CN105589198A - 一种头戴式显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种头戴式显示器，包括：眼罩、目视放大光学系统、显示模块和镜架罩；其中，所述显示模块，进一步包括，左眼显示模块和右眼显示模块；左眼显示模块，用于显示左眼图像；右眼显示模块，用于显示右眼图像；让用户体验高清3D视觉效果。

Description

一种头戴式显示器

技术领域

本发明涉及戴在用户头部以提供虚拟图像的头戴式显示器，尤其涉及提供让用户体验高清3D视觉效果的虚拟图像的头戴式显示器。

背景技术

头戴式可视设备（HeadMountDisplay）头戴虚拟显示器的一种，又称眼镜式显示器、随身影院。是一种通俗的叫法，因为眼镜式显示器外形像眼镜，又可以为大屏幕显示音视频播放器的视频图像的，所以形象的称呼其为视频眼镜（videoglasses）。视频眼镜最初是军事上需求和应用于军事上的。目前的视频眼镜犹如当初大哥大手机所处的阶段和地位，未来在3C融合大发展的情况下其将获得非常迅猛的发展。

同时，随着科技的发展，3D技术也离大众越来越近，不仅电影院可以观看3D电影，连电视频道都具有了3D频道，当然观看3D电影都需要额外佩戴一个3D眼镜。虽然目前绝大多数的智能手机都支持3D视频、图像的播放，但是如果直接用手机作为观看3D视频的显示平台，由于手机的屏幕较小，3D效果不好，几乎没有人会戴着3D眼镜在智能手机上观看3D视频。并且，就现有市场上所出现的头戴立体观影设备，也基本上就是手机与头戴光学装置相结合的设备；由于显示屏幕以手机为载体，不仅手机显示屏本身像素有局限性，而且在3D分屏显示时，技术上所能达到的显示效果最大值的也仅是手机分辨率的一半，例如手机屏幕是1080P，所达到的分屏3D显示效果最大值也仅为540P，即用户的3D高清视频体验效果将大打折扣。同时，由于手机屏幕尺寸本身的局限性，手机在3D分屏显示16：9双画面时，必然手机屏幕的利用率比较低，手机中的双屏显示的影视画面也比较小，其也将直接导致3D观影过程中虚拟画面相对较小，沉浸感低等不足之处。

发明内容

本发明提供一种戴在用户头部以提供虚拟图像的头戴式显示器，尤其涉及提供让用户体验高清3D视觉效果的虚拟图像的头戴式显示器，通过独立双屏显示，且头戴光学装置与显示屏一体化结构图，让用户体验高清3D视觉效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种头戴式显示器，包括：眼罩、目视放大光学系统、显示模块和镜架罩；

其中，所述显示模块，进一步包括，左眼显示模块和右眼显示模块；

左眼显示模块，用于显示左眼图像；

右眼显示模块，用于显示右眼图像。

优选的，上述显示器中，

所述显示模块的尺寸，为预先设定；

所述显示模块的显示屏，包括但不限定于，液晶显示屏LCD、发光二级管显示屏LED和有机发光二级管显示屏OLED。

优选的，上述显示器中，

所述显示模块的尺寸的大小范围，进一步可以为0.4英寸至7英寸；

优选的，上述显示器中，

所述显示模块，进一步包括，显示控制单元；

所述显示控制单元，用于控制显示模块的屏幕显示。

优选的，上述显示器中，

所述目视放大光学系统包括左眼光学组件和右眼光学组件，每组光学组件为单片正焦透镜或多个透镜组成的正焦透镜组。

优选的，上述显示器中，

所述目视放大光学系统内的左眼光学组件和右眼光学组件之间设有距离调节机构，用于调节两光学组件之间的距离。

优选的，上述显示器中，

所述头头戴式显示器还包括屈光度调节器，所述屈光度调节器位于所述目视放大光学系统的近眼端。

优选的，上述显示器中，

所述目视放大光学系统连接有焦距调节机构，用于调节两光学组件的焦距。

本发明有益效果如下：

1、本发明头戴显示器，独立双屏显示，可以有效提高影片的显示效果，增强3D视觉体验。

2、由于本发明的头戴显示器，显示屏和头戴光学装置是一体化设计，与通常的3D头戴立体观影设备相比，设计轻巧，操作更加便捷，使用更加舒适。

3、本发明头戴显示器，结构简单，易于工业产业化。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明实施例一种头戴式显示器的结构示意图；

图2为图1爆炸图；

图3为本发明实施例一种头戴式显示器的光学原理图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例一种头戴式显示器结构的爆炸图；本实施例头戴式显示器包括眼罩1、目视放大光学系统2、镜架罩3、显示模块4，其中，眼罩1与镜架罩2一端连接，目视放大光学系统安装在镜架罩与眼罩连接位置处（镜架罩与眼罩连接位置处指镜架罩与眼罩连接位置附近，即目视放大光学系统可以是安装在镜架罩内，也可以是安装在眼罩上，或安装在二者的交集位置上）。

本发明一种头戴式显示器实施例的显示模块,进一步包括，左眼显示模块4L和右眼显示模块4R；所述左眼显示模块4L，用于显示左眼图像；所述右眼显示模块4R，用于显示右眼图像。所述显示模块的尺寸，为预先设定；所述显示模块的尺寸的大小范围，进一步可以为0.4英寸至7英寸之间；所述显示模块的显示屏，包括但不限定于，液晶显示屏LCD、发光二级管显示屏LED和有机发光二级管显示屏OLED。独立的显示模块，可以根据实际产品和影视播放或游戏等显示需求，屏幕定制时可设置为16：9、4：3等不同比例尺寸，提高屏幕的利用率；同时双屏独立显示，可以极好的契合了3D双图像显示要求，提高3D显示分辨率，能让用户体验到高清3D视觉效果；有效避免了单屏幕双图像显示而降低影视或游戏的显示像素，造成人眼所感受到的虚拟画面显示效果欠清，体验较差的后果。所述显示模块，进一步包括，显示控制单元；所述显示控制单元，用于控制显示模块的屏幕显示。

本发明实施例中，所述目视放大光学系统，包含两组光学组件，其分别是光学组件2L和光学组件2R，优选为两组结构相同的光学组件，每组光学组件为单片正焦透镜或多个透镜组成的正焦透镜组，即每组光学组件由一个正透镜，或多个正透镜组成的透镜组，或多个负透镜和正透镜组成的透镜组构成。光学组件的透镜组件可以为球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜、自由曲面透镜、弯月透镜、菲涅尔透镜等。例如：目视放大光学系统中的每组光学组件可以由一个弯月透镜和一个凸透镜组成。

光学组件2L对应的独立显示模块4L，光学组件2R对应的独立显示模块4R，二者之间是相对独立，无光线交互；即光学组件2L与独立显示模块4L为一个整体，光学组件2R与独立显示模块4R为一个整体；两个整体互相之间，光线均为独立，无交互存在。该整体的实现方式可以为光学组件2L与独立显示模块4L和光学组件2R与独立显示模块4R，各自均为一体制造；或在光学组件2L和2R与显示模块4L和4R各自的中间建立隔断板，进行光线隔断，以达到光线互不交互，提高视觉观赏效果。

优选的，本发明实施例一种头戴显示器还可以包括屈光度调节器（附图未示出），所述屈光度调节器安装于目视放大光学系统的近眼端，屈光度调节器可使屈光度在一定范围内可调节，以适应屈光度在此范围内的使用者在不佩戴眼镜的情况下可以正常的使用此头戴立体观影设备。

优选的，在所述目视放大光学系统内的两组光学组件之间，还可以设置一距离调节机构，该调节机构可以为齿轮机构，用于调节两光学组件之间的距离，以适应具有不同瞳距的使用者。要实现两组光学组件之间距离的调节，除了用距离调节机构外，还可以将两组光学组件均通过腰型孔卡固于镜架与眼罩连接位置处，这样就能手动调节两光学组件之间的距离，以适应具有不同瞳距的使用者。

优选的，所述目视放大光学系统还可以设计为连接有一焦距调节机构（附图未示出），用于调节两光学组件的焦距，以适应不同像素密度的视频经光学系统放大后的画质。在此方案实施时，所述目视放大光学系统内的两组光学组件可以各自连接一焦距调节机构，用以分别调节两个光学组件的焦距；也可以两组光学组件共连一个焦距调节机构实现联调。当每组光学组件由两个及以上的光学元件组成时，所述焦距调节机构可以为齿轮机构，齿轮齿调节机构将旋转运动转化为光学元件的直线运动，通过改变光学元件之间的距离来改变光学系统的焦距；而当每组光学组件仅由一个光学元件组成时，只有该光学元件具有焦距可调特性，才可以使用焦距调节机构来进行焦距调节，例如：液体透镜，焦距调节机构向液体透镜外加电压或通过机械力改变液体形状，实现焦距调节。由于焦距调节比较专业，本焦距调节机构可设计为档位调节，普通使用者按档位调节可好确保显示效果。

图3为本发明实施例一种头戴式显示器的光学原理图。为了更好的理解本发明实施例，首先，针对立体成像原理进行说明下：

人的视觉之所以能分辨远近，是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。

虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理，如果把同一图像，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，然后让两只眼睛一边一个，各自眼球看到自己一边的影像，透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。

图1中独立显示模块4L和4R的图像通过目视放大光学系统进入人的左眼和右眼；即人眼经目视放大光学系统后看到的是成像在人眼前方一定距离处的放大虚拟图像，可以享受到在影院观看影片的大屏高清3D的效果。

即头戴式显示器在单独的屏幕上显示左眼图像和右眼图像，以使得用户的眼睛可以通过合成两个屏幕来观看立体图像。左眼和右眼显示模块4L和4R上显示的图像经由目视放大光学系统变为放大的虚拟图像。当虚拟图像聚焦于左右眼的视网膜时，它们进入大脑作为单独的信息项，并且在大脑内组合为一个立体图像。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种头戴式显示器，包括：眼罩、目视放大光学系统、显示模块和镜架罩；

其中，所述显示模块，进一步包括，左眼显示模块和右眼显示模块；

左眼显示模块，用于显示左眼图像；

右眼显示模块，用于显示右眼图像。

2.如权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述显示模块的尺寸，为预先设定；

所述显示模块的显示屏，包括但不限定于，液晶显示屏LCD、发光二级管显示屏LED和有机发光二级管显示屏OLED。

3.如权利要求1或2所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述显示模块的尺寸的大小范围，进一步可以为0.4英寸至7英寸。

4.如权利要求1或2所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述显示模块，进一步包括，显示控制单元；

所述显示控制单元，用于控制显示模块的屏幕显示。

5.如权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述目视放大光学系统包括左眼光学组件和右眼光学组件，每组光学组件为单片正焦透镜或多个透镜组成的正焦透镜组。

6.如权利要求1或5所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述目视放大光学系统内的左眼光学组件和右眼光学组件之间设有距离调节机构，用于调节两光学组件之间的距离。

7.如权利要求1或5所述的头戴显示器，其特征在于：

所述头头戴式显示器还包括屈光度调节器，所述屈光度调节器位于所述目视放大光学系统的近眼端。

8.如权利要求1或5所述的头戴式显示器，其特征在于：

所述目视放大光学系统连接有焦距调节机构，用于调节两光学组件的焦距。