CN113866989A - 一种可调节成像距离的头戴式显示装置 - Google Patents

一种可调节成像距离的头戴式显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113866989A
CN113866989A CN202111206532.7A CN202111206532A CN113866989A CN 113866989 A CN113866989 A CN 113866989A CN 202111206532 A CN202111206532 A CN 202111206532A CN 113866989 A CN113866989 A CN 113866989A
Authority
CN
China
Prior art keywords
display
imaging distance
adjusting
module
display 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.)
Pending
Application number
CN202111206532.7A
Other languages
English (en)
Inventor
陈海龙
徐德淼
周霁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Diandian Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Diandian Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Diandian Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Diandian Technology Co ltd
Priority to CN202111206532.7A priority Critical patent/CN113866989A/zh
Publication of CN113866989A publication Critical patent/CN113866989A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • 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
    • G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
    • 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
    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

本发明涉及抬头显示领域，公开了一种可调节成像距离的头戴式显示装置，本显示装置包括通信模块（1）、处理器（2）、可调节成像距离的显示模块（3）、反射通道（4）和投射镜（5）。通信模块（1）接收外部设备（如智能手机、平板电脑、车载设备等）信息（如导航、车速、转速、水温、电压等）交由处理器（2）处理并通过可调节成像距离的显示模块（3）显示。可调节成像距离的显示模块（3）有两块显示屏（31）（或一块显示屏（31）有左右两个区域），其显示的内容完全一致，显示屏（31）上的显示内容通过反射通道（4）反射后投射到悬挂于眼前的半反射半透明的投射镜（5）上。通过控制显示内容的位置可以调节人眼通过投射镜（5）所见的视觉成像大小和视觉成像距离，以和现实环境更好地融合达到更好的显示效果。本发明可以解决显示装置视觉成像距离不够、视觉成像距离不能自动调节、图像变形和重影等技术问题。

Description

一种可调节成像距离的头戴式显示装置
技术领域
本发明涉及头戴式抬头显示，特别涉及一种可调节成像距离的头戴式显示装置。
背景技术
抬头显示器（Head Up Display，简称HUD）最早运用在航空器的飞行辅助仪器上，它将重要的信息投射在与飞行员的眼睛大致水平的显示屏上，使得飞行员不需要低头就能够看到其所需要的重要信息。后来HUD被广泛应用于车辆，HUD把仪表信息(如车速、转速、水温、油量、电压等)和导航信息等投射至驾驶员视野前方，从而减少驾驶员低头看仪表的频率，更加安全舒适地驾驶。目前的车载抬头显示主要安装或内置于车辆。
中国发明专利申请公开说明书CN104423040A公开了一种帽子型抬头显示器，其结合头戴式显示器和抬头显示器，使得使用者能够以双眼同时观看虚拟图像和外面的现实环境，并且头戴显示能够较好地解决视场角的问题。但是这种帽子型抬头显示器只通过一个球面镜片放大图像及其成像距离，效果有限，成像距离一般在2米左右，而且图像会变形。中国实用新型专利申请公开说明书CN208459688U公开了一种头戴式显示设备，采用两个凹面镜，成像距离可以更大，但是如果作为车载HUD用于显示汽车仪表信息和导航信息，成像距离还是不够远，而且比较重佩戴体验不好。
而且上述两种显示装置，其成像距离都是固定的，不能实时地根据需要自动调节。人们在驾驶时，如果车载HUD显示内容的成像距离能够根据车速相应地自动调节，车速快则成像距离远，反之则近，这样无疑能提高驾驶的舒适感和安全性。
发明内容
为了改进上述技术不足，本发明提供一种可调节成像距离的头戴式显示装置。
本发明的显示装置包括通信模块、处理器、可调节成像距离的显示模块、反射通道和投射镜。
通信模块接收外部设备（如智能手机、平板电脑、车载设备等）信息（如导航、车速、转速、水温、电压等）交由处理器处理；
处理器作为显示装置的大脑，加工处理信息，给显示模块输出显示内容及指令；
可调节成像距离的显示模块用于显示并根据处理器的指令调整显示图像的位置；
反射通道由平面反射镜组成，显示内容经反射通道反射后投射到投射镜上；
投射镜是半反射半透明的平面镜，使用者通过投射镜可以看到虚拟图像及外面的现实环境。
本发明的优点：用两块显示屏（或一块显示屏的左右两个区域）显示两个一致的图像，两个一致的图像投射于眼前，人的左右两眼同时透过投射镜各自观看同方位的显示内容可以获得清晰的视觉成像，并且可以通过调整两个图像的位置获得较好的视觉成像距离；本显示装置的镜片均为平面镜，图像不会变形；不会有重影；采用头戴式，使用者可以灵活地转动头部以获得更好的视觉效果，不存在视场角问题。本显示装置还可以根据行进速度自动调节视觉成像距离，达到速度快，则视觉成像距离远；速度慢，则视觉成像距离近的效果。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明所述的可调节成像距离的头戴式显示设备的结构示意图。
图2是本发明所述的一种可调节成像距离的显示模块的结构示意图。
图3是本发明所述的另一种可调节成像距离的显示模块的结构示意图。
图4是本发明所述的又一种可调节成像距离的显示模块的结构示意图。
图5是本发明所述的可调节成像距离的头戴式显示设备的光学原理图。
图6是本发明所述的可调节成像距离的头戴式显示设备的反射通道的光学原理图。
具体实施方式
如图1所示，可调节成像距离的头戴式显示装置包括：通信模块1、处理器2、可调节成像距离的显示模块3、反射通道4和投射镜5；通信模块1接收外部设备（如智能手机、平板电脑、车载设备等）信息（如导航、车速、转速、水温、电压等）并将信息交由处理器2处理；处理器2对获取的信息进行处理，将显示内容输出给可调节成像距离的显示模块3显示，显示内容经反射通道4反射后投射到投射镜5上；投射镜5是半反射半透明的平面镜，使用者透过投射镜5可以看到虚拟图像及外面的现实环境。
可调节成像距离的显示模块3，可以有几种方式来实现。图2所示为一个实施例，可调节成像距离的显示模块3由两块显示屏31、两个马达电机32和一个运动导轨33组成，两块显示屏31分别固定在两个马达电机32上，马达电机32可根据处理器2的指令转动，带动显示屏31在运动导轨33上移动； 两块显示屏31根据处理器2输出的内容显示，两块显示屏31显示的内容完全一致，显示内容通过反射通道4反射后投射到投射镜5上；投射镜5悬挂于眼前，人眼通过投射镜5可看见显示内容的成像和外部现实环境；通过控制两块显示屏31的移动距离可以调节人眼经投射镜5所见的视觉成像大小和视觉成像距离，以达到和现实环境更好地融合实现更好的显示效果。
图3所示为可调节成像距离的显示模块3的另一个实施例，可调节成像距离的显示模块3由两块显示屏31组成，两块显示屏31根据处理器2输出的内容显示，两块显示屏31显示的内容完全一致，并且根据处理器2输出的坐标值调整显示内容在显示屏中的位置；显示内容通过反射通道4反射后投射到投射镜5上；投射镜5悬挂于眼前，人眼通过投射镜5可看见显示内容的成像和外部现实环境；通过控制两块显示屏31上显示内容的位置可以调节人眼经投射镜5所见的视觉成像大小和视觉成像距离，以达到和现实环境更好地融合实现更好的显示效果。
图4所示为可调节成像距离的显示模块3的又一个实施例，可调节成像距离的显示模块3由一块显示屏31组成，显示屏31分为左右两个区域，显示屏31根据处理器2输出的内容显示，显示屏31左右两个区域显示的内容完全一致，并且根据处理器2输出的坐标值调整显示内容在显示屏中的位置；显示内容通过反射通道4反射后投射到投射镜5上；投射镜5悬挂于眼前，人眼通过投射镜5可看见显示内容的成像和外部现实环境；通过控制显示屏31左右两个区域显示内容的位置可以调节人眼经投射镜5所见的视觉成像大小和视觉成像距离，以达到和现实环境更好地融合实现更好的显示效果。
调节成像距离的光学原理如图5所示，左右两个一致的显示内容通过反射通道4后在投射镜5的“光学成像”在a1b1和a1’b1’位置时，此时人的双眼观看得到的“视觉成像”在A1B1；当显示内容的“光学成像”移动至a2b2和a2’b2’位置时，其“视觉成像”在A2B2。由此可见，通过改变左右两个显示内容的位置（经由移动显示屏或改变显示内容的坐标值），其视觉成像大小和视觉成像距离都相应改变了。因此，本发明可以根据行进速度来确定处理器2发出的指令和输出的坐标值从而灵活地调节显示内容的视觉成像距离，从而实现行进速度快，则视觉成像距离远，行进速度慢，则视觉成像距离近的效果，提升用户体验。
反射通道的光学原理如图6所示，反射通道4由平面反射镜41组成，显示屏31的显示内容通过反射通道4反射后投射到投射镜5上呈现。图6为反射通道的光学原理图，并不表示反射通道只能按图示的结构组成，只要按照光学反射原理将显示内容反射后投射到投射镜5上都可以。
本发明可以夹挂、磁吸、黏贴或内置于帽子、头盔等头戴物品上，也可以单独设计成一个符合人体工程学的头戴设备。
在本发明的一些实施例中，本显示装置可以在驾驶时作为HUD抬头显示设备。车载设备将导航、车速、转速、水温、电压等信息发送给本显示装置显示，驾驶员可以方便地看见这些显示信息和实际路况，显示信息的视觉成像距离可根据车速自动调节（车速越快视觉成像距离越远，反之则近），头戴式显示装置可以随驾驶员的头转动，从而灵活地达到与现实环境更好的融合，提升用户体验。
在本发明的一些实施例中，通信模块1可以为蓝牙模块，也就是说，显示装置与外部设备（智能手机、平板电脑、车载设备等）建立无线蓝牙通信连接。
在本发明的一些实施例中，通信模块1可以为WiFi(Wireless Fidelity)模块，也就是说，显示装置与外部设备（智能手机、平板电脑、车载设备等）建立无线WiFi通信连接。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系；其次，本申请中的术语：“光学成像”指显示屏31上的内容经反射通道4后在投射镜5上的成像；“视觉成像”指人眼透过投射镜5看见的成像；“成像距离”和“视觉成像距离”含义等同，均指人眼透过投射镜5看见的成像到人眼的距离，即“视觉成像”到人眼的距离。

Claims (6)

1.一种可调节成像距离的头戴式显示装置，包括通信模块（1）、处理器（2）、反射通道（4）和投射镜（5），其特征在于：它还有一个可调节成像距离的显示模块（3）。
2.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于：可调节成像距离的显示模块（3）由两块显示屏（31）、两个马达电机（32）和一个运动导轨（33）组成；两块显示屏（31）显示的内容一致；两块显示屏（31）分别固定在两个马达电机（32）上，并可在马达电机（32）的带动下在运动导轨（33）上移动。
3.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于：可调节成像距离的显示模块（3）由两块显示屏（31）组成，两块显示屏（31）显示的内容一致；显示内容在显示屏（31）中的位置可由处理器（2）输出的坐标值控制。
4.按照权利要求1所述的显示装置，其特征在于：可调节成像距离的显示模块（3）由一块显示屏（31）组成，显示屏（31）包括左右两个区域，左右两个区域显示的内容一致；显示内容在显示屏（31）中的位置可由处理器（2）输出的坐标值控制。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的显示装置，其特征在于：通信模块（1）为蓝牙模块。
6.按照权利要求1至4中任一项所述的显示装置，其特征在于：通信模块（1）为WiFi模块。
CN202111206532.7A 2021-10-17 2021-10-17 一种可调节成像距离的头戴式显示装置 Pending CN113866989A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111206532.7A CN113866989A (zh) 2021-10-17 2021-10-17 一种可调节成像距离的头戴式显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111206532.7A CN113866989A (zh) 2021-10-17 2021-10-17 一种可调节成像距离的头戴式显示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113866989A true CN113866989A (zh) 2021-12-31

Family

ID=78999978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111206532.7A Pending CN113866989A (zh) 2021-10-17 2021-10-17 一种可调节成像距离的头戴式显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113866989A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706790A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 奥琳光学科技(苏州)有限公司 一种虚拟现实设备及周边视网膜离焦调节方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100214635A1 (en) * 2007-11-22 2010-08-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Display device, display method and head-up display
CN104423040A (zh) * 2013-08-23 2015-03-18 尚立光电股份有限公司 帽子型抬头显示器
CN107340598A (zh) * 2017-09-08 2017-11-10 激极光学科技(上海)有限公司 一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统
US20180129050A1 (en) * 2015-05-19 2018-05-10 Maxell, Ltd. Head-mounted display, head-up display and picture displaying method
US20180284431A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 E-Lead Electronic Co., Ltd. Adjustable head-up display system of all time
CN108803033A (zh) * 2018-05-30 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 畸变校正眼镜、抬头显示设备、系统、校正方法
KR20190025369A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 김연태 스마트 hud 블랙박스가 구비된 헬멧
US10610775B1 (en) * 2017-01-04 2020-04-07 Facebook Technologies, Llc Actuation for a focus adjusting head mounted display

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100214635A1 (en) * 2007-11-22 2010-08-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Display device, display method and head-up display
CN104423040A (zh) * 2013-08-23 2015-03-18 尚立光电股份有限公司 帽子型抬头显示器
US20180129050A1 (en) * 2015-05-19 2018-05-10 Maxell, Ltd. Head-mounted display, head-up display and picture displaying method
US10610775B1 (en) * 2017-01-04 2020-04-07 Facebook Technologies, Llc Actuation for a focus adjusting head mounted display
US20180284431A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 E-Lead Electronic Co., Ltd. Adjustable head-up display system of all time
KR20190025369A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 김연태 스마트 hud 블랙박스가 구비된 헬멧
CN107340598A (zh) * 2017-09-08 2017-11-10 激极光学科技(上海)有限公司 一种用于头戴式设备的焦距可连续调节的光学系统
CN108803033A (zh) * 2018-05-30 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 畸变校正眼镜、抬头显示设备、系统、校正方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706790A (zh) * 2024-02-05 2024-03-15 奥琳光学科技(苏州)有限公司 一种虚拟现实设备及周边视网膜离焦调节方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409846B1 (ko) 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치
US10032429B2 (en) Device control utilizing optical flow
EP3182051B1 (en) Methods of vestibulo-ocular reflex correction in display systems
US20160110615A1 (en) Methods and Apparatus for Integrated Forward Display of Rear-View Image and Navigation Information to Provide Enhanced Situational Awareness
JP7163732B2 (ja) 運転支援装置、運転支援システム、運転支援方法およびプログラム
US20140098008A1 (en) Method and apparatus for vehicle enabled visual augmentation
US20150245017A1 (en) Virtual see-through instrument cluster with live video
US9164283B2 (en) Multi optical-route head up display (HUD)
US8854281B2 (en) Head up display (HUD)
CN108663807B (zh) 平视显示光学系统和装置及其成像方法
JPWO2010050459A1 (ja) 視標呈示装置、画像表示システムおよび車載用表示装置
US20180284432A1 (en) Driving assistance device and method
US10274726B2 (en) Dynamic eyebox correction for automotive head-up display
CN113993741B (zh) 座舱系统调节装置和用于调节座舱系统的方法
US10885819B1 (en) In-vehicle augmented reality system
CN114828684A (zh) 用于摩托车手的头盔准直器显示系统
CN113866989A (zh) 一种可调节成像距离的头戴式显示装置
US11106045B2 (en) Display system, movable object, and design method
WO2016101861A1 (zh) 头戴式显示装置
JP2007047735A (ja) 視覚情報呈示装置及び視覚情報呈示方法
EP3513999B1 (en) Vehicle display nexus control apparatus
CN111923835A (zh) 一种基于车辆后视显示方法
CN110796116A (zh) 多面板显示系统、具有多面板显示系统的车辆及显示方法
KR20110016118A (ko) 네비게이션용 헤드업 디스플레이 장치
CN210666205U (zh) 一种抬头显示设备、成像系统和车辆

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