WO (1) WO2010018953A2 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107153270B (zh) * 2012-04-23 2019-11-22 北京蚁视昂维科技有限公司 小孔投射式近眼显示器
US9998687B2 (en) * 2012-09-12 2018-06-12 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Face mounted extreme environment thermal sensor system
WO2014077513A1 (ko) * 2012-11-16 2014-05-22 Ha Jeonghun 수렴형 필터부를 구비한 hmd
TW201443510A (zh) * 2013-05-14 2014-11-16 Wistron Corp 智慧眼鏡
CN104076515A (zh) * 2014-07-08 2014-10-01 刘书戬 一种便于屈光不正患者使用的头戴式显示器
TWI579590B (zh) * 2014-12-03 2017-04-21 An optical system for displaying motion information images and a display device thereof
CN105068251A (zh) * 2015-09-01 2015-11-18 上海科沁机电有限公司 一种嵌入式3d头盔显示器
CN106157900A (zh) * 2016-03-24 2016-11-23 翁志彬 液晶显示屏、展示虚拟现实图像的系统和头戴式显示设备
CN105652490B (zh) * 2016-03-25 2020-03-24 京东方科技集团股份有限公司 一种显示眼镜及其驱动方法
CN108919484A (zh) * 2018-06-22 2018-11-30 平行现实（杭州）科技有限公司 一种隐形眼镜式放大模组及近眼放大系统
CN114019680A (zh) * 2021-11-05 2022-02-08 苏州伯宇科技有限公司 一种用于ar眼镜的成像优化系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1440513A (zh) * 2000-06-05 2003-09-03 鲁姆斯有限公司 基片导引的光束扩展器
CN2724027Y (zh) * 2004-08-18 2005-09-07 晶奇光电股份有限公司 头戴式显示器
KR20070105655A (ko) * 2006-04-27 2007-10-31 (주)디오컴 안경형 모니터를 위한 레이저 프로젝션 디스플레이 장치

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3623250B2 (ja) * 1993-06-23 2005-02-23 オリンパス株式会社 映像表示装置
JPH0767055A (ja) * 1993-08-24 1995-03-10 Olympus Optical Co Ltd 光学装置
EP0644701B1 (en) * 1993-09-20 1999-12-01 Canon Kabushiki Kaisha Image taking and/or displaying system
JPH07121119A (ja) * 1993-10-26 1995-05-12 Olympus Optical Co Ltd 頭部装着型映像表示装置
JPH0843760A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Olympus Optical Co Ltd 眼球投影型映像表示装置
US5903395A (en) * 1994-08-31 1999-05-11 I-O Display Systems Llc Personal visual display system
TW275590B (en) * 1994-12-09 1996-05-11 Sega Enterprises Kk Head mounted display and system for use therefor
JP3034813B2 (ja) * 1997-02-18 2000-04-17 株式会社ディジタル・ビジョン・ラボラトリーズ 立体視的融合装置
EP1004052A4 (en) * 1997-08-11 2000-11-08 Telcordia Tech Inc APPARATUS AND METHOD FOR CREATING AND DISPLAYING VIRTUAL PLANAR IMAGES
JP4245750B2 (ja) * 1999-10-15 2009-04-02 オリンパス株式会社 立体観察装置
JP4573393B2 (ja) * 2000-01-06 2010-11-04 オリンパス株式会社 画像表示装置
DE10047237A1 (de) * 2000-09-23 2002-04-11 Physoptics Opto Electronic Gmb System zur Aufnahme des Netzhautreflexbildes
JP4751532B2 (ja) * 2001-07-03 2011-08-17 大日本印刷株式会社 光学系及びそれを用いた装置
WO2003079272A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-25 University Of Washington Materials and methods for simulating focal shifts in viewers using large depth of focus displays
EP1544666A4 (en) * 2002-09-24 2010-11-24 Kenji Nishi IMAGE DISPLAY UNIT AND OPTICAL PROJECTION SYSTEM
JP3785539B2 (ja) * 2002-11-01 2006-06-14 独立行政法人科学技術振興機構 広視域網膜投影型表示システム
HUP0203993A2 (hu) * 2002-11-19 2004-08-30 László Domján Binokuláris videoszemüveg optikai rendszere
KR100477684B1 (ko) * 2002-12-05 2005-03-21 삼성전자주식회사 머리장착형 표시장치
JP2005134867A (ja) * 2003-10-08 2005-05-26 Nikon Corp 画像表示装置
JP5036177B2 (ja) * 2005-12-12 2012-09-26 オリンパス株式会社 情報表示装置
JP4531002B2 (ja) * 2006-03-16 2010-08-25 三洋電機株式会社 映像付与装置
JP2008134619A (ja) * 2006-10-24 2008-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 光学ユニット及びヘッドマウント型表示装置
US20090322972A1 (en) * 2006-10-24 2009-12-31 Sanyo Electric Co., Ltd. Optical unit and head mounted display apparatus
KR101288231B1 (ko) * 2006-12-11 2013-07-24 엘지전자 주식회사 디스플레이 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1440513A (zh) * 2000-06-05 2003-09-03 鲁姆斯有限公司 基片导引的光束扩展器
CN2724027Y (zh) * 2004-08-18 2005-09-07 晶奇光电股份有限公司 头戴式显示器
KR20070105655A (ko) * 2006-04-27 2007-10-31 (주)디오컴 안경형 모니터를 위한 레이저 프로젝션 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100020565A (ko) 2010-02-23
EP2311254A4 (en) 2012-12-12
WO2010018953A2 (en) 2010-02-18
WO2010018953A3 (en) 2010-06-03
KR100991281B1 (ko) 2010-11-02
CN102099725A (zh) 2011-06-15
JP2011528814A (ja) 2011-11-24
US20110122051A1 (en) 2011-05-26
EP2311254A2 (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102099725B (zh) 头戴式显示器
CN108375840B (zh) 基于小型阵列图像源的光场显示单元及使用其的三维近眼显示装置
JP6797799B2 (ja) 湾曲した小レンズ配列を有する頭部装着型画像装置
US20200169719A1 (en) Three-dimensional display device and display method
WO2009066408A4 (en) Display device, display method and head-up display
US20090161225A1 (en) Head Mounting Virtual Display Apparatus
US20220146839A1 (en) Binocular type head mounted display system with adjustable interpupillary distance mechanism
US20130234930A1 (en) Scanning mirror laser and projector head-up display glasses
CN101661163A (zh) 增强现实系统的立体头盔显示器
CN103605211A (zh) 平板化无辅助立体显示装置及方法
Schowengerdt et al. 47.4: Invited Paper: 3D Displays using Scanning Laser Projection
CN109725462B (zh) 显示器件、显示设备以及显示器件的驱动方法
CN101424787B (zh) 半反射及折射光学效应组合光学应用的虚像显示装置
JP4945691B2 (ja) 表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイ
CN105738981A (zh) 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器
CN204479780U (zh) 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器
US10466481B2 (en) Electronic device
KR100440955B1 (ko) ２ｄ／３ｄ 겸용 디스플레이
TWI676048B (zh) 近眼顯示器結構
CN110174767B (zh) 一种超多视点近眼显示装置
CN101382662A (zh) 上下格式立体观屏镜
CN101329448A (zh) 一种透明眼镜电视
CN105589198A (zh) 一种头戴式显示器
CN115032788B (zh) 头戴装置
CN204479842U (zh) 一种头戴式显示器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121003

Termination date: 20140810

EXPY Termination of patent right or utility model