CN204028463U - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种头戴式显示设备，包括壳体和安装于壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、一光学放大透镜组、一半波片、第一偏振片和第二偏振片，半波片位于第二图像显示屏前部，第一偏振片和第二偏振片并排置于光学放大透镜组后部近眼端；光学系统的光路为：第一图像显示屏发出的光信息被第一平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第一偏振片透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息经半波片透射，被第二平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第二偏振片透射入人眼。本实用新型头戴式显示设备结构简单，设计轻巧。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本实用新型涉及光学图像显示技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

随着3D立体显示技术的蓬勃发展，3D立体显示技术正在革命性地影响和改变着人们的沟通、工作和生活方式，立体显示技术借助图像科技还原了人类真实的三维世界，将引领未来视像科技的发展趋势。2010年以来，以3D电视及3D影视为代表的全球3D立体显示技术产业环境日益成熟，3D立体显示器与传统显示器相比，其最大的特点在于3D立体显示器能够让人真实地体验到立体视觉带来的巨大冲击和极致震撼，因而显示图像的立体感强弱是衡量立体显示产品性能优劣的一项重要指标。

然而传统的立体显示技术，如3D电影、电视等，极大地限制了用户的观看场地，而市面上的大部分便携式立体显示设备不能满足用户对于分辨率、视场角以及便携性等诸多方面的要求。多功能的小型化电子显示设备虽然能为用户带来方便，如Google Glass，但“便携式”“小型化”同时也限制了显示屏的尺寸，而较小的显示屏又容易造成用户的眼部疲劳。因此，如何令单一设备兼具“小型化”与“大显示”的特性，便成为亟待解决的重要问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种兼具“小型化”与“大显示”特性的头戴式显示设备，可让用户随时随地以有线或无线方式将其连接到手机、平板电脑等其他具有播放功能的电子设备上，享受大屏立体视觉效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种头戴式显示设备，包括壳体和安装于壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、一光学放大透镜组、一半波片、第一偏振片和第二偏振片，半波片位于第二图像显示屏前部，第一偏振片和第二偏振片并排置于光学放大透镜组后部近眼端；光学系统的光路为：第一图像显示屏发出的光信息被第一平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第一偏振片透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息经半波片透射，被第二平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第二偏振片透射入人眼。

采用本实用新型头戴式显示设备观看图像时，当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体图像。

优选地，第一偏振片和第二偏振片的偏振方向相互垂直。

优选地，第一图像显示屏与第二图像显示屏左右对称地安装于所述壳体两侧。

优选地，第一平面全反射镜与第一图像显示屏呈第一夹角安装于第一图像显示屏对侧；第二平面全反射镜与第二图像显示屏呈第二夹角安装于第二图像显示屏对侧。

优选地，所述头戴式显示设备还包括供电模块，供电模块通过电路与第一图像显示屏和第二图像显示屏连接，通过内置或外接电源方式，为所述图像显示屏供电。

优选地，所述头戴式显示设备还包括外设连接模块，外设连接模块通过有线或无线方式，将所述头戴式显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取待显示的信息。

优选地，平面全反射镜表面镀有全反射膜。

优选地，所述头戴式显示设备近眼端安装有屈光度调节器。

优选地，壳体两侧分别设有卡扣，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

优选地，壳体上方设置有卡扣，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

本实用新型头戴式显示设备结构简单，设计轻巧，便于产业化生产。采用上述头戴式显示设备，可在使用者眼睛前方一定距离处呈现放大的虚像，观看3D电影或3D游戏场景显示时，使用者能够享受大视场立体视觉效果，同时，本实用新型头戴式显示设备的封闭性好，具有良好的私密性，在公共场所使用也不会影响周围的人，对于希望拥有个人空间的使用者非常适用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1示出了根据本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的光学系统布局示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的光学系统光路原理图；

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，这仅仅是本实用新型的一些实施例，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一

图1示出了根据本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的结构示意图。

本实用新型实施例头戴式显示设备，包括壳体和安装于壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、一光学放大透镜组、一半波片、第一偏振片和第二偏振片，半波片位于第二图像显示屏前部，第一偏振片和第二偏振片并排置于光学放大透镜组后部近眼端；光学系统的光路为：第一图像显示屏发出的光信息被第一平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第一偏振片透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息经半波片透射，被第二平面全反射镜反射至光学放大透镜组，经光学放大透镜组透射，再由第二偏振片透射入人眼。

本实用新型实施例头戴式显示设备壳体1设有通光孔21和通光孔22，孔间距和孔径均可调。通光孔21和通光孔22分别位于第一偏振片和第二偏振片后部近眼端，即光学系统的光路出口。使用者将双目置于所述通光孔处可以观看图像，当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像；当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体影像。

本实用新型实施例头戴式显示设备还包括外设连接模块(外设连接模块包括有线连接接口和/或无线连接模块，附图未示意出)，外设连接模块通过有线或无线方式，将所述头戴式显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取待显示的信息，具有播放功能的电子设备可以为电视机、手机、平板电脑等。

本实用新型实施例头戴式显示设备还包括供电模块，供电模块可设计为通过自带电池供电，也可以设计为通过有线方式连接外部电子设备时，由外部电子设备的电源对其供电。

本实用新型实施例头戴式显示设备还包括存储模块，存储模块可设计为包括内置存储芯片或可拆装的数据存储卡(SD卡、TF卡、U盘等)的数据存储单元，以及用于读取数据存储单元中图像数据的数据读取单元，数据读取单元与图像显示屏连接，用于将读取的图像数据显示于图像显示屏。

本实用新型实施例头戴式显示设备中，第一图像显示屏、第二图像显示屏、半波片、第一平面全反射镜和第二平面全反射镜通过定位卡槽上下和/或左右压边装配，第一平面全反射镜安装于第一图像显示屏对侧，并与第一图像显示屏呈30～60度夹角；第二平面全反射镜安装于第二图像显示屏对侧，并与第二图像显示屏呈30～60度夹角。同时，为减小光学放大透镜组的尺寸，第一平面全反射镜的法线和第二平面全反射镜的法线分别与光学放大透镜组光轴形成的夹角不同。

本实用新型实施例头戴式显示设备中，安装于壳体内的光学系统可以分别布局于壳体的左右两侧，两条光学通路共用一组光学放大透镜组，能够有效减少图像像差，使得图像显示更为清晰，还原更加真实。同时，由于两个图像显示屏分别放置于壳体内部的两侧，两个图像显示屏无交叠部分，空间布局紧凑，实现高质量呈现立体视觉图像功能的同时，头戴式显示设备的设计体积能够更加小巧轻便，方便使用。

实施例二

图2示出了根据本实用新型实施例的一种头戴式显示设备的光学系统布局示意图。

本实用新型实施例头戴式显示设备中，光学系统包括图像显示屏31、图像显示屏32、平面全反射镜41、平面全反射镜42、光学放大透镜组5、半波片8、偏振片61和偏振片62，半波片8位于图像显示屏32前部，偏振片61和的偏振片62并排置于光学放大透镜组5后部近眼端。

本实用新型实施例头戴式显示设备中，光学系统存在分别以图像显示屏31和图像显示屏32为图像源的两条光路，参见图3。其中一条光路为：图像显示屏31发出的光信息被平面全反射镜41反射至光学放大透镜组5，经光学放大透镜组5透射，再由偏振片61透射入人眼71；另一条光路为：图像显示屏32发出的光信息经半波片8透射，被平面全反射镜42反射至光学放大透镜组5，经光学放大透镜组5透射，再由偏振片62透射入人眼72。

具体地，偏振片61和偏振片62的偏振方向相互垂直，图像显示屏31发出的光信息被平面全反射镜41反射至光学放大透镜组5，图像显示屏32发出的光信息经半波片8透射，从而改变了偏振方向，再被平面全反射镜42反射至光学放大透镜组5，两组光信息具有相互垂直的光偏振方向，经过光学放大透镜组5透射后，分别被具有水平偏振方向的偏振片61和具有垂直偏振方向的偏振片62调制后，透射入人眼，从而呈现清晰真实的立体图像。

进一步地，本实施例实用新型头戴式显示设备的光学放大透镜组可以通过柔性支撑部件固定于镜筒结构，所述镜筒结构通过粘接方式固定于所述壳体中。同时，还可以在壳体内部设置中空曲面结构9，以减轻所述头戴式显示设备的整体重量。

为了防止杂光在整个光学系统中反复折返，干扰成像质量，本实施例中，在壳体内部两侧最好分别设置一块吸光片或在壳体两侧内壁上设置一层吸光层，将无用的杂光吸收掉。在壳体内壁上设置吸光层，最简单的方法是在壳体内壁喷涂一层黑色涂层。

在另一优选实施例中，本头戴式显示设备近眼端还安装有屈光度调节器，屈光度调节器可使屈光度在一定范围内可调节，以适应屈光度在此范围内的使用者在不佩戴眼镜的情况下可以正常的使用此头戴立体观影设备。

本实用新型实施例头戴式显示设备中，图1为头戴式显示设备的主体结构，该头戴式显示设备可以通过头戴伸缩带、头盔支架、帽子等连接固定所述头戴式显示设备并佩戴在用户头上(附图未示意出)。

再次声明，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，其中，

所述光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、一光学放大透镜组、一半波片、第一偏振片和第二偏振片，所述半波片位于所述第二图像显示屏前部，所述第一偏振片和所述第二偏振片并排置于所述光学放大透镜组后部近眼端；

所述光学系统的光路为：所述第一图像显示屏发出的光信息被所述第一平面全反射镜反射至所述光学放大透镜组，经所述光学放大透镜组透射，再由第一偏振片透射入人眼；所述第二图像显示屏发出的光信息经所述半波片透射，被所述第二平面全反射镜反射至所述光学放大透镜组，经所述光学放大透镜组透射，再由第二偏振片透射入人眼。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一偏振片和所述第二偏振片的偏振方向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一图像显示屏与所述第二图像显示屏左右对称安装于所述壳体两侧。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一平面全反射镜与所述第一图像显示屏呈第一夹角安装于所述第一图像显示屏对侧；所述第二平面全反射镜与所述第二图像显示屏呈第二夹角安装于所述第二图像显示屏对侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括供电模块，所述供电模块与所述第一图像显示屏和第二图像显示屏连接，通过内置或外接电源方式，为所述图像显示屏供电。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备还包括外设连接模块，所述外设连接模块通过有线或无线方式，将所述头戴显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取待显示的信息。

7.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述平面全反射镜表面镀有全反射膜。

8.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备近眼端安装有屈光度调节器。

9.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，在所述壳体两侧分别设有卡扣，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

10.根据权利要求5所述的头戴式显示设备，其特征在于，在所述壳体上方设置有卡扣，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。