CN107102440A - 头戴式/护罩式/手持式显示方法及显示装置 - Google Patents

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钟伟
王璐
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Abstract

本发明涉及一种近眼微型显示方法及显示装置，提供了一种头戴式/护罩式/手持式显示方法及显示装置，解决了大视角虚拟显示的前提下，设备无法小型化，体积明显大于人们所佩戴的普通眼镜的技术问题。采用的步骤是：1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；2)影像的光线被显示屏前方的全反凹面镜反射；3)反射的光线穿过显示屏后，在人眼中成放大的影像。该设备包括头戴式/护罩式/手持式显示屏，凹面反射镜；所述显示屏为背面透明或半透明、正面自发光的显示屏；所述凹面反射镜设置在显示屏前方；所述凹面反射镜为全反或半透半反凹面反射镜；所述显示屏位于凹面反射镜的焦距内。具有可视角度大、生产成本低、对头部压力小、轻巧时尚的特点。

Description

头戴式/护罩式/手持式显示方法及显示装置
技术领域
本发明涉及一种近眼微型显示方法及显示装置。
背景技术
近眼显示装置，主要分为头戴式、护罩式、手持式显示装置，是一种贴近人眼的，可实现单目或双目成像的小型显示设备，通常被使用在增强现实或虚拟现实中，目前市场上已有多种解决方案。其中，头戴式近眼显示装置主要是针对增强现实(AR)、虚拟现实(VR)及混合现实(MR)等技术方向。
但是，现有近眼显示装置存在着以下缺点：
1、可视角度是整个行业的瓶颈，现有方案是通过增大设备体积，牺牲佩戴舒适性来提高可视角度的。目前尚未出现接近人眼可视角度的头戴显示方案。
2、精细化工艺要求高，无法大批量生产，导致生产成本极高。
3、体积大、重量大，佩戴舒适性极差，对头部造成较大压力，无法长时间使用，更无法满足便携需求。
发明内容
本发明目的是提供一种头戴式/护罩式/手持式显示方法及显示装置，其解决了大视角虚拟显示的前提下，设备无法小型化，体积明显大于人们所佩戴的普通眼镜的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种头戴式/护罩式/手持式显示方法，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)影像的光线被显示屏前方的全反凹面镜反射；
3)反射的光线穿过显示屏后，在人眼中成放大的影像。
一种头戴式/护罩式/手持式显示方法，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)影像的光线被显示屏前方的半透半反凹面镜反射；
3)反射的光线在人眼中成放大的影像，并与半透半反凹面镜前方的实时景物光线在人眼中的正常成像实时叠加。
一种头戴式/护罩式/手持式显示装置，包括头戴式/护罩式/手持式显示屏，其特殊之处在于：还包括凹面反射镜；所述显示屏为背面透明或半透明、正面自发光的显示屏；所述凹面反射镜设置在显示屏前方；所述凹面反射镜为全反或半透半反凹面反射镜；所述显示屏位于凹面反射镜的焦距内。
为满足不同使用需求，上述显示屏为可适用于单眼的一个显示装置，或为可适用于双眼的一个或一对显示装置。
为适应不同视频资源，上述凹面反射镜为球面、非球面、自由曲面反射镜。
为满足近视用户需求，上述凹面反射镜为带屈光度的半透半反镜片，或者凹面反射镜背面设置有带屈光度的镜片。
本发明的有益效果：
1、本发明可视角度大。本发明采用透明或半透明显示屏，根据视觉残留原理，实现了接近人眼的可视角度范围内的头戴显示方案，且显示装置的体积明显减小，佩戴舒适性有了很大提高。
2、本发明装置采用普通头戴式/护罩式/手持式显示屏结构，对精细化工艺要求低，可以大批量生产，生产成本明显降低。
3、本发明体积小、重量轻，佩戴舒适性好，对头部压力小，可长时间使用，方便携带。而且可根据需求做出各种形状、时尚的小型眼镜。
附图说明
图1为本发明装置眼镜形态示意图；
图2为本发明装置头盔形态示意图；
图3为本发明装置手持设备示意图；
图4为本发明装置眼镜形态分解图；
图5为本发明装置的核心部分结构示意图；
图6为本发明装置使用凹面镜矫正镜片的结构示意图；
图7为本发明装置加装屈光矫正镜片的结构示意图；
附图标记：1-显示屏；2-凹面反射镜；3-显示屏发出的光线；4-凹面镜反射的光线；5-凹面反射镜的焦点；6-外部景物的光线。
具体实施方式
参见图1至图4，本发明头戴式/护罩式/手持式显示装置，包括头戴式/护罩式/手持式显示屏、凹面反射镜；显示屏为背面观察为透明或半透明，前面观察为自发光的显示屏，具体为可适用于单眼或双眼使用的一个或一对显示装置，该装置可以固定在头盔上(护罩式)，也可以做成眼镜形式(头戴式)，还可以做成放大镜央视(手持式)；凹面反射镜设置在显示屏前方；凹面反射镜为全反或半透半反反射镜，具体为球面、非球面、自由曲面反射镜；使用不同的镜片，主要是考虑解决反射画面的畸变问题，不同的反射镜片需配合软件进行不同的画面反畸变处理方法。显示屏位于凹面反射镜的焦距内。
凹面镜还可采用带屈光度的半透半反镜片，或者挡光屏背面可加装带屈光度的镜片。使用带屈光度的半透半反镜片(参见图6)，可在基本不增加设备体积的情况下，根据使用者眼睛的生理情况进行矫正屈光度的定制。加装带屈光度的镜片(参见图7)，可根据使用者眼睛的生理情况进行矫正屈光度的定制，但不改变设备原有的基础结构，利于批量化生产、减少成本。
参见图5，本发明第一种头戴式/护罩式/手持式显示方法，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)影像的光线被显示屏前方的全反凹面镜反射；
3)反射的光线穿过显示屏后，在人眼中成放大的影像。
本发明第二种头戴式/护罩式/手持式显示方法，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)显示的光线被显示屏前方的半透半反凹面镜反射；
3)反射的光线在人眼中成放大的影像，并与半透半反凹面镜前方的实时景物光线在人眼中的正常成像实时叠加。
本发明的原理：
正面发光，背面观测为透明或半透明的显示屏上的影像(参见图5)向前方发光，在显示屏显示影像的前方，设置一个凹面反射镜，人眼、显示屏、凹面镜处于同轴位置。由于显示屏背面为透明或半透明状态，人眼透过显示屏，观察到凹面反射镜内放大的显示屏正面的影像；凹面反射镜同时调节人眼的焦距，使人眼能够看到眼前近距离的影像；
这样的显示方法能够大幅度提高虚拟影像的可视角度范围，并且大幅度减小该显示装置的体积，从而实现设备小型化和接近人眼可视角度的虚拟成像，且不降低画面的分辨率。
本发明的重点在于背面观察为透明或半透明，正面观察为自发光的显示屏。这种显示屏还可通过例如物理运动，或模拟运动的方法来实现。用透明屏幕模拟风扇的转动(利用可以显示时钟的风扇的原理)，或用动态拼图的原理。

Claims (7)

1.一种头戴式/护罩式/手持式显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)影像的光线被显示屏前方的全反凹面镜反射；
3)反射的光线穿过显示屏后，在人眼中成放大的影像。
2.一种头戴式/护罩式/手持式显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)背面观察为透明或半透明、正面观察为自发光的显示屏，显示影像；
2)影像的光线被显示屏前方的半透半反凹面镜反射；
3)反射的光线在人眼中成放大的影像，并与半透半反凹面镜前方的实时景物光线在人眼中的正常成像实时叠加。
3.一种头戴式/护罩式/手持式显示装置，包括头戴式/护罩式/手持式显示屏，其特征在于：还包括凹面反射镜；
所述显示屏为背面透明或半透明、正面自发光的显示屏；
所述凹面反射镜设置在显示屏前方；
所述凹面反射镜为全反或半透半反凹面反射镜；
所述显示屏位于凹面反射镜的焦距内。
4.根据权利要求3所述的头戴式/护罩式/手持式显示装置，其特征在于：
所述显示屏为可适用于单眼的一个显示装置，或为可适用于双眼的一个或一对显示装置。
5.根据权利要求3所述的头戴式/护罩式/手持式显示装置，其特征在于：
所述凹面反射镜为球面、非球面、自由曲面反射镜。
6.根据权利要求5所述的头戴式/护罩式/手持式显示装置，其特征在于：
所述凹面反射镜为带屈光度的半透半反镜片。
7.根据权利要求3所述的头戴式/护罩式/手持式显示装置，其特征在于：
所述凹面反射镜背面设置有带屈光度的镜片。
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