一種頭戴顯示設備的製作方法
2023-06-09 17:04:51
一種頭戴顯示設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頭戴顯示設備，包括圖像顯示屏、眼罩、鏡架、目視放大光學系統和至少兩塊平面反射鏡，其鏡架下半部分與眼罩連接，目視放大光學系統安裝在鏡架與眼罩連接位置處，鏡架中央設有隔斷片，用於將兩眼看見的圖像完全隔斷；圖像顯示屏豎向安裝於鏡架上半部分靠近用戶額頭一側，其顯示屏背對用戶額頭；平面反射鏡以傾斜角度分兩層安裝於鏡架內，圖像顯示屏發出的光信息，經平面反射鏡兩次轉折後，經目視放大光學系統進入人眼。本實用新型頭戴顯示設備能讓用戶享受大屏立體視覺效果，可用於3D電影觀看、3D遊戲場景顯示等，其封閉性好，不會影響周圍的人，對於希望擁有個人空間的人來說非常適用。
【專利說明】一種頭戴顯示設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及頭戴顯示【技術領域】，尤其涉及一種頭戴顯示設備。
【背景技術】
[0002]隨著3D顯示技術的蓬勃發展，3D立體顯示技術正在革命性地影響和改變著人們的溝通、工作和生活方式。2010年，以3D電視及3D影視為代表的全球產業環境日益成熟，立體顯示器與傳統顯示器相比，其最大的特點在於立體顯示器能夠讓人真實的體驗到立體視覺帶來的巨大衝擊和極致震撼，因而立體感強與否是衡量立體顯示產品的一項重要指標。立體顯示應用科技技術手段還原了人類真實的三維世界，將引領未來視像科技的發展趨勢。
[0003]然而傳統的立體顯示技術，如3D電影、電視等，極大地限制了用戶的觀看場地，而市面上的大部分可攜式立體顯示設備不能滿足用戶對於解析度、視場角以及便攜性等諸多方面的要求。多功能的小型化電子顯示設備雖然能為用戶帶來方便，如Google Glass，但「可攜式」 「小型化」同時也限制了顯示屏的尺寸，而較小的顯示屏又容易造成用戶的眼部疲勞。因此，如何令單一設備兼具「小型化」與「大顯示」的特性，便成為亟待解決的重要問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種兼具「小型化」與「大顯示」特性的頭戴顯示設備，可讓用戶隨時隨地以有線或無線方式將其連接到手機、平板電腦等其他具有播放功能的電子設備上，享受大屏立體視覺效果。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種頭戴顯示設備，所述頭戴顯示設備包括圖像顯示屏、眼罩、鏡架、目視放大光學系統和至少兩塊平面反射鏡，其中:鏡架下半部分與眼罩連接，目視放大光學系統安裝在鏡架與眼罩連接位置處，鏡架中央設有隔斷片，用於將兩眼看見的圖像完全隔斷；圖像顯示屏豎向安裝於鏡架上半部分靠近用戶額頭一側，其顯示屏背對用戶額頭；平面反射鏡以傾斜角度分兩層安裝於鏡架內，兩層平面反射鏡之間的夾角為30度?60度；圖像顯示屏發出的光信息，經平面反射鏡兩次轉折後，經目視放大光學系統進入人眼。
[0006]優選的，所述目視放大光學系統包括兩組光學組件，每組光學組件為單片正焦透鏡或多個透鏡組成的正焦透鏡組。
[0007]優選的，每層平面反射鏡為單塊平面反射鏡或兩塊並排安裝的平面反射鏡；圖像顯示屏為單塊大顯示屏或兩塊並排安裝的小顯示屏。
[0008]優選的，所述頭戴顯示設備還包括外設連接電路，外設連接電路通過有線或無線方式，將所述頭戴顯示設備與具有播放功能的電子設備連接，獲取待顯示的信息。
[0009]優選的，所述頭戴顯示設備還包括屈光度調節器，所述屈光度調節器位於所述目視放大光學系統的近眼端。
[0010]優選的，所述目視放大光學系統內的兩組光學組件之間設有距離調節機構，用於調節兩光學組件之間的距離。
[0011]優選的，所述目視放大光學系統連接有焦距調節機構，用於調節兩光學組件的焦距。
[0012]優選的，所述鏡架兩側分別設有卡扣，用於緊固頭戴伸縮帶。
[0013]優選的，所述眼罩上方設有卡扣，用於緊固頭戴伸縮帶。
[0014]本實用新型具有如下有益效果:
[0015]1.本實用新型頭戴顯示設備具有目視放大光學系統，在人眼前方一定距離處的呈現放大虛像，可使用戶享受大屏立體視覺效果；
[0016]2.本實用新型頭戴顯示設備可用於3D電影觀看、3D遊戲場景顯示等，其封閉性好，不會影響周圍的人，對於希望擁有個人空間的人來說非常適用；
[0017]3.本實用新型頭戴顯示設備結構簡單，設計輕巧，便於產業化生成，成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖:
[0019]圖1為本實用新型實施例頭戴顯示設備的光學原理圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例頭戴顯示設備的結構示意圖；
[0021]圖3為圖2頭戴顯示設備的結構爆炸圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例頭戴顯示設備通過眼罩上方卡扣連接頭戴伸縮帶的結構示意圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例頭戴顯示設備通過鏡架兩側卡扣連接頭戴伸縮帶的結構示意圖；
[0024]圖中標記:1-圖像顯示屏，2-鏡架，3-鏡架，31-鏡架前端支架，32-鏡架後端支架，4-目視放大光學系統，5-平面反射鏡，6-隔斷片，7-卡扣，8-頭戴伸縮帶，9-人眼位置。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0026]參見圖2和圖3，為本實用新型實施例頭戴顯示設備的結構示意圖，所述頭戴顯示設備包括圖像顯示屏1、眼罩2、鏡架3 (圖3中，為了更清楚的顯示結構，鏡架被爆開，分為鏡架前端支架31和鏡架後端支架32兩部分)、目視放大光學系統4和至少兩塊平面反射鏡5，其中:鏡架3下半部分與眼罩2連接，目視放大光學系統4安裝在鏡架與眼罩連接位置處(鏡架與眼罩連接位置處指鏡架與眼罩連接位置附近，即目視放大光學系統3可以是安裝在鏡架上，也可以是安裝在眼罩上，或安裝在二者的交集位置上)，鏡架2中央設有隔斷片6，用於將兩眼看見的圖像完全隔斷；圖像顯示屏I豎向安裝於鏡架上半部分靠近用戶額頭一偵牝其顯示屏背對用戶額頭；平面反射鏡5以傾斜角度分兩層安裝於鏡架內，兩層平面反射鏡之間的夾角為30度?60度(優選45度)；圖像顯示屏I發出的光信息，依次經兩層平面反射鏡兩次轉折後，經目視放大光學系統3進入人眼。圖2、圖3結構的光路原理圖可參考圖1，其中9為人眼位置，人眼經目視放大光學系統4後看到的是成像在人眼前方一定距離處的放大虛像，可享受到在影院觀看影片的大屏效果。
[0027]本實用新型實施例中，所述目視放大光學系統4包括兩組光學組件(優選為兩組結構相同的光學組件)，每組光學組件為單片正焦透鏡或多個透鏡組成的正焦透鏡組，即每組光學組件由一個正透鏡，或多個正透鏡組成的透鏡組，或多個負透鏡和正透鏡組成的透鏡組構成。光學組件的透鏡組件可以為球面透鏡、非球面透鏡、菲涅爾透鏡、自由曲面透鏡、彎月透鏡、菲涅爾透鏡等。例如:目視放大光學系統中的每組光學組件可以由一個彎月透鏡和一個凸透鏡組成。
[0028]圖2、圖3中，鏡架後端支架32設計為與兩層平面反射鏡同樣的傾斜角度，兩層平面反射鏡直接貼在鏡架後端支架32內側壁上(詳見圖3)，這種方式可以使頭戴顯示設備體積儘可能小，但是在實際實施過程中，鏡架後端完全可以設計為方形或其他形狀，只要平面反射鏡能分兩層安裝在鏡架內，且滿足需要的光路即可。
[0029]本實用新型實施例中，每層平面反射鏡可以為一整塊平面反射鏡，供左右眼共用，也可以是兩塊並排安裝的小平面反射鏡，各自供左右眼光路使用。
[0030]本實用新型實施例頭戴顯示設備的眼罩設置為寬口徑，支持用戶在佩戴框架眼鏡的情況下直接佩戴本設備。
[0031]本實用新型實施例頭戴顯示設備還包括外設連接電路(包括有線連接接口和/或無線連接模塊)，外設連接電路通過有線或無線方式，將所述頭戴顯示設備與具有播放功能的電子設備連接，獲取待顯示的信息，具有播放功能的電子設備可以為電視機、手機、平板電腦等。頭戴顯示設備可設計為通過自帶電池供電，也可以設計為通過有線方式連接外部電子設備時，由外部電子設備的電源對其供電。
[0032]採用本實用新型頭戴顯示設備觀看視頻時，移動終端屏幕播放視頻源時，需要將視頻轉換為左右兩幅圖像，且用鏡架中央的隔斷片將這兩幅圖像隔開，避免了左側圖像對右眼的幹擾及右側圖像對左眼的幹擾。當左右兩側圖像完全一致時，為普通2D視頻，當左右兩側圖像具有一定的位差時，為3D立體影像。
[0033]優選的，本實用新型實施例頭戴顯示設備還可以包括屈光度調節器(附圖未示出)，所述屈光度調節器安裝於目視放大光學系統的近眼端，屈光度調節器可使屈光度在一定範圍內可調節，以適應屈光度在此範圍內的使用者在不佩戴眼鏡的情況下可以正常的使用此頭戴顯示設備。
[0034]優選的，在所述目視放大光學系統內的兩組光學組件之間，還可以設置一距離調節機構(該調節機構可以為齒輪機構)，用於調節兩光學組件之間的距離，以適應具有不同瞳距的使用者。要實現兩組光學組件之間距離的調節，除了用距離調節機構外，還可以將兩組光學組件均通過腰型孔卡固於鏡架與眼罩連接位置處，這樣就能手動調節兩光學組件之間的距離，以適應具有不同瞳距的使用者。
[0035]優選的，所述目視放大光學系統還可以設計為連接有一焦距調節機構(附圖未示出)，用於調節兩光學組件的焦距，以適應不同像素密度的視頻經光學系統放大後的畫質。在此方案實施時，所述目視放大光學系統內的兩組光學組件可以各自連接一焦距調節機構，用以分別調節兩個光學組件的焦距；也可以兩組光學組件共連一個焦距調節機構實現聯調。當每組光學組件由兩個及以上的光學元件組成時，所述焦距調節機構可以為齒輪機構，齒輪齒調節機構將旋轉運動轉化為光學元件的直線運動，通過改變光學元件之間的距離來改變光學系統的焦距；而當每組光學組件僅由一個光學元件元件組成時，只有該光學元件具有焦距可調特性，才可以使用焦距調節機構來進行焦距調節，例如:液體透鏡，焦距調節機構向液體透鏡外加電壓或通過機械力改變液體形狀，實現焦距調節。由於焦距調節比較專業，本焦距調節機構可設計為檔位調節，普通使用者按檔位調節可好確保顯示效果。
[0036]本實用新型實施例為頭戴顯示設備，圖2為頭戴顯示設備的主體結構，該頭戴顯示設備可通過頭戴伸縮帶、頭盔支架、帽子等方式佩戴在用戶頭上，圖4和圖5以頭戴伸縮帶為例。如圖4示意的為:在眼罩上方設置卡扣7，用於緊固頭戴伸縮帶8 ;而圖5示意的為:在鏡架兩側分別設置一卡扣7，用於緊固頭戴伸縮帶8。圖4佩戴方式相比於圖5更符合人體力學:圖5方式佩戴時，設備重量可能會壓迫在用戶臉部；而圖4方式中，卡扣緊貼用戶額頭，使重心上移，受力主要集中在用戶額頭部位，不會對用戶臉部造成壓迫感。
[0037]本實用新型實施例設計為兩層平面反射鏡對移動終端顯示屏發出的光信息進行兩側轉折，在實際實施過程中，完全可以依據該理論布置更多層的平面反射鏡，對光路進行更多次數的轉折。
[0038]本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0039]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
[0040]本實用新型並不局限於前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組
口 ο
【權利要求】
1.一種頭戴顯示設備，其特徵在於，所述頭戴顯示設備包括圖像顯示屏、眼罩、鏡架、目視放大光學系統和至少兩塊平面反射鏡，其中: 鏡架下半部分與眼罩連接，目視放大光學系統安裝在鏡架與眼罩連接位置處，鏡架中央設有隔斷片，用於將兩眼看見的圖像完全隔斷； 圖像顯示屏豎向安裝於鏡架上半部分靠近用戶額頭一側，其顯示屏背對用戶額頭； 平面反射鏡以傾斜角度分兩層安裝於鏡架內，兩層平面反射鏡之間的夾角為30度?60度；圖像顯示屏發出的光信息，經平面反射鏡兩次轉折後，經目視放大光學系統進入人眼。
2.如權利要求1所述的頭戴顯示設備，其特徵在於，所述目視放大光學系統包括兩組光學組件，每組光學組件為單片正焦透鏡或多個透鏡組成的正焦透鏡組。
3.如權利要求2所述的頭戴顯示設備，其特徵在於: 每層平面反射鏡為單塊平面反射鏡或兩塊並排安裝的平面反射鏡； 圖像顯示屏為單塊大顯示屏或兩塊並排安裝的小顯示屏。
4.如權利要求3所述的頭戴顯示設備，其特徵在於:所述頭戴顯示設備還包括外設連接電路，外設連接電路通過有線或無線方式，將所述頭戴顯示設備與具有播放功能的電子設備連接，獲取待顯示的信息。
5.如權利要求1至4任一項所述的頭戴顯示設備，其特徵在於，所述頭戴顯示設備還包括屈光度調節器，所述屈光度調節器位於所述目視放大光學系統的近眼端。
6.如權利要求2至4任一項所述的頭戴顯示設備，其特徵在於，所述目視放大光學系統內的兩組光學組件之間設有距離調節機構，用於調節兩光學組件之間的距離。
7.如權利要求2至4任一項所述的頭戴顯示設備，其特徵在於:所述目視放大光學系統連接有焦距調節機構，用於調節兩光學組件的焦距。
8.如權利要求2至4任一項所述的頭戴顯示設備，其特徵在於，所述鏡架兩側分別設有卡扣，用於緊固頭戴伸縮帶。
9.如權利要求2至4中任一項所述的頭戴顯示設備，其特徵在於，所述眼罩上方設有卡扣，用於緊固頭戴伸縮帶。
【文檔編號】G02B27/22GK203786394SQ201420126394
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】黃琴華, 趙霄翔 申請人:成都理想境界科技有限公司