CN104391376A - 一种头戴三维显示装置 - Google Patents

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桑新柱
陈志东
于迅博
颜玢玢
陈铎
王鹏
高鑫
苑金辉
王葵如
余重秀
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Beijing University of Posts and Telecommunications
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    • 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
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Abstract

本发明公开一种头戴三维显示装置，所述显示装置包括：背光源、显示器及镜片；所述背光源用于向所述显示器提供准平行光；所述显示器用于对所述背光源发出的准平行光进行调制并将调制后的光投射到所述镜片；所述镜片用于将所述调制后的光转变为平行光并将平行光投射到人眼。本发明的头戴三维显示装置通过单片非球面半反射镜片，实现单次反射增强现实效果并增大了视场角，本发明的头戴三维显示装置由于减少了额外的镜片，因此光学结构简单紧凑，提高了光能利用率与头戴显示器的便携性。

Description

一种头戴三维显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种基于单次反射的头戴三维显示装置。
背景技术
头戴显示，也称为近眼显示，佩戴头戴显示装置的用户能够看清近眼内容。头戴显示装置最初主要用于军事和科研领域，随着电子技术的普及与镜片制造技术的发展，头戴显示装置逐渐进入人们的生活。
现有的头戴显示装置有非透过式和透过式两种，其中，非透过式头戴显示装置利用透镜将距离人眼很近的显示器内容成像在人眼的聚焦范围内，使得人眼能够看清显示器上的内容；透过式头戴显示装置包括显示器、透镜、反射镜和半反射平面镜结构，通过两次反射实现近眼显示，显示过程如下：显示器发出的光线经过透镜折射后经过反射镜(包括球面反射镜或者非球面反射镜)反射，再经过半反射平面镜进入人眼，由于半反射镜同时又能透过外界的光线，因此人眼即能看到显示器的内容还能看到真实世界，从而实现增强现实的效果。
现有的透过式头戴显示装置由于采用了具有两次反射功能的反射镜和半反射平面镜结构，导致显示器的视场角较小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的透过式头戴显示装置由于采用了具有两次反射功能的反射镜和半反射平面镜结构，导致显示器的视场角较小的问题。
为此目的，本发明提供一种头戴三维显示装置，所述显示装置包括：背光源、显示器及镜片；
所述背光源用于向所述显示器提供准平行光；
所述显示器用于对所述背光源发出的准平行光进行调制并将调制后的光投射到所述镜片；
所述镜片用于将所述调制后的光转变为平行光并将平行光投射到人眼。
可选的，所述背光源包括点光源、透镜。
可选的，所述背光源包括点光源、凹面反射镜。
可选的，所述背光源包括点光源、楔形波导。
可选的，所述点光源为发光二极管LED或有机发光二极管OLED。
可选的，所述镜片为屈光镜片。
可选的，所述屈光镜片为非球面半反射镜片。
可选的，所述显示器为液晶显示器。
相比于现有技术，本发明的头戴三维显示装置通过单片非球面半反射镜片，实现单次反射增强现实效果并增大了视场角，本发明的头戴三维显示装置由于减少了额外的镜片，因此光学结构简单紧凑，提高了光能利用率与头戴显示器的便携性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了一种头戴三维显示装置结构图；
图2示出了一种背光源示意图；
图3示出了一种头戴三维显示装置结构图；
图4示出了一种背光源示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例公开一种头戴三维显示装置，所述显示装置包括：背光源、显示器1及镜片2；本实施例中，背光源包括点光源4和透镜5，点光源4为发光二极管LED或有机发光二极管OLED或其他点状发光器件；显示器1为液晶显示器或其他可以对颜色亮度进行调节的器件；镜片2为非球面半反射镜片。
如图2所示，背光源用于向显示器1提供准平行光，具体地，点光源4位于透镜5焦平面附近，点光源4发出的发散光经由透镜5变为准平行光。
在图1中，显示器1对背光源发出的准平行光进行调制并将调制后的光投射到镜片2；调制后的光经过镜片2的屈光之后转变为平行光并将平行光投射到人眼位置3。由于平行光在人眼的聚焦范围内，因此经过屈光后的像素能够被人眼清晰成像。
如图3所示，本实施例公开一种头戴三维显示装置，所述显示装置包括：背光源、显示器1及镜片2；本实施例中，背光源包括点光源4和楔形波导6，点光源4为发光二极管LED或有机发光二极管OLED；显示器1为液晶显示器；镜片2为非球面半反射镜片。
如图4所示，背光源用于向显示器1提供准平行光；具体地，点光源4发出的发散光在楔形波导6内全反射，楔形波导6另一面的出射光为准平行光。
在图3中，显示器1对背光源发出的准平行光进行调制并将调制后的光投射到镜片2；镜片2将调制后的光转变为平行光并将平行光投射到人眼位置3。
在具体应用中，背光源还可采用点光源加凹面反射镜等可以获得准平行光的结构方案。
上述实施例中的头戴三维显示装置可制作成框架式眼镜，眼镜镜框与头戴三维显示装置中的显示器及背光源集于一体。
上述实施例中的非球面半反射镜片前后两个面曲率相同，由于采用半反射镜，外界的光线能够透过镜片，与液晶显示器内容叠加后被人眼观看，从而实现增强现实的效果。
上述实施例中的头戴三维显示装置通过单片非球面半反射镜片，实现单次反射增强现实效果并增大了视场角，本发明的头戴三维显示装置由于减少了额外的镜片，因此光学结构简单紧凑，提高了光能利用率与头戴显示器的便携性。
由于现有技术中液晶显示器采用散射光源作为背光源，为了限制液晶显示器每个像素发光的发散角，上述实施例中的头戴三维显示装置的背光源提供的是准平行光，使液晶显示器每个像素发光的发散角减小。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种头戴三维显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：背光源、显示器及镜片；
所述背光源用于向所述显示器提供准平行光；
所述显示器用于对所述背光源发出的准平行光进行调制并将调制后的光投射到所述镜片；
所述镜片用于将所述调制后的光转变为平行光并将平行光投射到人眼。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括点光源、透镜。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括点光源、凹面反射镜。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述背光源包括点光源、楔形波导。
5.根据权利要求2～4任一项所述的显示装置，其特征在于，所述点光源为发光二极管LED或有机发光二极管OLED。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述镜片为屈光镜片。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述屈光镜片为非球面半反射镜片。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示器为液晶显示器。
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