CN204116714U - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的图像显示装置，包括图像显示设备，还包括设置在所述图像显示设备一侧的瞳距调节机构；还包括设置在所述图像显示设备另一侧的凹面镜、凸透镜以及透明连接件，所述凹面镜紧邻所述显示设备设置，所述透明连接件将所述凸透镜固定在所述凹面镜上；图像的外缘区域被凸透镜的盲区所遮挡，同时又能够被凹面镜所反射；凹面镜的成像需衔接凸透镜的成像。本实用新型的以凹面反射镜和凸透镜组合产生全视野图像，扩大了可视范围，可实现230度在内的极大视角，大大提高了虚拟现实的临场感，设计完成后，结构简单、装配及制造难度低，便于大批量生产，降低成本。

Description

图像显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种图像显示装置，尤其涉及一种观看全视角图像的显示装置。 

背景技术

近年来，随着CG技术(Computer Graphic，计算机图形图像技术)和计算机性能的不断提高，针对虚拟现实的显示装置日益受到人们的广泛关注。其中，HMD(Head-Mounted Display，头戴式显示***)相对于CAVE(Computer-Aid Virtual-reality Environment，计算机辅助虚拟现实环境)及Full-Dome Projection(球幕投影)等大型设备而言，造价低廉且实施方便，更适合小型单位和个人使用。加之虚拟漫游、电脑游戏等交互媒体的日趋发展，具备姿势感应，3D立体显示功能的头戴式显示***发展前景十分广阔。 

由于结构限制，现有头戴式显示***无法复原人类视域范围的全部图像，视角较为狭窄。如日本索尼公司的HMZ-T1显示器，水平可视角度仅为30度左右；美国Silicon Micro Display公司的ST1080显示器，水平可视角度约为45度；而美国Oculus公司的Oculus Rift显示器，水平可视角度约为90度。据测算，人类双眼的水平视角叠加后约为230度，要达到全视角的虚拟沉浸体验，必须将头戴式显示器的可视角度增加到180度以上，形成虚拟的半球影像。 

而现有类似设备大多采用单一凸透镜或透镜组作为目镜，如图1所示，将LED、LCD等显示设备产生的原始图像放大到更大尺寸，并矫正到明视距离，该结构受限于目镜的直径，无法显示180度全视角的图像。 

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种图像显示装置，基于凸透镜与凹面镜的配合。 

本实用新型的技术方案如下： 

图像显示装置，包括图像显示设备，其中， 

还包括设置在所述图像显示设备一侧的瞳距调节机构；还包括设置在所述图像显示设备另一侧的凹面镜、凸透镜以及透明连接件，所述凹面镜紧邻所述显示设备设置，所述透明连接件将所述凸透镜固定在所述凹面镜上； 

图像的外缘区域被凸透镜的盲区所遮挡，同时又能够被凹面镜所反射；凹面镜的成像需衔接凸透镜的成像。 

所述的图像显示装置，其中，所述图像显示设备连接传感器。 

与现有技术相比，本实用新型提供了图像显示装置，在现有头戴式显示***的基础上，增加了一组自由曲面反射镜，即凹面镜，将中央目镜的盲区图像加以利用，利用凸透镜的盲区，以凹面反射镜和凸透镜组合产生全视野图像，扩大了可视范围，可实现230度在内的极大视角，大大提高了虚拟现实的临场感。本实用新型提供的图像显示装置设计完成后，结构简单、装配及制造难度低，便于大批量生产，降低成本。 

附图说明

图1为现有技术头戴式显示***的显示装置结构示意图； 

图2为本实用新型图像显示装置的分解结构示意图； 

图3为本实用新型图像显示装置的组装结构示意图； 

图4为本实用新型左右眼可观察图像显示设备产生的舒适视域和诱导视域示意图。 

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较佳实施例作进一步详细说明。 

本实用新型的图像显示装置，其第一个优选实施例，主要包括图像显示设备1，设置在所述图像显示设备1一侧的瞳距调节机构5；还包括设置在所述图像显示设备1另一侧的凹面镜2，凸透镜3以及透明连接件4，如图2和图3所示，所述凹面镜2紧邻所述显示设备1设置，所述透明连接件4将所述凸透镜3固定在所述凹面镜2上。 

本实用新型图像显示装置适用于三维图像的显示，如图4所示，左右眼可观察图像显示设备1显示的具有视差的2张全景图，在全视角范围内产生立体感。凸透镜3对应的视域为舒适视域；凹面镜2对应的视域为诱导视域。 

所述凹面镜2为表面光滑的反射镜，其形状近似于抛物面，材料为合金或者表面镀金属的高分子材料。根据原始图像的特征，凹面镜2的反射曲面必须针对该特征所定制，其曲率根据图像特征而有所区别。 

所述图像显示装置装配时，如图3所示，图像的外缘区域需恰好被凸透镜3的盲区所遮挡，同时又能够被凹面镜2所反射。为了防止畸变，凹面镜2的成像需衔接凸透镜3的成像。如图3所示，位于图像中心区域的A点，其虚像位于A'点；位于外缘区域的D点，其虚像位于D'点；而位于区域交界线内外侧的B点和C点，其虚像分别位于为B'点和C'点。凹面镜2的内边缘和凸透镜3的外边缘重合，位于B'点和人眼的连接线上，或略有重合，以保证成像无缝衔接。 

所述连接件4是由透明材料制成的薄厚均匀的元件，用于连接凹面镜2与 凸透镜3。 

所述图像显示装置的第二个优选实施例，是在第一个优选实施例上的改进，其同第一个优选实施例相同的部分，这里不再赘述。 

可以在所述图像显示装置的图像显示设备1可以连接传感器，使本实用新型的全视角图像显示装置适用于交互式虚拟现实时。所述传感器将传感数据发送给所述计算机，计算机可根据传感器数据，设置软件中的虚拟摄像机，以和头部姿势同步。所述传感器可包括陀螺仪、加速计、磁力计等，所获信息包括用户头部的角度、加速度、姿势与位置数据等。 

综上，本实用新型提供的图像显示装置，在现有头戴式显示***的基础上，增加了一组自由曲面反射镜，及凹面镜3，将中央目镜的盲区图像加以利用，利用凸透镜的盲区，以凹面反射镜和凸透镜组合产生全视野图像，扩大了可视范围，可实现230度在内的极大视角，大大提高了虚拟现实的临场感。本实用新型设计完成后，结构简单、装配及制造难度低，便于大批量生产，降低成本。 

本实用新型提供的全视角图像显示装置，于凸透镜与凹面镜的配合，本实用新型的全视角图像显示装置，可用于计算机渲染的全景图及基于凸面镜(Convex Mirror)生成的反射全景图，可通过算法消除像差畸变，配合陀螺仪、加速计、磁力计等传感器以及计算机，可应用于头戴式三维显示器、虚拟沉浸头盔等设施，其优点在于视域宽广，结构简单，解决了现有设备视角狭窄的缺陷，提高了沉浸体验。 

应当理解的是，上述针对本实用新型较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (2)

1.图像显示装置，包括图像显示设备，其特征在于：

还包括设置在所述图像显示设备一侧的瞳距调节机构；还包括设置在所述图像显示设备另一侧的凹面镜、凸透镜以及透明连接件，所述凹面镜紧邻所述显示设备设置，所述透明连接件将所述凸透镜固定在所述凹面镜上；

图像的外缘区域被凸透镜的盲区所遮挡，同时又能够被凹面镜所反射；凹面镜的成像需衔接凸透镜的成像。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示设备连接传感器。