CN202615044U - 一种非接触式近眼虚拟立体显示器 - Google Patents
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Abstract
一种非接触式近眼虚拟立体显示器。解决了现有的近眼显示器只能采用头戴式，佩戴时间过长会给使用者带来不适，而家用实体显示器又难以获得大视角画面的技术问题。本实用新型包括两个独立的高清显示器，以及灵活自如且具有阻尼自锁能力的支架，支架可固定在墙壁上或桌面上，通过调节支架让显示器观察口处于人的双眼前方，两个高清显示器单独显示左右眼画面，从而获得立体画面。观察口有凸透镜进行屈光，从而虚拟大视角巨幅画面。由于无需人体承载，人眼与观察口之间的距离灵活可变，便于观察键盘等周围事物；可选用尺寸较大的显示器，成本低廉，采用反射式结构，解决了大尺寸显示器安装空间干涉的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种近眼虚拟显示器，特别是头戴式显示器的改良方案。
背景技术
近眼显示器的历史由来已久。一直以来，近眼显示器都是采用头盔式或眼镜式（下文统称头戴显示器），随着技术的发展，头戴显示器产品越来越轻巧，但目前主流的高清分辨率的头戴显示器，仍然体积较大，质量较重，长期佩戴容易给人带来不适。
目前市面上的头戴显示器由于采用非反射式（直视式），直接在人的两眼之前安置显示器，所以单显示器的宽度不能超过人眼的平均瞳距66cm，为了达到高分辨率，必然要采用更加精密的显示器制造技术，目前采用的高分辨率LCD，OLED，LCOS显示器，造价昂贵，增加了头戴显示器的生产成本，导致产品价格高居不下，难以在市场上普及。
由于直视式头戴显示器的屏幕大小受到限制，较小的屏幕为了获得较大的视角（大于45°），需要放置在离人眼更近的位置，但越近的物体，人眼对其成像越困难，需要焦距更短的凸透镜（度数更高的远视镜片）来对光线进行屈光，这又带来了画面球形畸变、色彩畸变等问题。因此，目前市面上的头戴显示器，视角很难超过45°，在视觉效果方面还难以达到巨幕影院的效果。
目前头戴显示器都需要人眼紧贴观察窗，人眼被封闭起来，无法看到外面的情况，使得头戴显示器只能用于电影观看，难以用于需要按键操作的电子游戏娱乐，更无法用于电脑打字输入等基本键盘操作。
实用新型内容
本实用新型需要解决的是将现有头戴显示器的重量采用特殊支架来支撑，从而消除用户头部负重；采用反射式结构因而使得较大尺寸的显示器可用于本实用新型，可降低成本，且在同样距离下，获得更大的视角；使人眼能在一定距离范围内都能看到整个虚拟画面，因而能在人眼和观察窗之间空出一定间隙，使得键盘操作成为可能。
本实用新型主要通过以下技术方案实施：
由支架支撑的盒体悬在人眼前方，人眼通过凸透镜观察前方斜45°安置的前镀膜反射镜，从而看到两侧与人脸垂直安置的约7英寸的高清显示器，显示器显示出镜像画面，使得人眼看到正常画面。由于显示器虚像距离人眼太近，人眼无法直接看清，通过凸透镜的屈光功能，使得显示器的镜像变成远处3~5m处的虚像，可使人眼舒适地观看。
本实用新型配备有2~3关节的阻尼自锁的支架，可带动显示器盒体实现全自由度的运动和固定，其底座可固定于墙上的专用底座内，也可以固定在桌面上，当使用者处于舒适的观看姿势时，将显示器盒体移动至眼前即可。
由于显示器显示的画面经过镜面反射，所以人眼观察到的是镜像画面，本实用新型显示器的显示控制器可将视频输入信号进行水平镜像处理。为了广泛适用于视频信号源（如电脑、高清播放机、手机、便携式播放器等），本实用新型只采用一路视频信号输入，通过显示控制器产生两路视频信号，实现2D画面显示、半宽画面立体显示或全宽画面立体显示。
人眼可在一定范围内前后移动，当人眼距离观察窗口达到最远距离时，可观察键盘和周围情况；随着人眼的前后移动，屏幕有效视角的范围约为45~60°。
因此，本实用新型可在用户头部无需负重的情况下，使用户观看到虚拟大屏幕大视角的立体画面；同时人眼与观察窗之间可自由移动，便于观察键盘或周围物体；适用于所有立体格式的视频或游戏，对信号源无特殊要求；仅可由一人观看，具有良好的私密性；制造成本低廉，实现方式简单，利于市场推广。
附图说明
附图1是本实用新型显示器盒体的结构和光路示意图。
附图2是本实用新型的支架的两种使用方式示意图。
图中示意元素及编号： 高清显示器1、前镀膜反射镜2、显示器镜像3、凸透镜4、人眼的前后极限位置5、显示器盒体6、支架臂7、固定底座8、支架夹9。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案进行进一步具体的说明：
实施例：
近眼虚拟显示器由显示器盒体6和支架组成。
如图1，显示器盒体6内包含左右两眼的两条独立的光路系统。单条光路由7寸左右的高清显示器1、前镀膜反射镜2、凸透镜4组成。高清显示器显示出镜像画面，经过45°放置的前镀膜反射镜2反射一次后，在人眼前方形成了显示器镜像3，由于显示器镜像3距离人眼距离仍然太近，使得人眼无法对其成像，经过凸透镜4的折射屈光以后，形成了一个距离较远的虚像，从而使人眼较舒适地观看。
如图2，支架由支架臂7和支架夹9组成，支架夹可固定在桌面上，也可与固定底座8组合使用，用来固定在桌面或墙壁上。支架臂7具有阻尼自锁功能，可以全自由度固定在臂长范围内任意位置。
本实用新型可直接单路接驳电脑或其他视频输出设备，通过内置的显示控制器对单路视频信号的分割和处理，进行2D画面显示、半宽画面立体显示或全宽画面立体显示。
在人眼的前后极限位置5的范围之内，都可以看到完整的屏幕，使得人眼与显示器盒体6之间可留出空隙。随着人眼的前后移动，屏幕有效视角的范围约为45~60°。
虽然以上对本实用新型的较佳实施例进行了详细的描述，但是，对于本领域的普通技术人员来说，只要不脱离本实用新型的设计思想和构思是可以作出各种变型或者改型，应当说，这样一些变型或改型属于本实用新型保护范围。
Claims (4)
1.一种非接触式近眼虚拟立体显示器，显示器盒体（6）内包含左右两眼的两条独立的光路系统，其特征是由显示器盒体（6）和支架组成，采用较大尺寸的显示器及反射式结构，单眼光路由7寸左右大小的高清显示器（1）、前镀膜反射镜（2）、凸透镜（4）组成，高清显示器显示出镜像画面，经过45°放置的前镀膜反射镜（2）反射一次后，在人眼前方形成了显示器镜像（3），此时显示画面恢复为正像，经过凸透镜（4）的折射屈光以后，形成了一个距离较远的虚像，从而使人眼较舒适地观看。
2.根据权利要求1所述的非接触式近眼虚拟立体显示器，其特征是支架由支架臂（7）和支架夹（9）组成，支架夹可固定在桌面上，也可与固定底座（8）组合使用，用来固定在桌面或墙壁上，支架臂（7）具有阻尼自锁功能，可以全自由度固定在臂长范围内任意位置。
3.根据权利要求1所述的非接触式近眼虚拟立体显示器，其特征是显示器可直接单路接驳电脑或其他视频输出设备，通过内置的显示控制器对单路视频信号的分割和处理，进行2D画面显示、半宽画面立体显示或全宽画面立体显示。
4.根据权利要求1所述的非接触式近眼虚拟立体显示器，其特征是在人眼的前后极限位置（5）的范围之内，都可以看到完整的屏幕，使得人眼与显示器盒体（6）之间可留出空隙，便于观察键盘或周围物体，随着人眼的前后移动，屏幕有效视角的范围约为45~60°。
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