CN104714305A - 一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置 - Google Patents

一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显示装置。一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，包括一图像显示***、一目镜***，图像显示***的发光方向朝向目镜***，其特征在于，图像显示***包括两个相连的显示屏，分别为第一显示屏、第二显示屏，第一显示屏位于第二显示屏的上端，第一显示屏与第二显示屏两者显示面均朝向目镜***；显示屏是用于显示二维图像的二维图像显示屏；目镜***包括一目镜，第一显示屏与第二显示屏的连接处与目镜的中心处于同一平面；通过目镜***观测到第一显示屏与第二显示屏的显示图像相结合的三维图像。本发明通过将第一显示屏、第二显示屏发射的光线被目镜***采集到，汇聚到观察者眼中则又汇为一体，这就使得单眼的分辨率就能达到很高。

Description

一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置
技术领域
本发明涉及光学成像领域，具体涉及显示装置。
背景技术
头盔显示器(Head Mounted Display)的原理是将微型二维显示器所产生的影像借由光学***放大。具体而言，通过光学***将CRT、LCD、OLED等显示器所发射的光线经过凸状透镜使影像因折射产生类似远方效果。
头盔显示器的应用已非常广泛，而且随着光学设计技术和制造技术日趋完善，其应用领域已由原先的现代先进军事电子技术拓展并延伸到了民用电子技术中。近期出现的虚拟现实电子游戏机就是头盔显示器普及推广的应用实例之一。
上述的虚拟现实电子游戏机具有振奋人心的3D效果以及超大视场角，代表着未来游戏行业的前进方向，但仍然存在着分辨率低等缺点从而达不到玩家的要求。
发明内容
本发明的目的还在于，提供一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，以解决上述至少一个问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于，包括一图像显示***、一目镜***，所述图像显示***的发光方向朝向所述目镜***，其特征在于，所述图像显示***包括两个相连的显示屏，分别为第一显示屏、第二显示屏，所述第一显示屏位于所述第二显示屏的上端，所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面均朝向所述目镜***；
所述显示屏是用于显示二维图像的二维图像显示屏；
所述目镜***包括一目镜，所述第一显示屏与所述第二显示屏的连接处与所述目镜的中心处于同一平面；
通过所述目镜***观测到第一显示屏与第二显示屏的显示图像相结合的三维图像。
本发明通过将第一显示屏、第二显示屏发射的光线被目镜***采集到，汇聚到观察者眼中则又汇为一体，这就使得单眼的分辨率就能达到很高。传统的三维图像的生成往往采用左视眼与右视眼分别观看两个不同的图像，从而产生视觉上的立体感。本发明通过单视眼查看两个不同的显示屏，从而实现单视眼的立体成像，提高了分辨率的同时，提高了三维效果。
所述目镜***设有目镜，所述目镜是由两个平凸透镜固定相连而成的目镜，两个平凸透镜分别为第一平凸透镜、第二平凸透镜，所述第一平凸透镜位于所述第二平凸透镜的上端；
所述第一显示屏的发光方向朝向所述第一平凸透镜，所述第二显示屏的发光方向朝向所述第二平凸透镜。
本发明通过将第一显示屏、第二显示屏发射的光线分别被目镜上下两块平凸透镜采集到，汇聚到观察者眼中则又汇为一体，这就使得单眼的分辨率就能达到很高，此外，采用本发明的光学结构，视场角大，实际观测到全景无黑边的三维画面，而且，分辨率大大提高。
所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面的夹角等于所述第一平凸透镜与所述第二平凸透镜的夹角。通过实验观测，3D效果更为明显。
所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面的夹角不小于90°，不大于160°。通过实验观测，3D效果更为明显。
所述平凸透镜包括一平面部、一外凸部，所述显示屏的发光方向上依次途径所述外凸部、所述平面部；
所述第一显示屏的显示面平行于所述第一平凸透镜的平面部。
通过本发明的光学结构设计，能够实际观测到全景无黑边的三维画面。通过实验观测，3D效果更为明显。
使用具有一定夹角的拼接平凸透镜作为目镜，同样地，显示屏也采用具有一定夹角的拼接屏。在使用时夹角固定。由于夹角固定，所以装调简单可操作。
第一平凸透镜与第二平凸透镜通过黏黏方式固定连接。
目镜通过注塑成型使第一平凸透镜与第二平凸透镜固定连接。本发明通过注塑成型制备所述目镜从而提高了光学成像的效果，并提高了第一平凸透镜与第二平凸透镜的连接稳定性。
所述平面部上均匀涂覆有一防辐射膜层。本发明通过在平凸透镜上涂覆有防辐射膜层，避免人们使用本发明时，由于眼镜与显示屏的距离较近，防止辐射的侵害。
作为一种优选方案，所述图像显示***还包括第三显示屏、第四显示屏，所述第三显示屏位于所述第四显示屏的上端；
所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面的夹角等于所述第三显示屏与所述第四显示屏两者显示面的夹角；
所述第一显示屏的显示面与所述第三显示屏的显示面处于同一平面上，所述第二显示屏的显示面与所述第四显示屏的显示面处于同一平面上；
所述第一显示屏与所述第二显示屏固定连接构成一左眼观测显示屏；
所述第三显示屏与所述第四显示屏固定连接构成一右眼观测显示屏；
所述目镜***包括两个目镜，分别为用于左眼观测的第一目镜、用于右眼观测的第二目镜，所述左眼观测显示屏朝向所述第一目镜，所述右眼观测显示屏朝向所述第二目镜。
本发明通过左眼、右眼分别通过两个目镜与四个显示屏相结合，从而实现了双眼的三维图像的观看，相较传统的三维成像，立体效果更好，视点更宽广。
所述第一显示屏与所述第二显示屏的连接处与所述第一平凸透镜与所述第二平凸透镜的连接处处于同一水平面上。
所述第一显示屏与所述第二显示屏的连接处设有一转轴，所述转轴通过第一转动部件连接一电机。
本发明通过在第一显示屏与所述第二显示屏连接处设有一转轴，从而对两者间的夹角进行调整。两个平凸透镜的连接处不易设转轴调整夹角，如若设有转轴，将影响观赏到的画面质量。故目镜设有的两个平凸透镜的夹角可以在生产时根据不同的需求设定不同的夹角。图像显示***设有的第一显示屏与第二显示屏在实际使用过程中，相应的调节到与两个平凸透镜夹角一致的情况。
所述传动部件包括一齿轮减速传动箱，所述电机的动力输出端连接所述齿轮减速传动箱。从而实现电机的减速。
所述转轴通过第二转动部件连接一手动旋钮。
通过所述手动旋钮从而实现手动调节。本发明通过手动旋钮与电机的配合，从而便于第一显示屏与第二显示屏不同夹角情况的调整。人们在佩戴头盔显示器主体后，可以根据自身的视觉感受通过手动旋钮进行自我调节。
所述电机连接一微型处理器***，所述微型处理器***连接一无线通讯模块；
所述无线通讯模块与一控制终端无线通讯连接。
本发明通过控制终端控制电机的运转情况，进而控制第一显示屏与第二显示屏的夹角情况，无线控制的方式，避免了头盔显示器主体的繁琐布线。
所述第一显示屏与所述第二显示屏可拆卸连接；
所述第一显示屏位于所述第二显示屏的上方，所述第二显示屏的上端部设有一用于安装所述第一显示屏的安装部；
所述安装部包括一支撑板，所述支撑板的长度与所述第一显示屏的长度相匹配，所述支撑板的高度不大于所述第一显示屏的高度；
所述支撑板上设有与所述第一显示屏背部固定连接的安装件。
所述支撑板与所述第一显示屏背部通过螺栓固定连接。
所述支撑板的前方涂覆有第一磁性层，所述第一显示屏的背部涂覆有一与所述磁性体的磁性相异的第二磁性层。
本发明通过磁性从而实现第一显示屏与第二显示屏的可拆卸连接。
所述安装部包括一挡板，所述挡板的高度不大于所述第一显示屏下端部非显示面的高度。
所述第一显示屏与所述第二显示屏可拆卸连接；
所述第二显示屏的上端部设有至少两个卡槽，所述第一显示屏的下端部设有与所述第二显示屏相匹配的卡扣；
所述卡扣倾斜设置在所述第一显示屏上，所述卡槽的深度方向呈倾斜状，且所述卡槽的深度方向的倾斜角度等于所述卡扣相对于所述第一显示屏的倾斜角度。
附图说明
图1为本发明的一种部分结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1，一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，包括一图像显示***、一目镜***，图像显示***的发光方向朝向目镜***，其特征在于，图像显示***包括两个相连的显示屏，分别为第一显示屏11、第二显示屏12，第一显示屏11位于第二显示屏12的上端，第一显示屏11与第二显示屏12两者显示面均朝向目镜***；显示屏是用于显示二维图像的二维图像显示屏；目镜***包括一目镜，第一显示屏11与第二显示屏12的连接处与目镜的中心处于同一平面；通过目镜***观测到第一显示屏11与第二显示屏12的显示图像相结合的三维图像。本发明通过将第一显示屏11、第二显示屏12发射的光线被目镜***采集到，汇聚到观察者眼中则又汇为一体，这就使得单眼的分辨率就能达到很高。传统的三维图像的生成往往采用左视眼与右视眼分别观看两个不同的图像，从而产生视觉上的立体感。本发明通过单视眼查看两个不同的显示屏，从而实现单视眼的立体成像，提高了分辨率的同时，提高了三维效果。
目镜***设有目镜，目镜是由两个平凸透镜固定相连而成的目镜，两个平凸透镜分别为第一平凸透镜21、第二平凸透镜22，第一平凸透镜21位于第二平凸透镜22的上端；
第一显示屏11的发光方向朝向第一平凸透镜21，第二显示屏12的发光方向朝向第二平凸透镜22。本发明通过将第一显示屏11、第二显示屏12发射的光线分别被目镜上下两块平凸透镜采集到，汇聚到观察者眼中则又汇为一体，这就使得单眼的分辨率就能达到很高，此外，采用本发明的光学结构，视场角大，实际观测到全景无黑边的三维画面，而且，分辨率大大提高。
第一显示屏11与第二显示屏12两者显示面的夹角等于第一平凸透镜21与第二平凸透镜22的夹角。通过实验观测，3D效果更为明显。
第一显示屏11与第二显示屏12两者显示面的夹角不小于90°，不大于160°。通过实验观测，3D效果更为明显。平凸透镜包括一平面部、一外凸部，显示屏的发光方向上依次途径外凸部、平面部；第一显示屏11的显示面平行于第一平凸透镜21的平面部。
通过本发明的光学结构设计，能够实际观测到全景无黑边的三维画面。通过实验观测，3D效果更为明显。使用具有一定夹角的拼接平凸透镜作为目镜，同样地，显示屏也采用具有一定夹角的拼接屏。在使用时夹角固定。由于夹角固定，所以装调简单可操作。
第一平凸透镜21与第二平凸透镜22通过黏黏方式固定连接。目镜通过注塑成型使第一平凸透镜21与第二平凸透镜22固定连接。本发明通过注塑成型制备目镜从而提高了光学成像的效果，并提高了第一平凸透镜21与第二平凸透镜22的连接稳定性。
平面部上均匀涂覆有一防辐射膜层。本发明通过在平凸透镜上涂覆有防辐射膜层，避免人们使用本发明时，由于眼镜与显示屏的距离较近，防止辐射的侵害。
图像显示***还包括第三显示屏、第四显示屏，第三显示屏位于第四显示屏的上端；第一显示屏11与第二显示屏12两者显示面的夹角等于第三显示屏与第四显示屏两者显示面的夹角；第一显示屏11的显示面与第三显示屏的显示面处于同一平面上，第二显示屏12的显示面与第四显示屏的显示面处于同一平面上；第一显示屏11与第二显示屏12固定连接构成一左眼观测显示屏；第三显示屏与第四显示屏固定连接构成一右眼观测显示屏；目镜***包括两个目镜，分别为用于左眼观测的第一目镜、用于右眼观测的第二目镜，左眼观测显示屏朝向第一目镜，右眼观测显示屏朝向第二目镜。本发明通过左眼、右眼分别通过两个目镜与四个显示屏相结合，从而实现了双眼的三维图像的观看，相较传统的三维成像，立体效果更好，视点更宽广。
第一显示屏11与第二显示屏12的连接处与第一平凸透镜21与第二平凸透镜22的连接处处于同一水平面上。第一显示屏11与第二显示屏12的连接处设有一转轴，转轴通过第一转动部件连接一电机。本发明通过在第一显示屏11与第二显示屏12连接处设有一转轴，从而对两者间的夹角进行调整。两个平凸透镜的连接处不易设转轴调整夹角，如若设有转轴，将影响观赏到的画面质量。故目镜设有的两个平凸透镜的夹角可以在生产时根据不同的需求设定不同的夹角。图像显示***设有的第一显示屏11与第二显示屏12在实际使用过程中，相应的调节到与两个平凸透镜夹角一致的情况。传动部件包括一齿轮减速传动箱，电机的动力输出端连接齿轮减速传动箱。从而实现电机的减速。
转轴通过第二转动部件连接一手动旋钮。通过手动旋钮从而实现手动调节。本发明通过手动旋钮与电机的配合，从而便于第一显示屏11与第二显示屏12不同夹角情况的调整。人们在佩戴头盔显示器主体后，可以根据自身的视觉感受通过手动旋钮进行自我调节。
电机连接一微型处理器***，微型处理器***连接一无线通讯模块；无线通讯模块与一控制终端无线通讯连接。本发明通过控制终端控制电机的运转情况，进而控制第一显示屏11与第二显示屏12的夹角情况，无线控制的方式，避免了头盔显示器主体的繁琐布线。
第一显示屏11与第二显示屏12可拆卸连接；第一显示屏11位于第二显示屏12的上方，第二显示屏12的上端部设有一用于安装第一显示屏11的安装部；安装部包括一支撑板，支撑板的长度与第一显示屏11的长度相匹配，支撑板的高度不大于第一显示屏11的高度；支撑板上设有与第一显示屏11背部固定连接的安装件。支撑板与第一显示屏11背部通过螺栓固定连接。支撑板的前方涂覆有第一磁性层，第一显示屏11的背部涂覆有一与磁性体的磁性相异的第二磁性层。本发明通过磁性从而实现第一显示屏11与第二显示屏12的可拆卸连接。安装部包括一挡板，挡板的高度不大于第一显示屏11下端部非显示面的高度。支撑板是一电磁屏蔽材料构成的电磁屏蔽塑料，电磁屏蔽塑料包括一塑料基体，塑料基体内埋设有导电纤维层。从而防止电磁干扰对显示画面的干扰。
图像显示***无线通讯连接一人体定位***，人体定位***包括位移传感器、角度传感器、陀螺仪传感器中的至少一种。根据人体运动调节显示画面。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于，包括一图像显示***、一目镜***，所述图像显示***的发光方向朝向所述目镜***，其特征在于，所述图像显示***包括两个相连的显示屏，分别为第一显示屏、第二显示屏，所述第一显示屏位于所述第二显示屏的上端，所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面均朝向所述目镜***；
所述显示屏是用于显示二维图像的二维图像显示屏；
所述目镜***包括一目镜，所述第一显示屏与所述第二显示屏的连接处与所述目镜的中心处于同一平面；
通过所述目镜***观测到第一显示屏与第二显示屏的显示图像相结合的三维图像。
2.根据权利要求1所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述目镜***设有目镜，所述目镜是由两个平凸透镜固定相连而成的目镜，两个平凸透镜分别为第一平凸透镜、第二平凸透镜，所述第一平凸透镜位于所述第二平凸透镜的上端；
所述第一显示屏的发光方向朝向所述第一平凸透镜，所述第二显示屏的发光方向朝向所述第二平凸透镜。
3.根据权利要求1所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面的夹角不小于90°，不大于160°。
4.根据权利要求2所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述平凸透镜包括一平面部、一外凸部，所述显示屏的发光方向上依次途径所述外凸部、所述平面部；
所述第一显示屏的显示面平行于所述第一平凸透镜的平面部。
5.根据权利要求2所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述目镜通过注塑成型使第一平凸透镜与第二平凸透镜固定连接。
6.根据权利要求4所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述平面部上均匀涂覆有一防辐射膜层。
7.根据权利要求2所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述图像显示***还包括第三显示屏、第四显示屏，所述第三显示屏位于所述第四显示屏的上端；
所述第一显示屏与所述第二显示屏两者显示面的夹角等于所述第三显示屏与所述第四显示屏两者显示面的夹角；
所述第一显示屏的显示面与所述第三显示屏的显示面处于同一平面上，所述第二显示屏的显示面与所述第四显示屏的显示面处于同一平面上；
所述第一显示屏与所述第二显示屏固定连接构成一左眼观测显示屏；
所述第三显示屏与所述第四显示屏固定连接构成一右眼观测显示屏；
所述目镜***包括两个目镜，分别为用于左眼观测的第一目镜、用于右眼观测的第二目镜，所述左眼观测显示屏朝向所述第一目镜，所述右眼观测显示屏朝向所述第二目镜。
8.根据权利要求1所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述第一显示屏与所述第二显示屏的连接处设有一转轴，所述转轴通过第一转动部件连接一电机；
所述电机连接一微型处理器***，所述微型处理器***连接一无线通讯模块；
所述无线通讯模块与一控制终端无线通讯连接。
9.根据权利要求1所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述第一显示屏与所述第二显示屏可拆卸连接；
所述第一显示屏位于所述第二显示屏的上方，所述第二显示屏的上端部设有一用于安装所述第一显示屏的安装部；
所述安装部包括一支撑板，所述支撑板的长度与所述第一显示屏的长度相匹配，所述支撑板的高度不大于所述第一显示屏的高度；
所述支撑板上设有与所述第一显示屏背部固定连接的安装件。
10.根据权利要求1所述的一种将二维图像进行三维成像的光学显示装置，其特征在于：所述第一显示屏与所述第二显示屏可拆卸连接；
所述第二显示屏的上端部设有至少两个卡槽，所述第一显示屏的下端部设有与所述第二显示屏相匹配的卡扣；
所述卡扣倾斜设置在所述第一显示屏上，所述卡槽的深度方向呈倾斜状，且所述卡槽的深度方向的倾斜角度等于所述卡扣相对于所述第一显示屏的倾斜角度。
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