CN204028465U - 立体图像显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种立体图像显示设备，包括眼罩、镜架，以及安装于镜架内的第一光学***和第二光学***；其中，每组光学***包括一图像显示屏、一平面全反射镜和一光学放大透镜组，图像显示屏发出的光信息由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出光学***。使用者双眼分别位于第一光学放大透镜组和第二光学放大透镜组的后方，能够观看到完整清晰的3D立体图像。采用上述立体图像显示设备，使得双屏立体图像显示设备空间布局紧凑，结构设计灵活，不受光阑限制，实现双屏大视场立体显示效果。

Description

立体图像显示设备

技术领域

本实用新型涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种立体图像显示设备。

背景技术

随着3D立体显示技术的蓬勃发展，具有强烈视觉冲击力和深度环境感染力的立体显示技术借助图像科技还原了人类真实的三维世界，3D立体显示技术正在革命性地深入到越来越多的行业领域，日益影响和改变着人们的沟通、工作和生活方式，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立体显示设备与传统显示设备相比，其最大的特点在于3D立体显示设备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，目前大部分3D立体显示设备采用单个图像源，显示画面分左右格式，则单目视场的图像横向分辨率将降低一半，即使克服传统显示***孔径光阑对视场角的限制，经过光学放大***的放大，使得双目单屏***增大了视场，仍会因单屏图像源在应用过程中为了适应双眼需要对视频格式进行处理，导致图像分辨率降低。同时，受人眼极限分辨率的限制，光学***的视放大倍率也将受到限制。另外，应用两个微型显示设备作为双目3D立体显示设备中左右眼的图像源的，受现有技术水平的限制，微型显示设备的分辨率并不能够大幅度的提高。对于重量轻，体积小的3D立体显示设备，由于光学结构简单，光学元件数目少，放大镜***直径与厚度限制了视场，大大影响3D立体图像显效果和用户的沉浸感。因此，在不改变图像源分辨率的情况下，如何有效增大视场，减小像差，便成为亟待解决的重要技术问题。

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”特性的立体图像显示设备，可以使用户随时随地以有线或无线方式将其连接到手机、平板电脑以及其他具有播放功能的电子设备上，便捷感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立体图像显示设备，包括眼罩、镜架，以及安装于镜架内的第一光学***和第二光学***；其中，

第一光学***包括第一图像显示屏、第一平面全反射镜和第一光学放大透镜组，第一图像显示屏安装于镜架上方，第一平面全反射镜以与第一图像显示屏呈30度～60度的夹角安装于镜架内，第一图像显示屏发出的光信息由第一平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射出第一光学***；

第二光学***包括第二图像显示屏、第二平面全反射镜和第二光学放大透镜组，第二图像显示屏安装于镜架下方，第二平面全反射镜以与第二图像显示屏呈30度～60度的夹角安装于镜架内，第二图像显示屏发出的光信息由第二平面全反射镜反射至第二光学放大透镜组，经第二光学放大透镜组透射出第二光学***。

采用本实用新型立体图像显示设备观看视频时，使用者双眼分别位于第一光学放大透镜组和第二光学放大透镜组的后端，即两组光学***的光路出口处，两图像显示屏显示的图像信息经过各自光学***构成的光学路后，被人眼接收。当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的为普通2D图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的为3D立体图像。

优选地，在第一光学***中，第一平面全反射镜安装于第一图像显示屏与第一光学放大透镜组之间，第一平面全反射镜的法线与第一光学放大透镜组的光轴呈第一夹角，第一平面全反射镜的法线与第一图像显示屏的法线呈第二夹角，第一夹角与第二夹角大小相等；在第二光学***中，第二平面全反射镜安装于第二图像显示屏与第二光学放大透镜组之间，第二平面全反射镜的法线与第二光学放大透镜组的光轴呈第三夹角，第二平面全反射镜的法线与第二图像显示屏的法线呈第四夹角，第三夹角与第四夹角大小相等。

优选地，第一图像显示屏和第二图像显示屏在水平方向的投影存在部分重合。

优选地，第一平面全反射镜和/或第二平面全反射镜的形状为直角梯形。

优选地，立体图像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，将立体图像显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取待显示的图像信息。

优选地，镜架内部中央设有隔断片，所述第一光学***和所述第二光学***分别位于隔断片两侧，用于对第一光学***和第二光学***中传输的光信息进行隔离。

优选地，第一光学放大透镜组和第二光学放大透镜组位于立体图像显示设备的近眼端，两光学放大透镜组的间距可调。

优选地，立体图像显示设备还包括屈光度调节器，屈光度调节器位于光学放大透镜组的近眼端。

优选地，镜架两侧分别设有卡扣或卡槽，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

优选地，眼罩上方设有卡扣或卡槽，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

本实用新型立体图像显示设备结构简单，设计轻巧，便于产业化生产。采用上述立体图像显示设备，使得双屏立体图像显示设备空间布局紧凑，结构设计灵活，不受光阑限制，实现双屏大视场立体显示效果。本实用新型立体图像显示设备具有良好的便携性，用于3D电影观看、3D游戏场景显示时，可以不受场所空间限制，同时具有良好的私密性。

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示出了本实用新型立体图像显示设备实施例中每组光学***的光学原理图；

图2示出了本实用新型立体图像显示设备实施例的结构示意图；

图3示出了本实用新型立体图像显示设备实施例中每组光学***的结构示意图；

图4示出了本实用新型立体图像显示设备实施例中两组光学***的光路示意图；

图5示出了本实用新型立体图像显示设备实施例通过镜架两侧卡扣连接头戴伸缩带的结构示意图；

图6示出了本实用新型立体图像显示设备实施例中通过眼罩上方卡扣连接头戴伸缩带的结构示意图。

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

本实用新型实施例立体图像显示设备包括眼罩、镜架，以及安装于镜架内的第一光学***和第二光学***；每组光学***均包括图像显示屏1、平面反射镜2和光学放大透镜组3，每组光学***的光学原理图可参见图1，每组光学***的具体光路为：图像显示屏1发出的光信息由平面全反射镜2反射至光学放大透镜组3，经光学放大透镜组3透射入人眼，图1中9为人眼位置，人眼通过光学放大透镜组3，能够清晰完整地看到图像显示屏1显示的图像经过光学***后在人眼前方一定距离处呈现的放大虚像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者双眼看到的是3D立体影像，具有大屏立体显示的视觉体验。

本实用新型实施例立体图像显示设备，眼罩4与镜架5一端通过粘接或拼接方式进行连接，如图2所示，两组光学放大透镜组3并排安装在镜架与眼罩连接位置处(镜架与眼罩连接位置处指镜架与眼罩连接位置附近，即光学放大透镜组可以是安装在镜架上，也可以是安装在眼罩上，或安装在二者的连接位置上)，两组光学放大透镜组的间距可调，可根据不同使用者的两眼间距进行自动或手动调节；每组光学放大透镜组为单片正焦透镜或多个透镜组成的正焦透镜组，即每组光学放大透镜组由一个正透镜，或多个正透镜组成的透镜组，或多个负透镜和正透镜组成的透镜组构成。组成光学放大透镜组的透镜可以为球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜、自由曲面透镜、弯月透镜等。例如：光学放大透镜组中的每组光学组件可以由一个弯月透镜和一个凸透镜组成。

本实用新型实施例立体图像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，将所述立体图像显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取接收待显示的图像信息，具有播放功能的电子设备可以为个人计算机、便携式计算机、电视机、手机、平板电脑等。

本实用新型实施例立体图像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或者无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。

本实用新型实施例立体图像显示设备还包括音频输出模块，音频输出模块与外设连接模块相连，获取外设电子设备中与图像同步的音频信息，通过耳机或扬声器输出音频信息。

本实用新型实施例立体图像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。

本实用新型实施例立体图像显示设备中，第一光学***和第二光学***并排安装于镜架5内部的左右两侧，每组光学***中的光学元件分别包括一图像显示屏、一平面全反射镜和一光学放大透镜组，两组光学***中的两个图像显示屏，分别安装固定于各自光学***中的上方和下方。如图3所示的每组光学***的结构中，图像显示屏1固定于一水平支撑板上，所述支撑板一端通过一螺栓结构进行固定，并可以螺栓结构为转轴沿垂直方向以一定角度转动，从而调整图像显示屏的角度。平面全反射镜2以胶粘方式紧贴固定于一楔形支撑结构，楔形支撑结构的角度可调，用于根据图像显示屏角度的变化，调整光学***的光路及成像视场与可视角度。

本实用新型实施例立体图像显示设备，每组光学***中平面全反射镜2安装于对应的图像显示屏1与光学放大透镜组3之间，平面全反射镜2的法线与光学放大透镜组3的光轴夹角α，平面全反射镜2的法线与图像显示屏1的法线呈夹角β，夹角α与夹角β大小相等。由于两个图像显示屏和两个平面全反射镜的角度可以根据镜架的空间结构进行调整，两光学***中的夹角α(夹角β)可以相同，也可以不同，从而使得立体图像显示设备的设计更加灵活，空间布局更加紧凑，实现高质量呈现立体视觉图像功能的同时，体积能够更加小巧轻便，方便实用。

实施例二

本实用新型实施例立体图像显示设备，如图4所示，第一图像显示屏11和第二图像显示屏12分别安装于镜架内部的上方和下方，且两图像显示屏在水平方向的投影存在部分的重叠，两平面全反射镜21和22的形状为直角梯形。两组光学***具有相互独立的两组光学路径，图像显示屏11发出的光信息由平面全反射镜21反射至光学放大透镜组31，经光学放大透镜组31透射入人眼91；图像显示屏12发出的光信息由平面全反射镜22反射至光学放大透镜组32，经光学放大透镜组32透射入人眼92。

本实用新型实施例立体图像显示设备，图像显示屏11和12在水平方向的投影存在部分重叠，通过对两图像显示屏相对位置的调整，可对重叠部分的面积大小进行调整，从而实现光学***视场角的调整以及立体显示效果的增强。

本实用新型实施例立体图像显示设备，两组光学***之间设置有隔挡片，用于避免两组光学***中的光信息在传输过程中产生相互干扰，影响图像显示效果。进一步地，为减少杂光反射对光学***造成光学干扰，所述壳体内壁可以涂有黑色涂层。

采用本实用新型实施例图像显示设备，每组光学***中包括一组独立的光学放大透镜组，能够有效减少显示图像因光学***的复杂性产生光学像差，使呈现的图像更加清晰真实。

本实用新型各实施例立体图像显示设备，根据安装固定各光学***元器件的需要，镜架5内部可依具体情况设计多种支撑固定结构，用于对光学元件进行安装固定，构成对应的光学***，在此不作限制，同时镜架5的形状也可以根据需要进行设计和调整，只需满足容纳和固定本实用新型实施例立体图像显示设备的光学元器件的要求。

需要进一步说明的是，虽然上述实施例列举出的光学***布局均为规则或对称结构，但是本实用新型并不限定两组光学结构为规则或对称布局方式，其完全可以为非规则或非对称结构。

在另一优选实施例中，本实用新型立体图像显示设备中的两组光学放大透镜组分别置于一镜筒结构中，镜筒内壁紧压透镜边缘以固定光学透镜组，镜筒以胶粘方式固定于镜架与眼罩连接位置处。

在另一优选实施例中，本实用新型立体图像显示设备近眼端还安装有屈光度调节器，屈光度调节器可使光学***的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使用本实用新型立体图像显示设备。

本实用新型各实施例立体图像显示设备的眼罩均可设置为宽口径，支持用户在佩戴框架眼镜的情况下直接佩戴本设备，和/或眼罩内壁设置有支架或卡扣，用于固定特定镜片，通过特定镜片进行相应的屈光度调整，使用户可以在不佩带眼镜的情况下正常使用本实用新型立体图像显示设备。

本实用新型实施例立体图像显示设备，图2展示的为立体图像显示设备的主体结构，该立体图像显示设备的主体结构均可通过头戴伸缩带、头盔支架、帽子等方式进行连接固定后佩戴在用户头上，图5设置头戴伸缩带为例。如图5示意的为，在镜架两侧分别设置一卡扣7，用于紧固头戴伸缩带8。图6示意的为，在眼罩上方设置卡扣7，用于紧固头戴伸缩带8。

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)

1.一种立体图像显示设备，其特征在于，所述立体图像显示设备包括眼罩、镜架，以及安装于所述镜架内的第一光学***和第二光学***；其中，

所述第一光学***包括第一图像显示屏、第一平面全反射镜和第一光学放大透镜组，所述第一图像显示屏安装于所述镜架上方，所述第一平面全反射镜以与所述第一图像显示屏呈30度～60度的夹角安装于所述镜架内，所述第一图像显示屏发出的光信息由所述第一平面全反射镜反射至所述第一光学放大透镜组，经所述光学放大透镜组透射出所述第一光学***；

所述第二光学***包括第二图像显示屏、第二平面全反射镜和第二光学放大透镜组，所述第二图像显示屏安装于所述镜架下方，所述第二平面全反射镜以与所述第二图像显示屏呈30度～60度的夹角安装于所述镜架内，所述第二图像显示屏发出的光信息由所述第二平面全反射镜反射至所述第二光学放大透镜组，经所述第二光学放大透镜组透射出所述第二光学***。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其特征在于，在所述第一光学***中，所述第一平面全反射镜安装于所述第一图像显示屏与所述第一光学放大透镜组之间，所述第一平面全反射镜的法线与所述第一光学放大透镜组的光轴呈第一夹角，所述第一平面全反射镜的法线与所述第一图像显示屏的法线呈第二夹角，所述第一夹角与所述第二夹角大小相等；

在所述第二光学***中，所述第二平面全反射镜安装于所述第二图像显示屏与所述第二光学放大透镜组之间，所述第二平面全反射镜的法线与所述第二光学放大透镜组的光轴呈第三夹角，所述第二平面全反射镜的法线与所述第二图像显示屏的法线呈第四夹角，所述第三夹角与所述第四夹角大小相等。

3.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一图像显示屏和所述第二图像显示屏在水平方向的投影存在部分重合。

4.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一平面全反射镜和/或所述第二平面全反射镜的形状为直角梯形。

5.根据权利要求1至4任一项所述的立体图像显示设备，其特征在于：所述立体图像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，将所述立体图像显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取待显示的图像信息。

6.根据权利要求5所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述镜架内部中央设有隔断片，所述第一光学***和所述第二光学***分别位于所述隔断片两侧，用于对所述第一光学***和所述第二光学***中传输的光信息进行隔离。

7.根据权利要求5所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一光学放大透镜组和第二光学放大透镜组位于所述立体图像显示设备的近眼端，所述两光学放大透镜组的间距可调。

8.根据权利要求5所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述立体图像显示设备还包括屈光度调节器，所述屈光度调节器位于所述光学放大透镜组的近眼端。

9.根据权利要求5所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述镜架两侧分别设有卡扣或卡槽，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。

10.根据权利要求5所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述眼罩上方设有卡扣或卡槽，用于紧固头戴伸缩带或支撑架。