CN108107590A - 防止光学污染的增强显示头显 - Google Patents

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王洁
唐思远
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Abstract

本发明提供一种防止光学污染的增强显示头显，包括容置腔、光学透镜、活动遮光罩和反光装置，所述容置腔设置在所述光学透镜的上方，所述光学透镜设置在所述反光装置的上方，所述光学透镜正对所述容置腔设置，移动终端可放入所述容置腔中，所述移动终端显示屏朝下，所述移动终端发射的光线经所述光学透镜折射后再经所述反光装置的反射进入观察者眼中，所述活动遮光罩可以上下活动，分别对所述反光装置进行遮光处理和透光处理。与现有技术相比，本发明通过光学透镜对光线的会聚作用和弧面镜对光线的汇聚作用使用于显示的显示屏的面积得以大幅减少，使整个增强现实头显更加轻便。

Description

防止光学污染的增强显示头显
技术领域
本发明涉及增强现实领域，更具体地说，涉及一种防止光学污染的增强显示头显。
背景技术
增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术1990年提出。增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
目前的增强现实头戴设备多为眼镜类，而移动终端一般只能用于虚拟现实头盔，这是由于移动终端一般设置于虚拟现实头盔的前方，会遮挡外界光线造成增强现实无法实现，同时由于发光原件必须集成在微小的眼镜片上，增强现实头戴设备的显示非常单一，不能够显示精细的画面，使增强现实的显示效果大打折扣。
发明内容
为了解决当前增强现实头戴设备不能运用移动终端和显示单一的缺陷，本发明提供一种显示精细的防止光学污染的增强显示头显。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种防止光学污染的增强显示头显，包括容置腔、光学透镜、活动遮光罩和反光装置，所述容置腔设置在所述光学透镜的上方，所述光学透镜设置在所述反光装置的上方，所述光学透镜正对所述容置腔设置，移动终端可放入所述容置腔中，所述移动终端显示屏朝下，所述移动终端发射的光线经所述光学透镜折射后再经所述反光装置的反射进入观察者眼中，所述活动遮光罩可以上下活动，分别对所述反光装置进行遮光处理和透光处理。
优选地，所述光学透镜为凸透镜。
优选地，所述反光装置为弧面镜。
优选地，所述弧面镜为半透镜，外界光线穿透所述镜后进入人眼成像，与显示屏光线进行叠加成像。
优选地，进一步包括防尘镜，所述防尘镜设置在佩戴所述现实头盔后靠近人眼的位置。
优选地，所述防尘镜为减反射玻璃材料制成。
优选地，所述防尘镜为PMMA材料制成。
优选地，所述弧面镜的外部设置有单面增透膜。
优选地，所述移动终端放置在所述容置腔后，所述移动终端的显示屏的一部分露在所述移动端增强现实头显的外侧。
优选地，所述移动终端显示屏暴露在所述移动端增强现实头显外侧的部分设置有虚拟操作按键。
与现有技术相比，本发明利用容置腔、光学透镜和弧面镜的位置设置，移动终端的光线经过光学透镜和弧面镜的作用后进入眼中。通过光学透镜对光线的会聚作用和弧面镜对光线的汇聚作用使用于显示的显示屏的面积得以大幅减少，使整个增强现实头显更加轻便。通过活动遮光罩的设置切换遮光状态和透光状态，从而实现虚拟现实和增强现实的切换，十分方便。上下排布容置腔、光学透镜和弧面镜使得原本横向的光路部分转移到纵向，节省了空间，而且使得增强现实头显的力矩变小，对头部的压力随之变小，使得佩戴增强现实头显更加有舒适感。采用弧面镜而不采用普通的反光镜是因为弧面镜可以进一步会聚光线，缩小光程，使增强现实头显的体积可以做得更小，进一步达到轻便的目的。外界光线穿透弧面镜和防尘镜进入人眼，和移动终端发射的光线进行叠加，形成增强现实图像。防尘镜的设置可以密封增强现实头显，防止灰尘进入增强现实头显对光学元件造成污染。防尘镜由减反射玻璃制成，可以增强透光率，同时安全持久耐用。防尘镜由PMMA材料制成，可以增加透光率，使显示效果更佳。在弧面镜外部设置单面增透膜一方面可以增加外界光线的透射率，另一方面可以增强弧面镜内部的反光性能，使显示效果进一步优化。移动终端显示屏一部分暴露在增强现实头显的外侧并设置虚拟按键可以方便在使用增强现实头显的同时可以对其进行控制和操作，使得可玩性大大增加，十分方便。同时，由于移动终端一部分暴露在增强现实头显的外侧，便于直接取出移动终端对其进行调整和设置。
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是本发明防止光学污染的增强显示头显遮光状态结构示意图；
图2是本发明防止光学污染的增强显示头显放入移动终端后结构示意图；
图3是本发明防止光学污染的增强显示头显佩戴示意图；
图4是本发明防止光学污染的增强显示头显遮光状态光路示意图；
图5是本发明防止光学污染的增强显示头显透光状态结构示意图；
图6是本发明防止光学污染的增强显示头显透光状态光路示意图。
具体实施方式
为了解决当前增强现实头戴设备不能运用移动终端和显示单一的缺陷，本发明提供一种显示精细的防止光学污染的增强显示头显。
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1—图3，本发明防止光学污染的增强显示头显10包括容置腔11、光学透镜13、弧面镜15、活动遮光罩16、防尘镜17和外壳19，容置腔11设置在外壳19的上部。移动终端20可放入所述容置腔11中，所述移动终端20显示屏朝下。正对容置腔11的下方设置有光学透镜13，光学透镜13为凸透镜，可以会聚移动终端20发射的光线，光学透镜13设置在弧面镜15的上方。弧面镜15为半透镜，活动遮光罩16可以上下活动，分别对所述反光装置进行遮光处理和透光处理。当活动遮光罩16处于遮光状态时，活动遮光罩16可以大大降低弧面镜15的透光率，弧面镜15相当于平面镜的作用，此时，增强现实头显10可以实现虚拟现实头盔的功能，实现全沉浸。移动终端20放置在容置腔11后，移动终端20的显示屏的一部分露在增强显示头显10的外侧。移动终端20显示屏暴露在所述增强显示头显10外侧的部分设置有虚拟操作按键。防尘镜17设置在佩戴增强现实头显10后靠近人眼的位置，防尘镜17选用透光率较高的材料制成，优选减反射玻璃和PMMA亚克力材料，减反射玻璃安全性高，PMMA亚克力材料透光性好。这里，不选用普通玻璃作为防尘镜的选材，一方面是由于普通玻璃透光率不如PMMA亚克力材料，另一方面是由于普通玻璃安全性比较差，发生破裂则可能对人眼造成伤害，减反射玻璃一般是钢化玻璃，发生碎裂的可能性小。防尘镜17的主要作用是密封增强现实头显10，防止灰尘进入增强现实头显10对光学元件造成污染。
请参阅图4，图4是本发明增强现实头显10遮光状态的光路示意图，当使用者佩戴增强现实头显10并在遮光状态下开始使用后，增强现实头显10的移动终端20发射显示图像，显示图像的光线经过光学透镜13的折射向弧面镜15方向前进，光线经弧面镜15的反射后，进入人眼成像，这样就可以产生虚拟现实效果。由于光学透镜13和弧面镜15的两次聚光效果，只需要很小的显示屏就可以产生较大的视角和图像，提供优于一般头戴设备的视场角，使虚拟现实效果更佳。
请参阅图5，当活动遮光罩16处于透光状态时，弧面镜15相当于半透镜的作用，此时，增强现实头显10可以实现增强现实头显的功能。外界光线在透光状态下可以通过弧面镜15进入增强现实头显10的内部，并通过防尘镜17穿出增强现实头显10。弧面镜15同时可以反射移动终端20发射的光线，移动终端20发射的光线经过弧面镜15时，一部分发生折射，并穿出增强现实头显10，另一部分发生反射，并穿过防尘镜17进入使用者视野中。弧面镜15的外部可以设置单面增透膜，一方面可以增加外界光线的透射率，另一方面可以增强弧面镜15内部的反光性能，使显示效果进一步优化。
请参阅图6，图6是本发明防止光学污染的增强显示头显10的透光状态光路示意图，主要有两条光路，分别是显示光路和外界光路。首先是显示光路，当使用者佩戴增强现实头显10并开始在透光状态下使用后，增强现实头显10的移动终端20发射显示图像，显示图像的光线经过光学透镜13的折射向弧面镜15方向前进，光线经弧面镜15的反射后，进入人眼成像。外界光路相对简单，外界光线穿透弧面镜15和防尘镜17后进入人眼成像。在人眼中成像的是显示光路和外界光路的叠加效果，这样就可以产生增强现实效果。由于移动终端20显示屏的显示面积远大于普通的增强现实显示组件，可以产生精细的显示效果，这是普通的增强显示设备所不能做到的。
与现有技术相比，本发明利用容置腔11、光学透镜13和弧面镜15的位置设置，移动终端20的光线经过光学透镜13和弧面镜15的作用后进入眼中。通过光学透镜13对光线的会聚作用和弧面镜15对光线的汇聚作用使用于显示的显示屏的面积得以大幅减少，使整个增强现实头显10更加轻便。通过活动遮光罩16的设置切换遮光状态和透光状态，从而实现虚拟现实和增强现实的切换，十分方便。上下排布容置腔11、光学透镜13和弧面镜15使得原本横向的光路部分转移到纵向，节省了空间，而且使得增强现实头显10的力矩变小，对头部的压力随之变小，使得佩戴增强现实头显10更加有舒适感。采用弧面镜15而不采用普通的反光镜是因为弧面镜可以进一步会聚光线，缩小光程，使增强现实头显10的体积可以做得更小，进一步达到轻便的目的。外界光线穿透弧面镜15和防尘镜17进入人眼，和移动终端20发射的光线进行叠加，形成增强现实图像。防尘镜17的设置可以密封增强现实头显10，防止灰尘进入增强现实头显10对光学元件造成污染。防尘镜17由减反射玻璃制成，可以增强透光率，同时安全持久耐用。防尘镜17由PMMA材料制成，可以增加透光率，使显示效果更佳。在弧面镜15外部设置单面增透膜一方面可以增加外界光线的透射率，另一方面可以增强弧面镜15内部的反光性能，使显示效果进一步优化。移动终端20显示屏一部分暴露在增强现实头显10的外侧并设置虚拟按键可以方便在使用增强现实头显10的同时可以对其进行控制和操作，使得可玩性大大增加，十分方便。同时，由于移动终端20一部分暴露在增强现实头显10的外侧，便于直接取出移动终端20对其进行调整和设置。
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)

1.一种防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，包括容置腔、光学透镜、活动遮光罩和反光装置，所述容置腔设置在所述光学透镜的上方，所述光学透镜设置在所述反光装置的上方，所述光学透镜正对所述容置腔设置，移动终端可放入所述容置腔中，所述移动终端显示屏朝下，所述移动终端发射的光线经所述光学透镜折射后再经所述反光装置的反射进入观察者眼中，所述活动遮光罩可以上下活动，分别对所述反光装置进行遮光处理和透光处理。
2.如权利要求1所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述光学透镜为凸透镜。
3.如权利要求2所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述反光装置为弧面镜。
4.如权利要求3所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述弧面镜为半透镜，外界光线穿透所述镜后进入人眼成像，与显示屏光线进行叠加成像。
5.如权利要求1所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，进一步包括防尘镜，所述防尘镜设置在佩戴所述现实头盔后靠近人眼的位置。
6.如权利要求5所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述防尘镜为减反射玻璃材料制成。
7.如权利要求6所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述防尘镜为PMMA材料制成。
8.如权利要求4所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述弧面镜的外部设置有单面增透膜。
9.如权利要求1所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述移动终端放置在所述容置腔后，所述移动终端的显示屏的一部分露在所述移动端增强现实头显的外侧。
10.如权利要求9所述的防止光学污染的增强显示头显，其特征在于，所述移动终端显示屏暴露在所述移动端增强现实头显外侧的部分设置有虚拟操作按键。
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