CN106773056A - 指示性调整光学系统的近眼显示装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指示性调整光学系统的近眼显示装置，所述近眼显示装置包括显示屏、光学镜片、调节装置，所述光学镜片与所述调节装置相连接，所述光学镜片可以在所述调节装置的带动下左右运动，所述近眼显示装置进一步包括遮光板，所述遮光板可拆卸安装在所述光学镜片上，所述遮光板的中央设置有透光区，所述透光区为矩形，所述遮光板安装在所述光学镜片上时可以随所述光学镜片一起运动。与现有技术相比，本发明采用遮光板和显示屏相互配合的方式，可以精确调整光学系统，保证光学系统可以完美显示。相对于需要通过电子设备测量瞳距再对光学系统进行调整的装置来说节省了大量的成本，有利于设备的生产制造以及推广。

Description

指示性调整光学系统的近眼显示装置和方法
技术领域
本发明涉及近眼显示装置领域，更具体地说，涉及一种指示性调整光学系统的近眼显示装置和方法。
背景技术
近眼显示装置包括可将图像直接投射到观察者眼中的头戴显示器(HMD)，这种近眼显示装置是目前虚拟现实(VR)或增强现实(AR)领域常用的装置。一般情况下，近眼显示装置的显示屏距离使用者的眼球不到十厘米，通过特殊的光学处理，近眼显示装置可以将图像清晰地投射在人的视网膜上，在用户眼前呈现出虚拟大幅面图像，由此用于虚拟现实或增强现实。
近眼显示装置在使用前必须经过瞳距测量和光学系统调整。当使用者的眼球位置或屈光系统与近眼显示装置的光学系统不能很好配合时(参见图1)，需要调整近眼显示装置的光学系统，使用户可以在眼中看到清晰的图像。现有技术的近眼显示装置多没有较好的瞳距调整功能，使用者在使用过程中仅凭感觉手动调整光学系统，不仅误差很大，而且使用很不方便。
发明内容
为了解决当前近眼显示装置没有较好的瞳距调整功能的缺陷，本发明提供一种指示性调整光学系统的近眼显示装置和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种指示性调整光学系统的近眼显示装置，所述近眼显示装置包括显示屏、光学镜片、调节装置，所述光学镜片与所述调节装置相连接，所述光学镜片可以在所述调节装置的带动下左右运动，所述近眼显示装置进一步包括遮光板，所述遮光板可拆卸安装在所述光学镜片上，所述遮光板的中央设置有透光区，所述透光区为矩形，所述遮光板安装在所述光学镜片上时可以随所述光学镜片一起运动。
优选地，所述光学镜片的周围设置有插槽，所述遮光板为圆形，所述遮光板上设置有固定装置，所述固定装置可以插入所述插槽将遮光板固定在所述光学镜片的外部。
优选地，所述透光区上覆盖有透明的保护膜，当所述遮光板安装在所述光学镜片上时所述显示屏发射的光线可以通过所述透光区的所述保护膜透射到外部空间。
优选地，所述调节装置包括调节滚轮和齿轮装置，调节所述滚轮可以控制所述齿轮装置带动所述光学镜片运动。
优选地，所述近眼显示装置为虚拟现实头盔。
提供一种调整光学系统的方法，包括以下步骤：
S1：所述显示屏播放测试图像；
S2：佩戴所述近眼显示装置并手动调节所述调节装置，当调整到可以持续观察到对应标记图像时停止调整。
优选地，所述显示屏包括显示区域，所述显示区域可以在所述显示屏上移动，所述显示区域可以和所述光学镜片同步移动，所述光学镜片的几何中心和所述显示区域的中心的连线始终垂直于所述显示屏。
优选地，所述测试图像在显示区域的中心位置显示一个绿色靶心，在所述显示屏的中心水平线上靶心的左侧显示朝向右边的绿色箭头，靶心的右侧显示朝向左边的绿色箭头，所述显示区域的其他位置不发光。
优选地，佩戴所述近眼显示装置并按照视野中箭头的指示手动调节所述调节装置，当调整到可以持续观察到绿色靶心时停止调整。
优选地，当所述显示区域中心、所述光学镜片中心和使用者瞳孔处于一条直线上时，使用者可以看到绿色靶心，可认为光学系统调节达到满意的精确度。
与现有技术相比，本发明采用遮光板和显示屏相互配合的方式，可以精确调整光学系统，保证光学系统可以完美显示。相对于需要通过电子设备测量瞳距再对光学系统进行调整的装置来说节省了大量的成本，有利于设备的生产制造以及推广。遮光板的中心设置为矩形，可以方便观察箭头的指示方向。通过在遮光板的中心设置透光区可以使显示区域中心的光线垂直出射，保证测量的精确性。在未使用时，遮光板扣合在光学镜片上，起到保护光学镜片的作用，遮光板和保护膜将光学镜片密闭起来，起到防止灰尘损害的作用。在光学镜片周围设置插槽方便固定遮光板。使用者通过滚轮来对齿轮装置进行调节，方便易行。通过显示屏播放测试图像可以在调节到较好效果时对调整者进行提示。显示屏上设置可以移动的显示区域可以保证在光学镜片移动的时候显示区域的中心始终正对光学镜片的中心。在显示区域的中心显示一个靶心有助于识别标记点，在其周围显示绿色箭头可以方便使用者根据箭头指示方向调整光学系统。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术近眼显示装置结构示意图；
图2是本发明近眼显示装置结构示意图；
图3是本发明近眼显示装置未安装遮光板结构示意图；
图4是本发明近眼显示装置安装了遮光板的结构示意图之一；
图5是本发明近眼显示装置安装了遮光板的结构示意图之二；
图6是本发明显示屏和显示区域示意图；
图7是本发明显示屏显示图像示意图。
具体实施方式
为了解决当前近眼显示装置没有瞳距检测功能和自动调整功能的缺陷，本发明提供一种指示性调整光学系统的近眼显示装置和方法。
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参阅图2—图3，本发明包括近眼显示装置100，近眼显示装置100可以是虚拟现实头盔。近眼显示装置100包括显示屏10、光学镜片20、调节装置30，调节装置30包括调节滚轮31和齿轮装置32，齿轮装置32与光学镜片20相连接，光学镜片20可以在齿轮装置32的带动下左右运动。在使用时，调整调节滚轮31即可使齿轮装置32带动光学镜片20左右运动。近眼显示装置100进一步包括遮光板21，遮光板21呈圆形，遮光板21开拆卸地安装在光学镜片20的外围遮住光学镜片20，在遮光板21的中央设置有透光区212，透光区212呈矩形，透光区212上覆盖有透明的保护膜2121，遮光板21在遮挡光线时光线可以从透光区212的保护膜2121透射出来。遮光板21上进一步设置有固定装置211，用于固定遮光板21。在光学镜片20的外围设置有插槽201，固定装置211可以插入插槽201进行固定。在未使用时，遮光板21扣合在光学镜片20上，起到保护光学镜片20的作用，遮光板21和保护膜2121将光学镜片20密闭起来，起到防止灰尘损害的作用。
请参阅图4-图5，遮光板扣合在光学镜片20上，固定装置211插进插槽201进行固定。固定装置211具有一定的长度，可以保证安装和拆卸过程中始终不与光学镜片20接触，防止对光学镜片20造成损伤。当遮光板21固定在光学镜片20的外围时，显示屏10发射的光线仅能通过透光区212透射出来被观察到。当两个光学镜片20各自的几何中心的连线距离与和人眼的瞳距不相等时，可以通过调整调节装置31来调节光学镜片20的左右位置，遮光板21可以随光学镜片20一起运动。
请参阅图6—图7，当光学镜片20由于使用者的调整左右移动时，显示屏10的显示区域101可以和光学镜片20同步移动，显示区域101在显示屏10上移动以保证光学镜片20的几何中心和显示区域101的显示中心的连线始终垂直于显示屏10。这样，在使用者调节光学镜片20的过程中，显示区域101在显示屏10上同步移动，当调整过程中两个光学镜片20各自的几何中心的连线距离与和人眼的瞳距相等时，显示中心、光学镜片20的几何中心和人眼的瞳孔恰好处于一条直线上，达到完美光学的要求，此时显示效果最佳。在调节过程中，显示屏10的显示中心显示绿色靶心，在显示屏10的中心水平线上，绿色靶心的左侧显示朝向右边的绿色箭头，绿色靶心的右侧显示朝向左边的绿色箭头，对绿色靶心的位置进行提示，其他位置不发光。当显示区域101与光学镜片20的几何中心的连线不通过人眼瞳孔时，使用者可以通过矩形的透光区观察到绿色的箭头，可以按照箭头的指向来调整光学系统；当调整过程中显示区域101中心、光学镜片20的几何中心和人眼的瞳孔处于一条直线上时，显示中心发射的绿色靶心的光线可以通过透光区212到达人眼。使用者看到绿色靶心即可知道此时光学系统调节达到满意的精确度，即可停止调节，取下遮光板21正常使用近眼显示装置100。使用绿光作为标记光线一方面是因为绿色光线在黑暗背景下比较清晰和明显，另一方面绿光对人眼没有较强的刺激，也避免了对人的视觉系统造成损伤。
在调节开始时，显示屏10播放测试图像，显示屏10的显示中心显示绿色靶心，在显示屏10的中心水平线上，绿色靶心的左侧显示朝向右边的绿色箭头，绿色靶心的右侧显示朝向左边的绿色箭头。使用者佩戴近眼显示装置100，调整调节装置31来调节光学镜片20的左右位置，按照绿色箭头的指示调整，直到看到绿色的靶心为止。当视野中可以持续看到绿色的靶心时，可认为此时光学系统的调节达到满意的精确度，可以停止调整光学系统，将近眼显示装置100摘下，并取下遮光板21即可正常使用。此时显示中心、光学镜片20的几何中心和人眼的瞳孔处于一条直线上，显示效果最佳。
与现有技术相比，本发明采用遮光板21和显示屏10相互配合的方式，可以精确调整光学系统，保证光学系统可以完美显示。相对于需要通过电子设备测量瞳距再对光学系统进行调整的装置来说节省了大量的成本，有利于设备的生产制造以及推广。遮光板21的中心设置为矩形，可以方便观察箭头的指示方向。通过在遮光板21的中心设置透光区212可以使显示区域101中心的光线垂直出射，保证测量的精确性。在未使用时，遮光板21扣合在光学镜片20上，起到保护光学镜片20的作用，遮光板21和保护膜2121将光学镜片20密闭起来，起到防止灰尘损害的作用。在光学镜片20周围设置插槽方便固定遮光板21。使用者通过滚轮31来对齿轮装置32进行调节，方便易行。通过显示屏10播放测试图像可以在调节到较好效果时对调整者进行提示。显示屏10上设置可以移动的显示区域101可以保证在光学镜片20移动的时候显示区域101的中心始终正对光学镜片20的中心。在显示区域101的中心显示一个靶心有助于识别标记点，在其周围显示绿色箭头可以方便使用者根据箭头指示方向调整光学系统。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种指示性调整光学系统的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置包括显示屏、光学镜片、调节装置，所述光学镜片与所述调节装置相连接，所述光学镜片可以在所述调节装置的带动下左右运动，所述近眼显示装置进一步包括遮光板，所述遮光板可拆卸安装在所述光学镜片上，所述遮光板的中央设置有透光区，所述透光区为矩形，所述遮光板安装在所述光学镜片上时可以随所述光学镜片一起运动。
2.根据权利要求1所述的指示性调整光学系统的近眼显示装置，其特征在于，所述光学镜片的周围设置有插槽，所述遮光板为圆形，所述遮光板上设置有固定装置，所述固定装置可以插入所述插槽将遮光板固定在所述光学镜片的外部。
3.根据权利要求2所述的指示性调整光学系统的近眼显示装置，其特征在于，所述透光区上覆盖有透明的保护膜，当所述遮光板安装在所述光学镜片上时所述显示屏发射的光线可以通过所述透光区的所述保护膜透射到外部空间。
4.根据权利要求2所述的指示性调整光学系统的近眼显示装置，其特征在于，所述调节装置包括调节滚轮和齿轮装置，调节所述滚轮可以控制所述齿轮装置带动所述光学镜片运动。
5.根据权利要求1—4任一项所述的指示性调整光学系统的近眼显示装置，其特征在于，所述近眼显示装置为虚拟现实头盔。
6.一种根据权利要求1所述的指示性调整光学系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：所述显示屏播放测试图像；
S2：佩戴所述近眼显示装置并手动调节所述调节装置，当调整到可以持续观察到对应标记图像时停止调整。
7.根据权利要求6所述的指示性调整光学系统的方法，其特征在于，所述显示屏包括显示区域，所述显示区域可以在所述显示屏上移动，所述显示区域可以和所述光学镜片同步移动，所述光学镜片的几何中心和所述显示区域的中心的连线始终垂直于所述显示屏。
8.根据权利要求7所述的指示性调整光学系统的方法，其特征在于，所述测试图像在显示区域的中心位置显示一个绿色靶心，在所述显示屏的中心水平线上靶心的左侧显示朝向右边的绿色箭头，靶心的右侧显示朝向左边的绿色箭头，所述显示区域的其他位置不发光。
9.根据权利要求8所述的指示性调整光学系统的方法，其特征在于，佩戴所述近眼显示装置并按照视野中箭头的指示手动调节所述调节装置，当调整到可以持续观察到绿色靶心时停止调整。
10.根据权利要求9所述的指示性调整光学系统的方法，其特征在于，当所述显示区域中心、所述光学镜片中心和使用者瞳孔处于一条直线上时，使用者可以看到绿色靶心，可认为光学系统调节达到满意的精确度。
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