CN104635341B - 一种单图像源双目近眼显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单图像源双目近眼显示装置，包括透镜组、第一半透半反平面镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第二半透半反平面镜、第一凹面反射镜和第一快门，光线通过透镜组后，经第一半透半反平面镜反射至第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射至第二平面反射镜，经第二平面反射镜反射至第二半透半反平面镜，光线透过第二半透半反平面镜后到达第一凹面反射镜，经第一凹面反射镜反射至第二半透半反平面镜，然后经第二半透半反平面镜反射至第一快门；还包括第三平面反射镜、第三半透半反平面镜、第二凹面反射镜和第二快门。

Description

一种单图像源双目近眼显示装置
技术领域
本发明涉及图像显示技术领域，具体涉及一种单图像源双目近眼显示装置。
背景技术
近眼显示装置也称为头戴式显示器，应用于军事、科研、教育、训练、商业展览、医疗、娱乐等领域。随着虚拟现实技术和增强虚拟现实技术的快速发展，近眼显示装置的需求越来越高。近眼显示装置要长期戴在头部，应该便于佩戴和携带。因此对于显示器件的微型化、便携化和高性能的要求越来越突出。基于时序的快门式双目近眼显示装置，其显示屏分时显示左右图像，并通过同步信号发射器以及同步信号接收器控制液晶快门眼镜，使得显示屏显示左(右)眼图像时左(右)眼镜片透光而右(左)眼镜片不透光，其主要特点是要求显示器的帧频为普通显示器的两倍。
一般近眼显示装置多为单目式或两侧对称式双目(双图像源)，其不足在于：单目显示由于两眼接收到的图像不一致，容易造成视觉疲劳；而两侧对称式双目两侧分别独立包含一套显示系统，导致整个显示装置重量较重，且价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种单图像源双目近眼显示装置，克服现有技术单目式近眼显示装置容易造成视觉疲劳，两侧对称式双目近眼显示装置重量较重，且价格昂贵的缺陷。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种单图像源双目近眼显示装置，包括透镜组、第一半透半反平面镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第二半透半反平面镜、第一凹面反射镜和第一快门，光线通过所述透镜组后，经第一半透半反平面镜反射至第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射至第二平面反射镜，经第二平面反射镜反射至第二半透半反平面镜，所述光线透过第二半透半反平面镜后到达第一凹面反射镜，经第一凹面反射镜反射至第二半透半反平面镜，然后经第二半透半反平面镜反射至第一快门；
还包括第三平面反射镜、第三半透半反平面镜、第二凹面反射镜和第二快门，光线通过所述透镜组和第一半透半反平面镜后，经第三平面反射镜反射至第三半透半反平面镜，透过第三半透半反平面镜后到达第二凹面反射镜，经第二凹面反射镜反射至第三半透半反平面镜，然后经第三半透半反平面镜反射至第二快门。
根据本发明的具体实施例，第一快门和第二快门设为液晶快门。
根据本发明的具体实施例，所述透镜组包括一棱镜，所述棱镜之后设置有透镜和胶合镜。
根据本发明的具体实施例，调整瞳距时，第一半透半反平面镜和第一平面反射镜静止不动，将位于第一半透半反平面镜和第一平面反射镜两侧的第二平面反射镜、第二半透半反平面镜、第一凹面反射镜、第一快门为一组，第三平面反射镜、第三半透半反平面镜、第二凹面反射镜、第二快门为另一组，整体向内或者向外等距离移动。
根据本发明的具体实施例，第一凹面反射镜和第二凹面反射镜设为偶次非球面镜。
实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：(1)本发明单图像源双目近眼显示装置仅包含一个图像源，结构紧凑，重量轻，更有利于开发成头戴式设备；(2)本发明单图像源双目近眼显示装置既可作为普通双目显示装置，又可作为双目立体显示装置；(3)本发明单图像源双目近眼显示装置具有较大视场；(4)由于不同的使用者左右眼间距存在差异，本发明单图像源双目近眼显示装置通过调节第一半透半反平面镜、第三平面反射镜的距离，以及第一平面反射镜、第二平面反射镜的距离可以使光路整体左右移动，从而调节左右眼间距，以适应不同使用者；(5)本发明单图像源双目近眼显示装置能耗低、价格低，更有利于被大众接受。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1为本发明单图像源双目近眼显示装置示意图；
图2为本发明透镜组示意图；
图3为本发明模量传输函数MTF示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明单图像源双目近眼显示装置，包括透镜组11、第一半透半反平面镜12、第一平面反射镜13、第二平面反射镜14、第二半透半反平面镜15、第一凹面反射镜16和第一快门17，光线通过透镜组11后，经第一半透半反平面镜12反射至第一平面反射镜13，经第一平面反射镜13反射至第二平面反射镜14，经第二平面反射镜14反射至第二半透半反平面镜15，光线透过第二半透半反平面镜15后到达第一凹面反射镜16，经第一凹面反射镜16反射至第二半透半反平面镜15，然后经第二半透半反平面镜15反射至第一快门17；还包括第三平面反射镜18、第三半透半反平面镜19、第二凹面反射镜20和第二快门21，光线通过透镜组11和第一半透半反平面镜12后，经第三平面反射镜18反射至第三半透半反平面镜19，透过第三半透半反平面镜19后到达第二凹面反射镜20，经第二凹面反射镜20反射至第三半透半反平面镜19，然后经第三半透半反平面镜19反射至第二快门21。根据本发明的具体实施例，第一快门17和第二快门21设为液晶快门。调整瞳距时，第一半透半反平面镜12和第一平面反射镜13静止不动，将位于第一半透半反平面镜12和第一平面反射镜13两侧的第二平面反射镜14、第二半透半反平面镜15、第一凹面反射镜16、第一快门17为一组17，第三平面反射镜18、第三半透半反平面镜19、第二凹面反射镜20、第二快门21为另一组，整体向内或者向外等距离移动。
1.如图1所示，本发明提出单图像源双目近眼显示装置，能够实现近眼显示。包含照明装置的图像源10发出的光线，依次通过本装置的透镜组11、半透半反镜12、平面反射镜18、半透半反平面镜19、凹面反射镜20、半透半反镜19、液晶快门21到达观看者的左眼，包含照明装置的图像源10发出的光线，依次通过本装置的透镜组11、半透半反镜12、平面反射镜13、平面反射镜14、半透半反平面镜15、凹面反射镜16、半透半反镜15、液晶快门17到达观看者的右眼。其中左眼的视线22与右眼的视线23平行。
2.眼睛与装置其余部件之间距离大于10mm。
3.半透半反平面镜的一面镀有半透半反膜。
4.凹面反射镜凹面镀有全反射膜。
5.图像源10的类型包括带照明装置的LCD显示屏、数字微镜芯片DMD(DigitalMicromirror Devices)、液晶覆硅LCOS(liquid crystal on silicon)等。
6.调整瞳距时，第一半透半反平面镜12和第一平面反射镜13静止不动，将位于第一半透半反平面镜12和第一平面反射镜13两侧的第二平面反射镜14、第二半透半反平面镜15、第一凹面反射镜16、第一快门17为一组，第三平面反射镜18、第三半透半反平面镜19、第二凹面反射镜20、第二快门21为另一组，整体向内或者向外等距离移动，以适应不同使用者。
本发明具体实施例光路参数如表1所示。
表1
本发明光学系统参数如表2所示，可以看出本发明单图像源双目近眼显示装置具有良好的MTF和较小的畸变。
表2
参数 单位 数值 备注
焦距 mm -6.95mm 两次成像
视场角 ° 59.66 对角线视场角
畸变 ％ ＜1
MTF ％ 52 @93lp/mm
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种单图像源双目近眼显示装置，其特征在于：包括透镜组、第一半透半反平面镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第二半透半反平面镜、第一凹面反射镜和第一快门，光线通过所述透镜组后，经第一半透半反平面镜反射至第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射至第二平面反射镜，经第二平面反射镜反射至第二半透半反平面镜，所述光线透过第二半透半反平面镜后到达第一凹面反射镜，经第一凹面反射镜反射至第二半透半反平面镜，然后经第二半透半反平面镜反射至第一快门；
还包括第三平面反射镜、第三半透半反平面镜、第二凹面反射镜和第二快门，光线通过所述透镜组和第一半透半反平面镜后，经第三平面反射镜反射至第三半透半反平面镜，透过第三半透半反平面镜后到达第二凹面反射镜，经第二凹面反射镜反射至第三半透半反平面镜，然后经第三半透半反平面镜反射至第二快门；
调整瞳距时，第一半透半反平面镜和第一平面反射镜静止不动，将位于第一半透半反平面镜和第一平面反射镜两侧的第二平面反射镜、第二半透半反平面镜、第一凹面反射镜、第一快门为一组，第三平面反射镜、第三半透半反平面镜、第二凹面反射镜、第二快门为另一组，整体向内或者向外等距离移动。
2.根据权利要求1所述的单图像源双目近眼显示装置，其特征在于：第一快门和第二快门设为液晶快门。
3.根据权利要求1所述的单图像源双目近眼显示装置，其特征在于：所述透镜组包括一棱镜，所述棱镜之后设置有透镜和胶合镜。
4.根据权利要求1所述的单图像源双目近眼显示装置，其特征在于：第一凹面反射镜和第二凹面反射镜设为偶次非球面镜。
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