CN108181707A - 一种3d成像方法、视觉光路系统以及头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D成像方法，包括以下步骤：控制第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，当第一屏幕放映时，使第一屏幕发出的第一光路仅能穿过左快门式镜片；当第二屏幕放映时，使第二屏幕发出的第二光路仅能穿过右快门式镜片。还公开了一种3D光路系统，包括用于交替放映影像的第一屏幕、第二屏幕以及相应交替开关的左快门式镜片和右快门式镜片，所述左快门式镜片对应设置于第一屏幕发出的第一光路上，所述右快门式镜片对应设置于第二屏幕发出的第二光路上。还公开了一种头戴式显示设备，包括头戴支架，还包括上述的3D光路系统，所述3D光路系统设置于所述头戴支架上。

Description

一种3D成像方法、视觉光路系统以及头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及视觉光路技术领域，尤其涉及一种3D成像方法、视觉光路系统以及头戴式显示设备。

背景技术

随着科学技术越来越发达，3D不断走进人们的生活，能让人真实地体验到立体视觉带来的巨大冲击和极致震撼。但人们想要体验3D效果，就必须要到特定的地方或者购买特定的放映设备，例如去到3D电影院或者购买3D电视，在观看的同时佩戴3D眼镜。而这些限制因素为人们人们体验3D带来了一定的不便。

现有一些头戴式显示设备，无需与其他额外的放映设备配合，使用者可随时随地直接享受到3D，为人们的3D体验带来了极大的便利。专利号为201620690300.1的中国专利公开了一种视觉系统以及头戴式立体观片器，该专利中的技术方案虽然可以达到上述效果，但依然存在以下问题：该视觉系统是将两个屏幕所发出的光分别通过两个偏振滤镜过滤后投射到左右眼中，使每只眼睛只能看到一个屏幕对应的画面。但是屏幕发出的光经过偏振滤镜后必然会损失一部分光线，这不仅会降低画质，而且容易出现使用者因看不清、画面偏暗等因素导致的疲劳、头晕现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种3D成像方法、3D光路系统以及头戴式显示设备，不仅能够让消费者随时随地体验3D，而且能够保证画面的高度清晰。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一为：

一种3D成像方法，包括以下步骤：控制第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，当第一屏幕放映时，使第一屏幕发出的第一光路仅能穿过左快门式镜片；当第二屏幕放映时，使第二屏幕发出的第二光路仅能穿过右快门式镜片。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案二为：

一种3D光路系统，包括用于交替放映影像的第一屏幕、第二屏幕以及相应交替开关的左快门式镜片和右快门式镜片，所述左快门式镜片对应设置于第一屏幕发出的第一光路上，所述右快门式镜片对应设置于第二屏幕发出的第二光路上。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案三为：

一种头戴式显示设备，包括头戴支架，还包括上述技术方案二所述的3D光路系统，所述3D光路系统设置于所述头戴支架上。

本发明的有益效果在于：本发明使第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，并且使第一屏幕和第二屏幕分别与左快门式镜片和右快门式镜搭配组合，保证每只眼睛只能够看到对应屏幕上的影像，避免双眼图像混叠，通过本发明的方法或系统，人眼可看到3D立体的画面；而且每个屏幕的光线经过快门式镜片可全部进入人眼，不会发生光线损失，可保证更高的画质，提高消费者的观影舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例二的3D成像系统的俯视图；

图2为本发明实施例三的3D成像系统的结构左视图；

图3为本发明实施例三的3D成像系统的另一结构的左视图；

图4为本发明实施例三的3D成像系统的又一结构的俯视图；

标号说明：

1、第一屏幕；2、第二屏幕；3、左快门式镜片；4、右快门式镜片；

5、光学镜片；6、半透半反镜片。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:使用交替放映影像的第一屏幕1和第二屏幕2以及左快门式镜片3和右快门式镜片4，使第一屏幕1的光路仅能通过左快门式镜片3进入左眼，使第二屏幕2的光路仅能通过右快门式镜片4进入右眼。

一种3D成像方法，包括以下步骤：控制第一屏幕1和第二屏幕2交替放映影像，当第一屏幕1放映时，使第一屏幕1发出的第一光路仅能穿过左快门式镜片3；当第二屏幕2放映时，使第二屏幕2发出的第二光路仅能穿过右快门式镜片4。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明使第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，当第一屏幕亮的时候，第二屏幕不亮；第二屏幕亮的时候，第一屏幕不亮，并且使第一屏幕和第二屏幕分别与左快门式镜片和右快门式镜搭配组合，保证每只眼睛只能够看到对应屏幕上的影像，避免双眼图像混叠，通过本发明的方法，人眼可看到3D立体的画面；而且每个屏幕的光线经过快门式镜片可全部进入人眼，不会发生光线损失，可保证更高的画质，提高消费者的观影舒适度。

进一步的，使用半透半反镜片6；所述第一光路直接穿过所述半透半反镜片6并进入所述左快门式镜片3中；所述第二光路被所述半透半反镜片6反射并进入所述右快门式镜片4中。

由上述描述可知，第一屏幕与第二屏幕会在不同的时间显示，第一屏幕的画面会通过半透半反镜片的玻璃特性直接穿过半透半反镜片进入左快门式镜片，从而进入人的左眼；第二屏幕亮的时候，第二屏幕的画面会通过半透半反镜片进行反射进入右快门式镜片中，从而进入人的右眼。

进一步的，当第一屏幕1放映时，左快门式镜片3打开，右快门式镜片4关闭；当第二屏幕2放映时，左快门式镜片3关闭，右快门式镜片4打开。

由上述描述可知，左快门式镜片和右快门式镜片之间的切换频率与第一屏幕和第二屏幕放映影像的交替频率保持一致，由此，可使两只眼睛准确地接受两个屏幕的画面。

进一步的，设置第一光学镜片5和第二光学镜片5，所述第一光路经过左快门式镜片3后再经过第一光学镜片5；所述第二光路经过所述右快门式镜片4后再经过第二光学镜片5。

由上述描述可知，第一光学镜片和第二光学镜片能够进一步对画面进行放大，增大画面视角。

请参照图1至图4，一种3D光路系统，包括用于交替放映影像的第一屏幕1、第二屏幕2以及相应交替开关的左快门式镜片3和右快门式镜片4，所述左快门式镜片3对应设置于第一屏幕1发出的第一光路上，所述右快门式镜片4对应设置于第二屏幕2发出的第二光路上。

由上述描述可知，本发明使第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，当第一屏幕亮的时候，第二屏幕不亮；第二屏幕亮的时候，第一屏幕不亮，并且使第一屏幕和第二屏幕分别与左快门式镜片和右快门式镜搭配组合，保证每只眼睛只能够看到对应屏幕上的影像，避免双眼图像混叠，通过本发明的系统，人眼可看到3D立体的画面；而且每个屏幕的光线经过快门式镜片可全部进入人眼，不会发生光线损失，可保证更高的画质，提高消费者的观影舒适度。

进一步的，还包括半透半反镜片6；所述半透半反镜片6设置于所述第一屏幕1和第二屏幕2之间；所述左快门式镜片3和右快门式镜片4并排设置，所述第一屏幕1和左快门式镜片3平行设置，所述第二屏幕2和右快门式镜片4互相垂直设置，所述半透半反镜片6相对于所述第二屏幕2倾斜设置且半透半反镜片6的一边靠近第一屏幕1和第二屏幕2的交接处。

由上述描述可知，第一屏幕与左快门式镜片之间的光线路径为直线，将第一屏幕放置在半透半反镜片的背面，第一屏幕的光线可直接穿过半透半反镜片；第二屏幕与右快门式镜片之间的光线路径为非直线，将第二屏幕放置在半透半反镜片的正面，并且使半透半反镜片相对于第二屏幕倾斜，使第二屏幕的的光线经过半透半反镜片反射后进入右快门式镜片。

进一步的，所述半透半反镜片6所在平面与所述第二屏幕2所在平面的夹角为45°。

进一步的，所述第二屏幕2设置于所述右快门式镜片4的顶侧、底侧或右侧。

进一步的，还包括左右并排设置的两个光学镜片5，且两个光学镜片5分别与所述左快门式镜片3和右快门式镜片4一一对应设置。

进一步的，所述两个光学镜片5设置于所述左快门式镜片3和右快门式镜片4的后侧。

进一步的，所述光学镜片5为凸透镜，用于增大所述头戴式显示设备的视角。

进一步的，所述半透半反镜片6为半透半反玻璃。

进一步的，所述第一屏幕1和第二屏幕2为液晶显示屏或LED显示屏。

一种头戴式显示设备，包括头戴支架，还包括上述的3D光路系统，所述3D光路系统设置于所述头戴支架上。

由上述描述可知，使用者利用该头戴式显示设备可随时随地体验3D，而无需去到特定的地点(例如电影院)，也无需在与其他设备配合使用，增加了使用者体验3D的便捷性，更提升了使用者的体验舒适度。

进一步的，还包括控制装置，所述控制装置与所述第一屏幕1、第二屏幕2、左快门式镜片3以及右快门式镜片4相连接，用于控制第一屏幕1和第二屏幕2的图像显示以及左快门式镜片3和右快门式镜片4的开启或关闭。

实施例一

本发明的实施例一为：一种3D成像方法，具体步骤如下：

控制第一屏幕1和第二屏幕2交替放映影像，当第一屏幕1放映时，左快门式镜片3打开，右快门式镜片4关闭，第一屏幕1发出的第一光路仅能穿过左快门式镜片3；当第二屏幕2放映时，左快门式镜片3关闭，右快门式镜片4打开，第二屏幕2发出的第二光路仅能穿过右快门式镜片4。

在本方法中还可以使用半透半反镜片6，对处于不同位置的第一屏幕1和第二屏幕2的光线进行区分；所述第一光路直接穿过所述半透半反镜片6并进入所述左快门式镜片3中；所述第二光路被所述半透半反镜片6反射并进入所述右快门式镜片4中。

为了更好的成像效果，本方法还可以在左快门式镜片3和右快门式镜片4的后面分别对应设置第一光学镜片5和第二光学镜片5，所述第一光路经过左快门式镜片3后再经过第一光学镜片5最后进入人的左眼；所述第二光路经过所述右快门式镜片4后再经过第二光学镜片5最后进入人的右眼。

实施例二

为了描述目的，本发明中的“左”是相对于使用者的左侧，“右”、是相对于使用者的右侧，“前”对应的是本系统或者设备远离眼睛的一侧，“后”对应的是本系统或者设备靠近眼睛的一侧。

请参考图1，本发明的实施例二为：一种3D光路系统，包括用于交替放映影像的第一屏幕1、第二屏幕2以及相应交替开关的左快门式镜片3和右快门式镜片4。所述第一屏幕1和第二屏幕2为液晶显示屏或LED显示屏。左快门式镜片3、右快门式镜片4能够跟随第一屏幕1、第二屏幕2快速开启和关闭。所述左快门式镜片3和右快门式镜片4并排设置，其中左快门式镜片3对应人的左眼设置，右快门式镜片4对应人的右眼设置。所述左快门式镜片3对应设置于第一屏幕1发出的第一光路上，所述右快门式镜片4对应设置于第二屏幕2发出的第二光路上。

在本实施例中，所述第一屏幕1、第二屏幕2分别对应设置于左快门式镜片3、右快门式镜片4的前侧。第一屏幕1亮的时候，第二屏幕2不亮，同时左快门式镜片3开启，右快门式镜片4关闭，第一屏幕1的光线进入左快门式镜片3中。第二屏幕2亮的时候，第一屏幕1不亮，同时左快门式镜片3关闭，右快门式镜片4开启，第二屏幕2的光线进入右快门式镜片4中。

本实施例还包括左右并排设置的两个光学镜片5，且两个光学镜片5分别与所述左快门式镜片3和右快门式镜片4一一对应设置。优选的，所述两个光学镜片5设置于所述左快门式镜片3和右快门式镜片4的后侧。所述光学镜片5为凸透镜，用于增大所述头戴式显示设备的视角。第一屏幕1发出的第一光路先经过左快门式镜片3再经过左边的光学镜片5进入人的左眼，第二屏幕2发出的第二光路先经过右快门式镜片4再经过右边的光学镜片5进入人的右眼。两个屏幕以及两个快门式镜片以非常快的速率切换，两个屏幕的画面在人的大脑中经过叠合之后，可形成具有立体感的画面。

实施例三

请参考图2，本实施例三与实施例二的不同之处在于：在本实施例中，该3D成像系统还包括还包括半透半反镜片6；所述半透半反镜片6为半透半反玻璃。所述半透半反镜片6设置于所述第一屏幕1和第二屏幕2之间；所述左快门式镜片3和右快门式镜片4并排设置，所述第一屏幕1和左快门式镜片3平行设置，所述第二屏幕2和右快门式镜片4互相垂直设置，所述半透半反镜片6相对于所述第二屏幕2倾斜设置且半透半反镜片6的一边靠近第一屏幕1和第二屏幕2的交接处。具体的，所述半透半反镜片6所在平面与所述第二屏幕2所在平面的夹角为45°。所述第二屏幕2设置于所述右快门式镜片4的顶侧，当然的，如图3所示，也可以将第二屏幕2设置于所述右快门式镜片4的底侧，还可以如图4所示，将第二屏幕2设置于所述右快门式镜片4的右侧。

实施例四

本发明的实施例四为：一种头戴式显示设备，包括头戴支架，还包括实施例二或实施例三所述的3D光路系统，所述3D光路系统设置于所述头戴支架上。该头戴式显示设备还包括控制装置，所述控制装置与所述第一屏幕1、第二屏幕2、左快门式镜片3以及右快门式镜片4相连接，用于控制第一屏幕1和第二屏幕2的图像显示以及左快门式镜片3和右快门式镜片4，使第一屏幕1放映时，左快门式镜片3打开，右快门式镜片4关闭；第二屏幕2放映时，左快门式镜片3关闭，右快门式镜片4打开。

综上所述，本发明提供的3D成像方法、3D光路系统以及头戴式显示设备能够使消费者随时随地体验3D，而且能够观看到较好的画质，体验效果更佳。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种3D成像方法，其特征在于，包括以下步骤：控制第一屏幕和第二屏幕交替放映影像，当第一屏幕放映时，使第一屏幕发出的第一光路仅能穿过左快门式镜片；当第二屏幕放映时，使第二屏幕发出的第二光路仅能穿过右快门式镜片。

2.如权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，使用半透半反镜片；所述第一光路直接穿过所述半透半反镜片并进入所述左快门式镜片中；所述第二光路被所述半透半反镜片反射并进入所述右快门式镜片中。

3.如权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，当第一屏幕放映时，左快门式镜片打开，右快门式镜片关闭；当第二屏幕放映时，左快门式镜片关闭，右快门式镜片打开。

4.如权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，设置第一光学镜片和第二光学镜片，所述第一光路经过左快门式镜片后再经过第一光学镜片；所述第二光路经过所述右快门式镜片后再经过第二光学镜片。

5.一种3D光路系统，其特征在于，包括用于交替放映影像的第一屏幕、第二屏幕以及相应交替开关的左快门式镜片和右快门式镜片，所述左快门式镜片对应设置于第一屏幕发出的第一光路上，所述右快门式镜片对应设置于第二屏幕发出的第二光路上。

6.如权利要求5所述的3D光路系统，其特征在于，还包括半透半反镜片；所述半透半反镜片设置于所述第一屏幕和第二屏幕之间；所述左快门式镜片和右快门式镜片并排设置，所述第一屏幕和左快门式镜片平行设置，所述第二屏幕和右快门式镜片互相垂直设置，所述半透半反镜片相对于所述第二屏幕倾斜设置且半透半反镜片的一边靠近第一屏幕和第二屏幕的交接处。

7.如权利要求6所述的3D光路系统，其特征在于，所述半透半反镜片所在平面与所述第二屏幕所在平面的夹角为45°。

8.如权利要求5所述的3D光路系统，其特征在于，所述第二屏幕设置于所述右快门式镜片的顶侧、底侧或右侧。

9.如权利要求5所述的3D光路系统，其特征在于，还包括左右并排设置的两个光学镜片，且两个光学镜片分别与所述左快门式镜片和右快门式镜片一一对应设置。

10.如权利要求9所述的所述的3D光路系统，其特征在于，所述两个光学镜片设置于所述左快门式镜片和右快门式镜片的后侧。

11.如权利要求9所述的所述的3D光路系统，其特征在于，所述光学镜片为凸透镜，用于增大所述头戴式显示设备的视角。

12.如权利要求6所述的3D光路系统，其特征在于，所述半透半反镜片为半透半反玻璃。

13.如权利要求5所述的3D光路系统，其特征在于，所述第一屏幕和第二屏幕为液晶显示屏或LED显示屏。

14.一种头戴式显示设备，包括头戴支架，其特征在于，还包括权利要求5-13任意一项所述的3D光路系统，所述3D光路系统设置于所述头戴支架上。

15.如权利要求14所述的头戴式显示设备，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述第一屏幕、第二屏幕、左快门式镜片以及右快门式镜片相连接，用于控制第一屏幕和第二屏幕的图像显示以及左快门式镜片和右快门式镜片的开启或关闭。