CN104391379B - 一种虚拟现实立体显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种虚拟现实立体显示器，包括固定装置、卡位带和镜像显示装置，所述镜像显示装置设置在固定装置内，所述固定装置与卡位带为可拆卸的活动连接，将卡位带环绕固定在人体头部眼睛上方位置，镜像显示装置置于人眼前方，实现立体显像；所述镜像显示装置包括放大镜、平面反射镜和液晶屏；所述液晶屏包括第一液晶屏和第二液晶屏，两个液晶屏之间的夹角为90°，两个液晶屏中心之间的距离为5.5cm~7cm；本发明通过两块液晶屏位置关系设计成90°垂直放置，两块屏中心点距离可以在5.5cm~7cm之间调节，以使双屏显示的图像能被人眼无遮挡观看，双屏画面错开叠加能增大视场角，给观众带来更大的画面感受。

Description

一种虚拟现实立体显示器
技术领域
本发明涉及一种虚拟现实立体显示器。
背景技术
头盔显示器（Head-Mounted Display,简称HMD）可以扩展科学三维可视化程度，增进人机交互体验。其根本原理是让左右两眼分别观看两幅近乎完全相同、仅拍摄角度稍有差异的立体图像，经过大脑处理生成立体感。3D电影实际上包含了两部电影，一部是对应左眼的左电影，一部是对应右眼的右电影，3D设备工作时左眼只能看到左电影画面，右眼只能看到右电影画面，经大脑合成即可欣赏到栩栩如生的立体电影。
此前市场上的头盔显示器结构复杂，大多是以小于1英寸的超小型显示器作为图像源，其制作工艺要求高，在低成本条件下很难做到高分辨率，且需要复杂的光学放大系统，导致效果好则成本高昂，效果差的无法满足市场需求。而2014年以后出现的头盔显示器以单屏为主，经放大之后像素点过于明显，大大降低了画质观感。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有头盔式显示器结构复杂、光学系统复杂及单屏方案效果不佳；针对目前存在的问题，本发明提供了一种结构简单，成本低而效果优异的虚拟现实立体显示器，该立体显示器可以采用头盔式，也可以采用便携式。
本发明的一种虚拟现实立体显示器，包括固定装置、卡位带和镜像显示装置，所述镜像显示装置设置在固定装置内，所述固定装置与卡位带为可拆卸的活动连接，将卡位带环绕固定在人体头部眼睛上方位置，镜像显示装置置于人眼前方，实现立体显像；
所述镜像显示装置包括放大镜、平面反射镜和液晶屏；所述液晶屏为长方形，所述液晶屏的尺寸为3英寸~7英寸，包括交错设置的第一液晶屏和第二液晶屏；所述第一液晶屏与第二液晶屏之间的夹角为90°，所述第一液晶屏与垂直方向的夹角为5°~35°，所述第一液晶屏中心与第二液晶屏中心之间的距离为5.5cm~7cm；所述第一液晶屏设置在固定装置的左下侧，所述第二液晶屏设置在固定装置的右上侧；所述平面反射镜设置在第二液晶屏下侧，与第二液晶屏之间的夹角为45°；通过平面反射镜的偏转，人眼透过固定在固定装置内的放大镜，观看立体的放大影像。
优选的，所述固定装置为头盔壳体，所述镜像显示装置固定设置在头盔壳体的内壁上。
优选的，所述固定装置为便携外壳，所述平面反射镜、第一液晶屏和第二液晶屏通过第一连接轴设置在便携外壳内；所述放大镜通过第二连接轴铰接在便携外壳上。
优选的，所述放大镜为两个，所述放大镜的镜片为单镜片或多镜片组合。
优选的，所述第一液晶屏和平面反射镜与第一连接轴活动连接，所述第二液晶屏与第一连接轴固定连接。
优选的，所述立体显示器还包括无线收发装置，所述无线收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器。
优选的，所述第一液晶屏与人眼之间设有偏转棱镜。
优选的，所述偏转棱镜为横截面是三角形的楔形。
优选的，所述卡位带为有弹性的绷带。
本发明优选实施例的有益效果如下：1、通过两块液晶屏位置关系设计成90°垂直放置，两块屏中心点距离可以在5.5cm~7cm之间调节，以使双屏显示的图像能被人眼无遮挡观看，双屏画面错开叠加能增大视场角，给观众带来更大的画面感受；2、本发明采用双屏方案视觉效果可以叠加，画质相比目前流行的单屏方案得到极大强化，单屏方案由于把屏幕一分为二，半个画面放大之后颗粒感极明显，画面显示比例变形，严重影响观感，整体效果大打折扣。双屏方案则是整屏放大，像素颗粒感受不明显，画面显示比例正常，整体效果极佳；4、本设计采用两块3英寸~7英寸显示屏配合光学系统，视角宽广，画面大、变形小，分辨率高，图像清晰稳定，色彩真实自然，立体效果强烈，且生产成本低廉，结构简单，在现有技术条件下能够迅速投产，加以推广普及；5、通过设置无线收发装置，不但能使显示器本身像平板手机一样使用，也能通过无线接收器接收来自电脑的高清视频信号，使该显示器作为电脑显示屏佩戴到人的头部，实现电脑显示屏画面的3D效果。
附图说明
图1为本发明的镜像显示装置的立体结构示意图；
图2为本发明的使用状态侧视结构示意图Ⅰ；
图3为本发明的使用状态侧视结构示意图Ⅱ；
图4为图3折叠状态结构示意图；
图5为本发明的使用状态侧视光路图；
图6为本发明的镜像显示装置的俯视结构示意图；
图中，1、第一液晶屏；2、第二液晶屏；3、平面反射镜；4、头盔壳体；5、放大镜；6、第一连接轴；7、第二连接轴；8、卡位带；9、便携外壳；10、卡位孔；11、卡位栓；12、偏转棱镜。
具体实施方式
实施例1
如图2所示，本发明的一种虚拟现实立体显示器，包括头盔壳体4、卡位带8和镜像显示装置，镜像显示装置固定设置在头盔壳体4内壁上，头盔壳体4与卡位带8为可拆卸的活动连接，头盔壳体4两侧设置有卡位栓11，卡位带8上设置有卡位孔10。使用时，将卡位带8环绕在人体头部眼睛上方位置，卡位带8为有弹性的绷带，可根据需要调整卡位带8的位置，将卡位孔10连接在卡位栓11上实现固定，镜像显示装置置于人眼前方，实现立体现像功能。
如图1和图2所示，镜像显示装置包括放大镜5、平面反射镜3和液晶屏，液晶屏为长方形，液晶屏的尺寸为3英寸~7英寸，包括第一液晶屏1和第二液晶屏2；第一液晶屏1与第二液晶屏2大小相同（大小不同也可以实现本发明）、交错设置，两个液晶屏之间的夹角为90°，第一液晶屏1中心与第二液晶屏2中心之间的距离为5.5cm~7cm，第一液晶屏1位于左眼的前方，第二液晶屏2位于右眼的前方，平面反射镜3置于两个液晶屏的中间位置，第一液晶屏1位于平面反射镜3的下方，第二液晶屏2位于平面反射镜3的上方（也可左右互换，第一液晶屏1在平面反射镜3的上方，第二液晶屏2在平面反射镜3的下方，均能实现本发明的功能）；通过平面反射镜3的偏转，人眼透过放大镜5，可以观看到立体效果优异的放大影像。其中，放大镜5的镜片可以采用单镜片，也可以采用多镜片组合，均能实现本发明的目的。图1中的液晶屏与平面反射镜虽为连轴，但在本实施例中是分开嵌入头盔内部的结构。
使用状态下，第一液晶屏1与垂直方向始终保持5°~35°的夹角，平面反射镜3与第二液晶屏2始终保持45°夹角。如图5所示，虚线为水平目光视线，箭头所指方向为实际目光视线，第一液晶屏1与垂直方向的角度为5°~35°，这样使观看者目光自然下垂，眼睛处于更加放松的状态，不易疲劳。
进一步的，本发明的虚拟现实立体显示器还包括无线收发装置，无线收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器，分别设置在头盔壳体4的内侧（图中未标出，无线收发装置由超小型电路集成，可放置于头盔壳体内任意位置）。目前采用线材传送到主板进行处理再将画面呈现到显示屏上，使用很不方便，本发明内置无线收发装置，可无线接收到电脑输出的视频信号，大大减少线材的限制。本发明既能充当普通的平板显示器使用，无论2D还是3D画面都能让人随时随地体验到IMAX影院的巨幕效果，也可以作为电脑显示屏佩戴到人的头部，实现电脑显示屏画面的3D效果。
进一步的，如图6所示，本发明的虚拟现实立体显示器还可以在人眼和第一液晶屏1之间设置横截面为三角形的楔形偏转棱镜12，使第一液晶屏1被平面反射镜3遮挡部分能够呈现到人眼中，即能够看到箭头位置所指的位置。
使用时，如图2所示，将卡位带8固定在头部眼睛偏上的位置，将第一液晶屏1、平面反射镜3和放大镜5调整到人眼前方合适的位置，通过设备播放立体视频，显示器内包含的左右两眼的两条独立的光路系统，第一液晶屏1和第二液晶屏2分别播放具有视觉差的左右两路立体视频画面，左眼只看到第一液晶屏1播放的左视频画面，右眼只看到第二液晶屏2播放的右路视频信号画面，从而产生立体视觉感受，这样透过放大镜5，就可以欣赏到立体效果优异的放大影像。
实施例2
如图3所示，本发明的一种虚拟现实立体显示器，包括便携外壳9、卡位带8和镜像显示装置，镜像显示装置通过第一连接轴6设置在便携外壳9内，便携外壳9与卡位带8为可拆卸的活动连接，便携外壳9两侧设置有卡位栓10，卡位带8上设置有卡位孔11。使用时，将卡位带8环绕在人体头部眼睛上方位置，卡位带8为有弹性的绷带，可根据需要调整卡位带8的位置，将卡位孔11连接在卡位栓10上实现固定，镜像显示装置置于人眼前方，实现立体显像功能。
如图1和图3所示，镜像显示装置包括放大镜5、平面反射镜3以及与平面反射镜3通过第一连接轴6相连的液晶屏，液晶屏为长方形，液晶屏的尺寸为3英寸~7英寸，包括第一液晶屏和第二液晶屏；第一液晶屏1与第二液晶屏2大小相同（大小不同也可以实现本发明）、交错设置，两个液晶屏之间的夹角为90°，第一液晶屏1中心与第二液晶屏2中心之间的距离为5.5cm~7cm，第一液晶屏1位于左眼的前方，第二液晶屏2位于右眼的前方，平面反射镜3置于两个液晶屏的中间位置，第一液晶屏1位于平面反射镜3的下方，第二液晶屏2位于平面反射镜3的上方（也可左右互换，第一液晶屏1在平面反射镜3的上方，第二液晶屏2在平面反射镜3的下方，均能实现本发明的功能）；通过平面反射镜3的偏转，人眼透过放大镜5，可以观看到立体效果优异的放大影像。其中，放大镜5的镜片可以采用单镜片，也可以采用多镜片组合，均能实现本发明的目的。
如图1和图3所示，第一液晶屏1和平面反射镜3与第一连接轴6活动连接，第二液晶屏2与第一连接轴6固定连接；如图4所示，第一液晶屏1和平面反射镜3在不用时，可向上折叠进入便携外壳9内，但不能向下转动。即在使用状态下，第一液晶屏1与垂直方向始终保持5°~35°的夹角，平面反射镜2与第二液晶屏2始终保持45°夹角。如图5所示，虚线为水平目光视线，箭头所指方向为实际目光视线，第一液晶屏1与垂直方向的角度为5°~35°，这样使观看者目光自然下垂，眼睛处于更加放松的状态，不易疲劳。
如图3所示，两个放大镜5通过第二连接轴7铰接在便携外壳9的两端，使用时，将其转下至眼睛的正前方。
进一步的，本发明的立体显示器还包括无线收发装置，无线收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器，分别设置在便携外壳9的内侧（图中未标出，无线收发装置由超小型电路集成，可放置于便携外壳内任意位置）。目前采用线材传送到主板进行处理再将画面呈现到显示屏上，使用很不方便，本发明内置无线收发装置，可无线接收到电脑输出的视频信号，大大减少线材的限制，本发明既能充当普通的平板显示器使用，无论2D还是3D画面都能让人随时随地体验到IMAX影院的巨幕效果，也可以作为电脑显示屏佩戴到人的头部，实现电脑显示屏画面的3D效果。
进一步的，如图6所示，本发明的虚拟现实立体显示器还可以在人眼和第一液晶屏1之间设置横截面为三角形的楔形偏转棱镜12，使第一液晶屏1被平面反射镜3遮挡部分能够呈现到人眼中，即能够看到箭头位置所指的位置。
使用时，如图3所示，将卡位带8固定在头部眼睛偏上的位置，将第一液晶屏1、平面反射镜3和放大镜5转下调整到人眼前方合适的位置，通过设备播放立体视频，显示器内包含的左右两眼的两条独立的光路系统，第一液晶屏1和第二液晶屏2分别播放具有视觉差的左右两路立体视频画面，左眼只看到第一液晶屏1播放的左视频画面，右眼只看到第二液晶屏2播放的右路视频信号画面，从而产生立体视觉感受，这样透过放大镜5，就可以欣赏到立体效果优异的放大影像；不用时，如图4所示，将第一液晶屏1、平面反射镜3和放大镜5折叠进便携外壳9内，将卡位带8取下，与便携外壳分离，方便储存携带，适合在各种场合都能随时随地体验IMAX巨幕影院效果。

Claims (9)

1.一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，包括固定装置、卡位带和镜像显示装置，所述镜像显示装置设置在固定装置内，所述固定装置与卡位带为可拆卸的活动连接，将卡位带环绕固定在人体头部眼睛上方位置，镜像显示装置置于人眼前方，实现立体显像；
所述镜像显示装置包括放大镜、平面反射镜和液晶屏；所述液晶屏为长方形，所述液晶屏的尺寸为3英寸~7英寸，包括交错设置的第一液晶屏和第二液晶屏；所述第一液晶屏与第二液晶屏之间的夹角为90°，所述第一液晶屏与垂直方向的夹角为5°~35°，所述第一液晶屏中心与第二液晶屏中心之间的距离为5.5cm~7cm；所述第一液晶屏设置在固定装置的左下侧，所述第二液晶屏设置在固定装置的右上侧；所述平面反射镜设置在第二液晶屏下侧，与第二液晶屏之间的夹角为45°；通过平面反射镜的偏转，人眼透过固定在固定装置内的放大镜，观看立体的放大影像。
2.根据权利要求1所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述固定装置为头盔壳体，所述镜像显示装置固定设置在头盔壳体的内壁上。
3.根据权利要求1所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述固定装置为便携外壳，所述平面反射镜、第一液晶屏和第二液晶屏通过第一连接轴设置在便携外壳内；所述放大镜通过第二连接轴铰接在便携外壳上。
4.根据权利要求3所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述放大镜为两个，所述放大镜的镜片为单镜片或多镜片组合。
5.根据权利要求3所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述第一液晶屏和平面反射镜与第一连接轴活动连接，所述第二液晶屏与第一连接轴固定连接。
6.根据权利要求1所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述立体显示器还包括无线收发装置，所述无线收发装置包括无线信号发射器和无线信号接收器。
7.根据权利要求1所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述第一液晶屏与人眼之间设有偏转棱镜。
8.根据权利要求7所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述偏转棱镜为横截面是三角形的楔形。
9.根据权利要求1所述一种虚拟现实立体显示器，其特征在于，所述卡位带为有弹性的绷带。
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