CN107300767A - 头戴式可视设备 - Google Patents
头戴式可视设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107300767A CN107300767A CN201610230432.0A CN201610230432A CN107300767A CN 107300767 A CN107300767 A CN 107300767A CN 201610230432 A CN201610230432 A CN 201610230432A CN 107300767 A CN107300767 A CN 107300767A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- light
- wear
- display
- visual device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 69
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 15
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 15
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 14
- 230000004379 myopia Effects 0.000 claims description 14
- 208000001491 myopia Diseases 0.000 claims description 14
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 230000011514 reflex Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 abstract description 11
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 28
- 230000004305 hyperopia Effects 0.000 description 9
- 201000006318 hyperopia Diseases 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
Abstract
本发明提供了一种头戴式可视设备，其中，所述头戴式可视设备包括：LCOS显示器，用于反射式成像；光源，与所述LCOS显示器并排设置，用于向所述LCOS显示器提供反射式成像所需的光能；光学组件，与所述LCOS显示器和所述光源平行设置，用于将所述光源的光线反射到所述LCOS显示器的表面，并将所述LCOS显示器的显示图像传送到人眼。本发明可以使头戴式可视设备适用于不同视力的人群，提高用户体验度。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种头戴式显示系统，具体来说就是一种头戴式可视设备(HMD)。
背景技术
头戴式显示器(HMD，也称为头戴式可视设备)是把二维图像直接反射到观看者的眼睛里，具体就是通过一组光学系统(主要是精密光学透镜)放大超微显示屏上的图像，将影像投射于视网膜上，进而将大屏幕图像呈现在观看者眼中，形象点说就是拿放大镜看物体呈现出放大的虚拟物体图像。图像可以直接通过发光二极管(LCD)、主动式矩阵液晶显示器(AMLED)有机发光二极管(OLED)或液晶附硅(LCOS)获得，也可以通过光纤等传导方式间接获得。显示系统通过准直透镜成像在无穷远处，然后通过反射面把图像反射进人的眼睛里。
由于头戴式可视设备像眼镜一样佩戴在用户头部，因此要求光学系统的总体体积要小、重量要轻。LCOS(即液晶附硅，也叫硅基液晶)是一种基于反射模式、尺寸非常小的矩阵液晶显示装置，由于LCOS尺寸小、分辨率高、重量轻，因此成为头戴式可视设备的优选显示器。然而，LCOS自身不能发光，需要额外的光源照射到LCOS上面，经过LCOS反射之后才能形成图像，如何配置额外光源以便在头戴式可视设备使用LCOS微型芯片，从而减小头戴式可视设备的体积，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
此外，由于头戴式可视设备用户的视力千差万别，有视力正常人群、有近视眼人群、有远视眼人群，而且近视眼人群和远视眼人群的近视程度及远视程度也各不相同，而现有头戴式可视设备仅适用于视力正常的人群，对于近视眼人群和远视眼人群则需要用户额外再佩戴一幅眼镜才能正常使用现有头戴式可视设备，给用户使用带来不便，因此，如何设计出适合于不同视力用户的头戴式可视设备也是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题就是提供一种头戴式可视设备，解决了现有头戴式可视设备不能有效利用LCOS显示器造成设备体积庞大，且不能适用于视力欠佳人群的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的一个具体实施方式提供一种头戴式可视设备，包括：LCOS显示器，用于反射式成像；光源，与所述LCOS显示器并排设置，用于向所述LCOS显示器提供反射式成像所需的光能；光学组件，与所述LCOS显示器和所述光源平行设置，用于将所述光源的光线反射到所述LCOS显示器的表面，并将所述LCOS显示器的显示图像传送到人眼。
根据本发明的上述具体实施方式，可以得知头戴式可视设备至少具有以下有益效果或特点：利用两个角度垂直的面(一个为反射面、一个为偏振分光面)，将光源发出的光反射到LCOS显示器表面，从而实现头戴式可视设备对LCOS显示器的使用，极大降低了头戴式可视设备的整体体积；同时将用于调节屈光度的透镜组整合到光学系统中，通过调节透镜组的屈光度，从而使头戴式可视设备适用于不同视力的人群，提高用户体验度；另外，通过设置补偿透镜，保证观看者看到的外界现实图像不变形，增强了头戴式可视设备的实用性。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例一的结构图；
图2为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例二的结构图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例三的结构图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例四的结构图。
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明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。
图1为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例一的结构图，如图1所示，利用光学组件的两个面(一个为全反射面、一个为偏振分光面)，将光源发出的光反射到LCOS显示器表面，从而实现头戴式可视设备对LCOS显示器的使用，极大降低了头戴式可视设备的整体体积；然后利用光学组件将LCOS显示器的虚拟图像经过反射和准直放大处理，最终到达观看者的眼睛，通过调节透镜的屈光度，可以使头戴式可视设备适用于不同视力的人群。
该附图所示的具体实施例中，所述头戴式可视设备包括LCOS显示器10、光源20、光学组件30，其中，LCOS显示器10用于反射式成像；光源20与所述LCOS显示器10并排设置，光源20用于向所述LCOS显示器10提供反射式成像所需的光能，本发明的具体实施例中，所述光源20可以为LED灯或者汞灯；光学组件30与所述LCOS显示器10和所述光源20平行设置，光学组件30用于将所述光源20的光线反射到所述LCOS显示器10的表面，并将所述LCOS显示器10的显示图像传送到人眼。
参见图1，LCOS显示器10和光源20并排设置，利用两个相互垂直的平面(一个为全反射面、一个为偏振分光面)将光源20发出的光反射到LCOS显示器10，具体来说，利用全反射面将光源20发出的光反射到偏振分光面，光源20发出的光的P偏振光通过偏振分光面直射出去，光源20发出的光的S偏振光被偏振分光面反射到LCOS显示器10，从而照亮LCOS显示器10，最终利用光学组件30将LCOS显示器10的虚拟图像传送到观看者眼睛。
请再次参见图1，所述光学组件30包括第一直角棱镜301、第二直角棱镜302、第三直角棱镜303、第四直角棱镜304、1/2波片305、第五直角棱镜306、梯形棱镜307、屈光度调节透镜组308，其中，第二直角棱镜302设置在所述光源20的传输光路上，第二直角棱镜302与所述第一直角棱镜301的接触面为全反射面，所述全反射面用于反射所述光源20发出的光；第三直角棱镜303与所述第二直角棱镜302紧贴设置；第四直角棱镜304设置在所述LCOS显示器10的传输光路上，第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303的接触面为第一偏振分光面，所述第一偏振分光面用于反射所述光源20发出的S偏振光；1/2波片305与所述第四直角棱镜304紧贴设置，1/2波片305用于将所述LCOS显示器10发出的P偏振光转换成S偏振光；第五直角棱镜306与所述1/2波片305紧贴设置；梯形棱镜307与所述第五直角棱镜306的接触面为第二偏振分光面，所述第二偏振分光面用于反射所述1/2波片305传输的S偏振光；屈光度调节透镜组308倾斜设置于所述第二偏振分光面反射的S偏振光方向上且不遮挡人眼水平视线，屈光度调节透镜组308用于准直放大所述第二偏振分光面反射的S偏振光，并将所述第二偏振分光面反射的S偏振光转换成P偏振光穿过所述第二偏振分光面到达人眼，简言之，即用于准直放大来自所述LCOS显示器10的显示图像。屈光度调节透镜组308倾斜设置在第五直角棱镜306上，且与用户水平视线方向错开，不会对用户水平视线产生影响，不影响用户通过第五直角棱镜306和梯形棱镜307正常观看外界现实图像，从而提高了用户体验度。
本发明的一个具体实施例中，所述屈光度调节透镜组308具体包括1/4波片3081、透镜3082，其中，1/4波片3081设置在所述第二偏振分光面反射的S偏振光方向上，1/4波片3081用于调整所述第二偏振分光面反射的S偏振光的偏振方向，也就是1/4波片3081用于调整来自所述LCOS显示器10的显示图像的偏振方向；透镜3082在远离所述1/4波片3081的一侧镀有反射膜，透镜3082与所述1/4波片3081紧贴设置，透镜3082用于准直放大并反射来自所述1/4波片3081的光，从而将所述第二偏振分光面反射的S偏振光两次穿过所述1/4波片3081转换成P偏振光后，穿过所述第二偏振分光面到达人眼，简言之，透镜3082用于准直放大并反射来自所述LCOS显示器10的显示图像，从而将显示图像反射到人眼。通过调节透镜3082的屈光度，可以让不同视力用户不用额外佩戴眼镜的情况下，就可以使用本发明提供的头戴式可视设备，例如，近视眼用户佩戴时，透镜3082具有负屈光度，远视眼用户佩戴时，透镜3082具有正屈光度，并且根据用户的近视或者远视程序，调整透镜3082的屈光度，从而让透镜3082适应不同用户。本发明的具体实施例中，透镜3082可以为液晶透镜，液晶透镜在电压的控制下呈现为凹透镜或者呈现为凸透镜或者呈现为梯形透镜，即可以根据观看者的近视度数调整所述透镜3082的曲率半径和厚度，本发明不以此为限。
如图中所示，利用第二直角棱镜302与所述第一直角棱镜301之间的全反射面将光源20发出的光反射到偏振分光面，光源20发出的光的P偏振光通过第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303之间的偏振分光面直射出去，光源20发出的光的S偏振光被第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303之间的偏振分光面反射到LCOS显示器10，从而照亮LCOS显示器10；S偏振光照射到LCOS显示器10上后，LCOS显示器10发出的虚拟图像为P偏振光，P偏振光通过1/2波片305后，再次被转换成S偏振光的虚拟图像，S偏振光进入第五直角棱镜306，然后被第五直角棱镜306和梯形棱镜307之间的第二偏振分光面反射，射出第五直角棱镜306后的S偏振光进入1/4波片3081，1/4波片3081改变S偏振光的偏振方向后进入透镜3082，透镜3082对入射光进行准直放大，由于透镜3082在远离所述1/4波片3081的一侧镀有反射膜，准直放大后的光被反射膜反射，光再次经过1/4波片3081后变换成P偏振光，P偏振光依次通过第五直角棱镜306、第二偏振分光面、梯形棱镜307后，进入观看者眼睛，最终利用光学组件30将LCOS显示器10的虚拟图像传送到观看者眼睛。
屈光度调节透镜组308倾斜设置，且与用户的水平视线错开，即用户正视前方时，屈光度调节透镜组308不会影响用户的视线，即用户可以直接通过第五直角棱镜306和梯形棱镜307观看外界现实图像，从而方便用户观看外界现实图像，提高了用户体验度。
本发明的具体实施例中，所述第一偏振分光面与所述屈光度调节透镜组308的倾斜角度相同，即第一偏振分光面与所述透镜3082的倾斜角度相同，例如，第一偏振分光面与所述透镜3082相互平行，且与水平面的角度均为45度。全反射面与所述光源的传输光路成45度角；所述第一偏振分光面与所述全反射面垂直，本发明不以此为限。透镜3082可以为液晶透镜，透镜3082的曲率半径和厚度可以根据观看者的近视度数设定，观看者的视力各不相同，例如近视眼人群或远视眼人群，通过调整透镜3082的曲率半径和厚度，近视眼人群或远视眼人群不用额外添加一幅眼镜，从而提高了用户的体验度。
再次参见图1，所述头戴式可视设备还包括补偿透镜40，其中，补偿透镜40与所述透镜3082紧贴设置，即补偿透镜40隔着所述光学组件30与观看位置相对设置，补偿透镜40与观看位置分别位于光学组件30的两侧，且补偿透镜40与透镜3082位于光学组件30同侧，补偿透镜40用于补偿所述透镜3082产生的屈光效应，从而保证人眼观看到的外界现实图像不变形。由于透镜3082上镀有反射膜，反射膜的反射率大小根据所需亮度和产品的透明度来进行设计，外界现实图像可以透过反射膜进入观看者的眼睛中，从而在观看者眼睛里形成放大虚像，由于透镜3082的作用，外界现实图像可能会发生变形，为了防止外界现实图像变形，需要额外再增加一个补偿透镜40，补偿透镜40与透镜3082相互匹配，这样通过透镜3082进入观看者眼睛中的外界现实图像就不会发生变形。具体来说，外界现实图像首先透过补偿透镜40进入透镜3082，由于补偿透镜40与透镜3082相互匹配(即补偿透镜40与所述透镜3082的曲率匹配)，外界现实图像不会发生形变，然后透过1/4波片3081进入第五直角棱镜306，由于第二偏振分光面的存在，外界现实图像的P偏振光透过第二偏振分光面、梯形棱镜307，最终进入观看者眼睛中，因此，观看者既可以看到外界现实图像，又可以看到LCOS显示器10产生的虚拟图像，增强了本发明的实用性。本发明的具体实施例中，还可以在补偿透镜40与透镜3082之间再设置一个1/4波片，这样一来，外界现实图像经过两次1/4波片，外界现实图像的P偏振光不会损失，基本可以完全透过第二偏振分光面，从而保证观看者看到清晰的外界现实图像，进一步提高用户体验度。
图2为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例二的结构图，如图2所示，与图1不同在于，观看者的位置与透镜3082同侧，偿透镜40与透镜3082位于不同侧，如此设置至少可以节省一个1/4波片，同时也不需要在透镜3082镀一层反射膜，降低了工艺复杂度。
该附图所示的具体实施方式中，所述光学组件包括第一直角棱镜301、第二直角棱镜302、第三直角棱镜303、第四直角棱镜304、1/2波片305、第五直角棱镜306、梯形棱镜307和屈光度调节透镜组308，其中，第二直角棱镜302设置在所述光源20的传输光路上，第二直角棱镜302与所述第一直角棱镜301的接触面为全反射面，所述全反射面用于反射所述光源20发出的光；第三直角棱镜303与所述第二直角棱镜302紧贴设置；第四直角棱镜304设置在所述LCOS显示器10的传输光路上，第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303的接触面为第一偏振分光面，所述第一偏振分光面用于反射所述光源20发出的S偏振光；1/2波片305与所述第四直角棱镜304紧贴设置，1/2波片305用于将所述LCOS显示器10发出的P偏振光转换成S偏振光；第五直角棱镜306与所述1/2波片305紧贴设置；梯形棱镜307与所述第五直角棱镜306的接触面为第二偏振分光面，所述第二偏振分光面用于反射所述1/2波片305传输的S偏振光；屈光度调节透镜组308倾斜设置于所述LCOS显示器10的显示图像传送方向上且不遮挡人眼水平视线，屈光度调节透镜组308用于准直放大来自所述LCOS显示器10的显示图像，即屈光度调节透镜组308用于准直放大所述第二偏振分光面反射的S偏振光，并将穿过所述透镜3082的S偏振光输送到人眼。
本发明的具体实施例中，屈光度调节透镜组308包括透镜3082，其中，透镜3082倾斜设置于所述第二偏振分光面反射的S偏振光方向上且不遮挡人眼水平视线，透镜3082用于准直放大所述第二偏振分光面反射的S偏振光，并将穿过所述透镜3082的S偏振光输送到人眼，简言之，透镜3082用于准直放大来自所述LCOS显示器10的显示图像，并将穿过所述透镜3082的显示图像传送到人眼。透镜3082倾斜设置在第五直角棱镜306上，且与用户水平视线方向错开，不会对用户水平视线产生影响，不影响用户通过第五直角棱镜306和梯形棱镜307正常观看外界现实图像，从而提高了用户体验度。
另外，通过调节透镜3082的屈光度，可以让不同视力用户不用额外佩戴眼镜的情况下，就可以使用本发明提供的头戴式可视设备，例如，近视眼用户佩戴时，透镜3082具有负屈光度，远视眼用户佩戴时，透镜3082具有正屈光度，并且根据用户的近视或者远视程序，调整透镜3082的屈光度，从而让透镜3082适应不同用户。本发明的具体实施例中，透镜3082可以为液晶透镜，液晶透镜在电压的控制下呈现为凹透镜或者呈现为凸透镜或者呈现为梯形透镜，本发明不以此为限。
如图2所示，利用第二直角棱镜302与所述第一直角棱镜301之间的全反射面将光源20发出的光反射到偏振分光面，光源20发出的光的P偏振光通过第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303之间的偏振分光面直射出去，光源20发出的光的S偏振光被第四直角棱镜304与所述第三直角棱镜303之间的偏振分光面反射到LCOS显示器10，从而照亮LCOS显示器10；S偏振光照射到LCOS显示器10上后，LCOS显示器10发出的虚拟图像为P偏振光，P偏振光通过1/2波片305后，再次被转换成S偏振光的虚拟图像，S偏振光进入第五直角棱镜306，然后被第五直角棱镜306和梯形棱镜307之间的第二偏振分光面反射，射出第五直角棱镜306后的S偏振光进入透镜3082，透镜3082对入射光进行准直放大后进入观看者眼睛，即利用光学组件30将LCOS显示器10的虚拟图像传送到观看者眼睛。
参见图2，所述头戴式可视设备还包括补偿透镜40，补偿透镜40与所述梯形棱镜307紧贴设置，即补偿透镜40与观看位置分别位于光学组件30两侧，且补偿透镜40与透镜3082位于光学组件30两侧，补偿透镜40用于将保证人眼观看到的外界现实图像不变形。外界现实图像可以依次透过第五直角棱镜306、梯形棱镜307和透镜3082后进入观看者的眼睛中，从而在观看者眼睛里形成放大虚像，由于透镜3082的作用，外界现实图像可能会发生变形，为了防止外界现实图像变形，需要额外再增加一个补偿透镜40，补偿透镜40与透镜3082相互匹配(即补偿透镜40与所述透镜3082的曲率匹配)，这样进入观看者眼睛中的外界现实图像就不会发生变形。具体来说，外界现实图像首先透过补偿透镜40依次进入第五直角棱镜306、梯形棱镜307和透镜3082最终进入观看者眼睛，由于补偿透镜40与透镜3082相互匹配，外界现实图像不会发生形变，由于第二偏振分光面的存在，外界现实图像的P偏振光透过第二偏振分光面、第五直角棱镜306、透镜3082，最终进入观看者眼睛中，因此，观看者既可以看到外界现实图像，又可以看到LCOS显示器10产生的虚拟图像，增强了本发明的实用性。
本发明的具体实施例中，所述全反射面与所述透镜3082的倾斜角度相同，例如，全反射面与所述透镜3082相互平行，且与水平面的角度均为45度。全反射面与所述光源的传输光路成45度角；所述第一偏振分光面与所述全反射面垂直，本发明不以此为限。透镜3082可以为液晶透镜，透镜3082的曲率半径和厚度可以根据观看者的近视度数设定，观看者的视力各不相同，例如近视眼人群或远视眼人群，通过调整透镜3082的曲率半径和厚度，近视眼人群或远视眼人群不用额外添加一幅眼镜，从而提高了用户的体验度。
图3为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例三的结构图；图4为本发明具体实施方式提供的一种戴式可视设备的具体实施例四的结构图，如图3和图4所示，图3和图4、与图1和图2的不同在于，所述第一直角棱镜和所述第三直角棱镜一体设置，即LCOS显示器和光源前的直角棱镜转换成三个，简化了胶合工艺，降低了戴式可视设备的生产成本。
本发明提供一种头戴式可视设备，利用两个角度垂直的面(一个为反射面、一个为偏振分光面)，将光源发出的光反射到LCOS显示器表面，从而实现头戴式可视设备对LCOS显示器的使用，极大降低了头戴式可视设备的整体体积；同时将用于调节观看者屈光度的透镜整合到光学系统中，通过调节透镜的屈光度，从而使头戴式可视设备适用于不同视力的人群，用户不用额外佩戴眼镜就能使用本发明提供的头戴式可视设备，简单方便，提高了用户体验度。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种头戴式可视设备，其特征在于，所述头戴式可视设备包括：
LCOS显示器(10)，用于反射式成像；
光源(20)，与所述LCOS显示器(10)并排设置，用于向所述LCOS显示器(10)提供反射式成像所需的光能；以及
光学组件(30)，与所述LCOS显示器(10)和所述光源(20)平行设置，用于将所述光源(20)的光线反射到所述LCOS显示器(10)的表面，并将所述LCOS显示器(10)的显示图像传送到人眼。
2.如权利要求1所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述光学组件(30)包括：
屈光度调节透镜组(308)，倾斜设置于所述LCOS显示器(10)的显示图像传送方向上且不遮挡人眼水平视线，用于准直放大来自所述LCOS显示器(10)的显示图像。
3.如权利要求2所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述屈光度调节透镜组(308)具体包括：
透镜(3082)，倾斜设置于所述LCOS显示器(10)的显示图像传送方向上且不遮挡人眼水平视线，用于准直放大来自所述LCOS显示器(10)的显示图像，并将穿过所述透镜(3082)的显示图像传送到人眼。
4.如权利要求2所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述屈光度调节透镜组(308)具体包括：
1/4波片(3081)，倾斜设置于所述LCOS显示器(10)的显示图像传送方向上且不遮挡人眼水平视线，用于调整来自所述LCOS显示器(10)的显示图像的偏振方向；以及
在远离所述1/4波片(3081)的一侧镀有反射膜的透镜(3082)，与所述1/4波片(3081)紧贴设置，用于准直放大并反射来自所述LCOS显示器(10)的显示图像，从而将显示图像反射到人眼。
5.如权利要求3或4所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述头戴式可视设备还包括：
补偿透镜(40)，隔着所述光学组件(30)与观看位置相对设置，用于补偿所述透镜(3082)产生的屈光效应，从而保证人眼观看到的外界现实图像不变形。
6.如权利要求3或4所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述透镜(3082)为液晶透镜，根据观看者的近视度数调整所述透镜(3082)的曲率半径和厚度。
7.如权利要求2所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述光学组件(30)还包括：
第一直角棱镜(301)；
设置在所述光源(20)的传输光路上的第二直角棱镜(302)，与所述第一直角棱镜(301)的接触面为全反射面，所述全反射面用于反射所述光源(20)发出的光；
第三直角棱镜(303)，与所述第二直角棱镜(302)紧贴设置；
设置在所述LCOS显示器(10)的传输光路上的第四直角棱镜(304)，与所述第三直角棱镜(303)的接触面为第一偏振分光面，所述第一偏振分光面用于反射所述光源(20)发出的S偏振光；
1/2波片(305)，与所述第四直角棱镜(304)紧贴设置，用于将所述LCOS显示器(10)发出的P偏振光转换成S偏振光；
第五直角棱镜(306)，与所述1/2波片(305)紧贴设置；
梯形棱镜(307)，与所述第五直角棱镜(306)的接触面为第二偏振分光面，所述第二偏振分光面用于将来自所述1/2波片(305)的S偏振光传送给所述屈光度调节透镜组(308)。
8.如权利要求7所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述第一偏振分光面与所述屈光度调节透镜组(308)的倾斜角度相同。
9.如权利要求7所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述全反射面与所述光源(20)的传输光路成45度角；所述第一偏振分光面与所述全反射面垂直。
10.如权利要求7所述的头戴式可视设备，其特征在于，所述第一直角棱镜(301)和所述第三直角棱镜(303)一体设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610230432.0A CN107300767B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 头戴式可视设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610230432.0A CN107300767B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 头戴式可视设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107300767A true CN107300767A (zh) | 2017-10-27 |
| CN107300767B CN107300767B (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=60137459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610230432.0A Active CN107300767B (zh) | 2016-04-14 | 2016-04-14 | 头戴式可视设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107300767B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116974091A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-10-31 | 成都工业学院 | 一种立体显示管 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060198027A1 (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-07 | Himax Technologies, Inc. | Head-mounted display utilizing an LCOS panel with a color filter attached thereon |
| CN103837988A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-06-04 | 杭州科汀光学技术有限公司 | 一种微型近眼显示光学系统 |
| CN104460209A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 深圳珑璟光电技术有限公司 | 一种显示光机的结构及其lcos显示照明方法 |
| US20150212325A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Green Optics Co., Ltd. | Optical system for see-through head mounted display |
| CN105408802A (zh) * | 2013-06-25 | 2016-03-16 | 微软技术许可有限责任公司 | 用于头戴式显示器的眼睛跟踪系统 |
| CN205539726U (zh) * | 2016-04-14 | 2016-08-31 | 北京亮亮视野科技有限公司 | 头戴式可视设备 |
-
2016
- 2016-04-14 CN CN201610230432.0A patent/CN107300767B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060198027A1 (en) * | 2005-03-07 | 2006-09-07 | Himax Technologies, Inc. | Head-mounted display utilizing an LCOS panel with a color filter attached thereon |
| CN105408802A (zh) * | 2013-06-25 | 2016-03-16 | 微软技术许可有限责任公司 | 用于头戴式显示器的眼睛跟踪系统 |
| US20150212325A1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-30 | Green Optics Co., Ltd. | Optical system for see-through head mounted display |
| CN103837988A (zh) * | 2014-03-05 | 2014-06-04 | 杭州科汀光学技术有限公司 | 一种微型近眼显示光学系统 |
| CN104460209A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-03-25 | 深圳珑璟光电技术有限公司 | 一种显示光机的结构及其lcos显示照明方法 |
| CN205539726U (zh) * | 2016-04-14 | 2016-08-31 | 北京亮亮视野科技有限公司 | 头戴式可视设备 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116974091A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-10-31 | 成都工业学院 | 一种立体显示管 |
| CN116974091B (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-28 | 成都工业学院 | 一种立体显示管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107300767B (zh) | 2023-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10120194B2 (en) | Wide field personal display | |
| TWI587004B (zh) | 顯示裝置 | |
| CN107015362B (zh) | 头戴式显示装置 | |
| US11327308B2 (en) | Free-form prism-lens group and near-eye display apparatus | |
| CN205539729U (zh) | 一种微型显示系统 | |
| US20190271844A1 (en) | Lightguide optical combiner for head wearable display | |
| CN106896501A (zh) | 虚像显示装置 | |
| US10609364B2 (en) | Pupil swim corrected lens for head mounted display | |
| CN103293675A (zh) | 虚像显示装置 | |
| DE112015003930T5 (de) | Kompakte Architektur für ein dem Auge nahes Anzeigesystem | |
| CN107305293A (zh) | 具备视力矫正功能的头戴式显示装置 | |
| CN103293674A (zh) | 虚像显示装置 | |
| CN202948204U (zh) | 可透视型头戴式显示器光学系统 | |
| CN106908953A (zh) | 一种集成视力矫正的双目近眼显示装置 | |
| CN104133293A (zh) | 虚像显示装置 | |
| CN107111138A (zh) | 包括交叉光学部件的头戴式观察系统 | |
| CN109425985A (zh) | 一种近眼显示系统及近眼显示器 | |
| CN106019595A (zh) | 一种大出瞳大视场增强现实光学系统 | |
| TWI484219B (zh) | 頭戴式顯示裝置 | |
| CN110088666A (zh) | 用反射器和目镜元件实现紧凑型头戴式显示器的装置 | |
| CN207833115U (zh) | Ar显示设备 | |
| CN205539730U (zh) | 一种微型显示系统 | |
| CN104049368B (zh) | 一种瞳距可调的穿透式视频眼镜光学引擎系统 | |
| CN205539726U (zh) | 头戴式可视设备 | |
| CN206638889U (zh) | 头戴式显示器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |