CN110658626A - 头戴显示设备 - Google Patents
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Abstract
一种头戴显示设备，包括头带部、外壳，以及设置在外壳内的投射模组和镜片模组；所述镜片模组包括第一反射单元、第二反射单元及折射单元，所述投射模组发射的图像光束经所述第一反射单元的第一次反射后、再经所述第二反射单元的第二次反射后、通过所述折射单元的折射使图像光束进入用户的眼睛，以使用户看到虚像。本发明的头戴显示设备，通过在设备中可拆卸装设曲面漫反射屏，配合曲面透镜，可形成更大视角和景深的图像，提高虚拟现实的沉浸感，提升用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实和增强现实技术领域，尤其涉及一种立体显示头戴显示设备。
背景技术
虚拟现实头盔将人对外界的视觉和听觉进行封闭，引导用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。虚拟现实头盔具有小巧和封闭性强的特点，在军事训练、虚拟驾驶和虚拟城市等项目中具有广泛的应用。
通常情况下，虚拟现实头盔包括头盔主体和头部固定装置，头部固定装置用于将虚拟现实头盔固定在用户的头部，头盔主体上的镜片组件、显示屏幕和控制芯片等部件用于为用户提供虚拟现实的画面和声音。目前的头戴显示设备，对于大视角高深度的图像处理存在一定的局限，也在一定程度上影响了显示的沉浸感，用户体验较差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种头戴显示设备解决方案，解决现有方案无法实现的大视角高深度的图像处理的问题，提供了一种高沉浸感的头戴显示设备。
本发明所提出的技术方案如下：
本发明提出了一种头戴显示设备，包括头带部、外壳，以及设置在外壳内的投射模组和镜片模组；所述镜片模组包括第一反射单元、第二反射单元及折射单元，所述投射模组发射的图像光束经所述第一反射单元的第一次反射后、再经所述第二反射单元的第二次反射后、通过所述折射单元的折射使图像光束进入用户的眼睛，以使用户看到虚像。
本发明的头戴显示设备中，所述第二反射单元包括漫反射屏或曲面漫反射屏。
本发明的头戴显示设备中，所述第一反射单元包括曲面反光镜。
本发明的头戴显示设备中，所述折射单元包括曲面透镜。
本发明上述的头戴显示设备中，所述第二反射单元可拆卸装设在所述外壳内。
本发明上述的头戴显示设备中，所述第二反射单元根据显示的内容更换为不同结构的曲面漫反射屏，包括凸屏或凹屏或波浪屏。
本发明上述的头戴显示设备中，所述外壳上设置有开口及与开口配合的盖板，所述第二反射单元可从所述开口取出。
本发明上述的头戴显示设备中，所述开口处设置有密封件，所述盖板上设置有凹槽，所述开口处设置有与所述凹槽过盈配合的密封件。
本发明上述的头戴显示设备中，所述头戴显示设备还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括插黑帧去除单元。
本发明上述的头戴显示设备中，所述头戴显示设备包括两个镜片模组，各个镜片模组用于分别向用户对应的眼睛投射图像光束。
本发明的头戴显示设备，通过在设备中可拆卸装设曲面漫反射屏，使图像光束在镜片模组中形成折叠光路，可减小头戴显示设备的厚度，从而减小设备的体积，使设备更轻便，佩戴时更舒适。更重要的是，曲面漫反射屏配合曲面透镜，可以形成更大视角和景深的图像，提高虚拟现实的沉浸感，提升用户体验。此外，相对于现有的平面显示屏，曲面漫反射屏表面可以有多种弯曲的形状，亦可更换成多种类型的不同曲面漫反射屏，可以减小显示屏对用户眼睛的伤害。本发明的头戴显示设备光路设计巧妙，提升了用户的感官体验，具有结构简单，容易实施，可靠性好，使用性强，制造成本低等优势，拥有巨大的市场潜力。
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示出了头戴显示设备的实施例1结构示意图；
图2示出了镜片模组的一实施例的图像光束的光路图；
图3示出了头戴显示设备的实施例2结构示意图；
图4示出了与用户眼睛接触的头戴显示设备端面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，是头戴显示设备实施例1的结构示意图。该头戴显示设备1包括头带部11、外壳12，以及设置在外壳12内的投射模组和镜片模组。
如图2所示，是镜片模组的一实施例的图像光束的光路图。该镜片模组2包括第一反射单元21、第二反射单元22及折射单元23，从投射模组发射的图像光束24经所述第一反射单元21的第一次反射后、再经所述第二反射单元22的第二次反射后、通过所述折射单元23的折射使图像光束进入用户的眼睛25，以使用户看到虚像。在第一反射单元21之后加入第二反射单元22，使图像光束24经过两次折射，形成折叠光路，可减小头戴显示设备的厚度，使整机的体积更小，更轻便，提高头戴显示设备佩戴时的舒适度。
在上述镜片模组的实施例中，所述第一反射单元21包括曲面反光镜，所述第二反射单元22包括漫反射屏。该漫反射屏替代现有头戴显示设备中通常采用的液晶显示屏(LCD屏)，LCD屏为平面显示屏，相对于平面显示屏，漫反射屏可减小对用户眼睛的伤害，即使在长时间使用头戴显示设备后，用户也不易产生视觉疲劳。
在上述镜片模组的实施例中，所述第一反射单元21包括曲面反光镜，所述第二反射单元22包括曲面漫反射屏，所述折射单元23包括曲面透镜。现有的显示屏除了柔性屏之外，很难加工成曲面形状，而曲面漫反射屏表面可以有多种弯曲的形状，图像光束投射在漫反射屏上，配合对应的曲面透镜折射后，产生优于平面显示屏的景深和视角，可形成更大视角和景深的图像，提高虚拟现实的沉浸感。
如图3所示，是头戴显示设备实施例2的结构示意图。该头戴显示设备3包括外壳31，以及设置在外壳31内可拆卸的曲面漫反射屏32，在外壳31的一侧设有开口34和与开口34配合的盖板33。其中，曲面漫反射屏32根据显示的内容可更换为不同结构的曲面漫反射屏，包括凸屏或凹屏或波浪屏。在使用头戴显示设备3时，盖板33为关闭状态。当需要更换曲面漫反射屏32时，打开盖板33，从开口34取出曲面漫反射屏32后再放入新的曲面漫反射屏32，最后再关闭盖板33。
进一步地，在上述开口34处设置有密封件，盖板33上设置有凹槽，密封件与凹槽过盈配合。密封结构可以防止水分和粉尘从开口34处进入头戴显示设备内，影响使用效果。优选地，密封件可以是硅胶圈。
在一个实施例中，所述头戴显示设备还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括插黑帧去除单元。在使用头戴显示设备时，图像处理模块的插黑帧去除单元对于内容包含插黑的视频可以进行去除，这样可以提高设备的刷新率，提升显示的沉浸感，用户体验较佳。
如图4所示，为与用户眼睛接触的头戴显示设备端面示意图，头戴显示设备设置有两个镜片模组41，各个镜片模组41用于分别向用户对应的眼睛投射图像光束。两个镜片模组41分别向用户的两只眼睛投射图像，可以使用户看到重合的图像，提高用户在观看图像时的舒适度。
上述头戴显示设备，通过在设备中可拆卸装设曲面漫反射屏，使图像光束在镜片模组中形成折叠光路，可减小头戴显示设备的厚度，从而减小设备的体积，使设备更轻便，佩戴时更舒适。更重要的是，曲面漫反射屏配合曲面透镜，可以形成更大视角和景深的图像，提高虚拟现实的沉浸感，提升用户体验。此外，相对于现有的平面显示屏，曲面漫反射屏表面可以有多种弯曲的形状，亦可更换成多种类型的不同曲面漫反射屏，可以减小显示屏对用户眼睛的伤害。本发明的头戴显示设备光路设计巧妙，提升了用户的感官体验，具有结构简单，容易实施，可靠性好，使用性强，制造成本低等优势，拥有巨大的市场潜力。
应当理解的是，以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种头戴显示设备，包括头带部、外壳，以及设置在外壳内的投射模组和镜片模组；其特征在于，所述镜片模组包括第一反射单元、第二反射单元及折射单元，所述投射模组发射的图像光束经所述第一反射单元的第一次反射后、再经所述第二反射单元的第二次反射后、通过所述折射单元的折射使图像光束进入用户的眼睛，以使用户看到虚像。
2.根据权利要求1所述的头戴显示设备，其特征在于，所述第二反射单元包括漫反射屏或曲面漫反射屏。
3.根据权利要求2所述的头戴显示设备，其特征在于，所述第一反射单元包括曲面反光镜。
4.根据权利要求3所述的头戴显示设备，其特征在于，所述折射单元包括曲面透镜。
5.根据权利要求2所述的头戴显示设备，其特征在于，所述第二反射单元可拆卸装设在所述外壳内。
6.根据权利要求5所述的头戴显示设备，其特征在于，所述第二反射单元根据显示的内容更换为不同结构的曲面漫反射屏，包括凸屏或凹屏或波浪屏。
7.根据权利要求6所述的头戴显示设备，其特征在于，所述外壳上设置有开口及与开口配合的盖板，所述第二反射单元可从所述开口取出。
8.根据权利要求7所述的头戴显示设备，其特征在于，所述盖板上设置有凹槽，所述开口处设置有与所述凹槽过盈配合的密封件。
9.根据权利要求7所述的头戴显示设备，其特征在于,所述头戴显示设备还包括图像处理模块，所述图像处理模块包括插黑帧去除单元。
10.根据权利要求1-9任一项所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括两个镜片模组，各个镜片模组用于分别向用户对应的眼睛投射图像光束。
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