CN108107581A - 头戴式显示设备 - Google Patents
头戴式显示设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108107581A CN108107581A CN201711446354.9A CN201711446354A CN108107581A CN 108107581 A CN108107581 A CN 108107581A CN 201711446354 A CN201711446354 A CN 201711446354A CN 108107581 A CN108107581 A CN 108107581A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- display screen
- head
- display apparatus
- mounted display
- speculum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 230000004446 light reflex Effects 0.000 claims description 6
- 230000011514 reflex Effects 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 206010049155 Visual brightness Diseases 0.000 description 1
- 206010047555 Visual field defect Diseases 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229920006304 triacetate fiber Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括头戴式外壳，还包括外部支架、显示屏和光路组件；所述光路组件具有透光性；所述外部支架固定设置在所述头戴式外壳上，所述显示屏设置在所述外部支架上，所述显示屏的平面与水平面的夹角在预设的阈值范围内，所述光路组件设置在所述显示屏下方；所述显示屏的出射光经过所述光路组件照射至目标位置。本发明通过对显示屏位置的设定，以减少显示屏对用户视场的遮挡，同时通过特定的光路组件，使得显示屏的出射光能够经过光路组件反射到目标位置。
Description
技术领域
本发明属于头戴式显示设备的屏显领域，特别涉及一种头戴式显示设备。
背景技术
现有头戴式显示设备的显示器多为倾斜屏幕式的光学设计，正前方的部分视场被显示器的屏幕遮挡，显示区域过于狭窄，用户体验效果有限。
此外，现有头戴式显示设备的将手机放置在显示器内部，应用时需要头部承担手机较重的重量，大大降低了用户的体验效果。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中显示头戴显示器的显示屏幕容易遮挡用户视场的缺陷，提供一种头戴式显示设备。
本发明通过以下技术方案来解决上述问题：
一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括头戴式外壳，还包括外部支架、显示屏和光路组件；所述光路组件具有透光性；
所述外部支架固定设置在所述头戴式外壳上，所述显示屏设置在所述外部支架上，所述显示屏的平面与水平面的夹角在预设的阈值范围内，所述光路组件设置在所述显示屏下方；
所述显示屏的出射光经过所述光路组件照射至目标位置。
可选地，所述光路组件包括分束片和反射镜；
所述出射光经过所述分束片反射至所述反射镜；
所述反射镜用于将所述出射光反射至所述目标位置。
可选地，所述显示屏的平面与水平面的夹角为0°，所述分束片分别与所述显示屏和所述反射镜成45°夹角，所述反射镜与所述显示屏互相垂直。
可选地，所述反射镜为曲面镜，所述反射镜的焦点与所述目标位置重合。
可选地，所述出射光为椭圆偏振光，所述椭圆偏振光包括S偏振光；
所述S偏振光经过所述分束片反射至所述反射镜；
所述反射镜将所述S偏振光转换为P偏振光并反射至所述分束片；
所述P偏振光经过所述分束片透射至所述目标位置。
可选地，所述反射镜包括TAC(三醋酸纤维薄膜，用于制造偏光片的光学薄膜)基材，所述TAC基材的表面由内向外依次贴附QWP(四分之一波片)膜和第一APF(多层膜反射式偏光片)偏振膜，所述分束片的表面贴附第二APF偏振膜。
可选地，所述第一APF偏振膜的透光轴和所述第二APF偏振膜的透光轴互相垂直；
所述第二APF偏振膜的透光轴沿所述分束片的长边方向设置。
可选地，所述头戴式显示设备还包括外接接口，所述外接接口的一端与所述显示屏连接；
所述外接接口的另一端用于与外接设备连接，并获取所述外接设备上的图像数据；
所述显示屏用于显示所述图像数据。
可选地，所述显示屏为两个。
可选地，所述外部支架包括上支架和下支架；
所述显示屏设置在所述上支架上，所述光学组件设置在所述上支架和所述下支架之间。
本发明的积极进步效果在于：本发明通过对显示屏位置的设定，以减少显示屏对用户视场的遮挡，同时通过特定的光路组件，使得显示屏的出射光能够经过光路组件反射到目标位置。
附图说明
图1为本发明实施例1的头戴式显示设备的侧视图。
图2为本发明实施例1的头戴式显示设备的主视图。
图3为本发明实施例2的头戴式显示设备的结构示意图。
图4为本发明实施例2的头戴式显示设备的显示屏的出射光的光路示意图。
图5为本发明实施例2的头戴式显示设备的反射镜的结构示意图。
图6为本发明实施例2的头戴式显示设备的显示屏的出射光的偏振态转换示意图。
图7为本发明实施例3的头戴式显示设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1-2所示，一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括头戴式外壳1，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括外部支架2、显示屏3和光路组件4；所述光路组件4具有透光性；图1示出了头戴式显示设备的侧视图，图2示出了头戴式显示设备的主视图。
所述外部支架2固定设置在所述头戴式外壳1上，所述显示屏3设置在所述外部支架2上，所述显示屏3的平面与水平面的夹角在预设的阈值范围内，所述光路组件4设置在所述显示屏3下方；
需要说明的是，夹角的预设阈值范围根据实际情况设定，在保证显示屏的出射光正常传输的前提下，避免显示屏本身对用户视场的遮挡。
所述显示屏3的出射光经过所述光路组件4照射至目标位置；其中，目标位置可以为用户佩戴头戴式显示设备后眼睛的位置；
需要说明的是，本实施例中的显示屏3发出的出射光经过所述光路组件4照射至目标位置，同时，由于光路组件4本身具有透光性，外接自然光也可以通过所述光路组件4照射至人眼，即用户通过光路组件4观看到显示屏3上的图像的同时，还能够看见正前方的景物，有效解决了现有的手机或者显示屏倾斜式屏幕的设计导致部分遮挡正前方视场的问题。
本实施例中的光路组件可以包括分束片和反射镜，显示屏为单屏，显示屏显示的图像分左屏图像和右屏图像，左屏图像的出射光和右屏图像的出射光分别按照各自的光路进行传输，传输原理相同，分别使用分束片和反射镜的左右两边进行光线传输，具体的，出射光经过分束片反射至发射镜，再经反射镜反射至目标位置。
本实施例中通过对显示屏3位置的设定，可以减少显示屏3对用户视场的遮挡，同时通过特定的光路组件4，使得显示屏3的出射光能够经过光路组件4反射到目标位置。
实施例2
如图3-6所示，本实施例的头戴式显示设备是在实施例1的基础上进一步改进，参见图3，所述光路组件4包括分束片42和反射镜41；
所述出射光经过所述分束片42反射至所述反射镜41；
所述反射镜41用于将所述出射光反射至所述目标位置，图4示出了头戴式显示设备的显示屏的出射光的光路示意图。
其中，所述显示屏3的平面与水平面的夹角为0°，所述分束片42分别与所述显示屏3和所述反射镜41成45°夹角，所述反射镜41与所述显示屏3互相垂直。
所述反射镜41为曲面镜，所述反射镜41的焦点与所述目标位置重合。
另外，所述反射镜41采用透明的TAC基材411，图5示出了曲面反射镜41的结构示意图，所述TAC基材411的表面由内向外依次贴附QWP膜412和第一APF偏振膜413，再通过热压的成型工艺将基片成型为需求曲率半径的曲面反射镜41光学零件；所述分束片42也采用透明基材，基材表面贴附第二APF偏振膜；
所述第一APF偏振膜413的透光轴和所述第二APF偏振膜的透光轴互相垂直；所述第二APF偏振膜的透光轴沿所述分束片42的长边方向设置。
所述出射光为椭圆偏振光，所述椭圆偏振光包括S偏振光；
所述S偏振光经过所述分束片42反射至所述反射镜41；
所述反射镜41将所述S偏振光转换为P偏振光并反射至所述分束片42；
所述P偏振光经过所述分束片42透射至所述目标位置。
图6示出了头戴式显示设备的显示屏的出射光的偏振态转换示意图，由显示屏3发出的椭圆偏振光(包含S偏振光和P偏振光)，S偏振光的偏振矢量垂直于分束片所在的平面，P偏振光的偏振矢量在分束片所在的平面内，经分束片42将S偏振光反射至前方的曲面反射镜41，其中，P偏振光光透过分束片42损失掉(从分束片透射出去)，S偏振光反射至曲面反射镜，曲面反射镜41在反射入射S偏振光的同时将一部分S偏振光转换为P偏振态的光，转换后的P偏振光的偏振矢量在分束片的平面内，透过分束片42到达目标位置，整体光透过率为23.5％，有效地提高了目视亮度。
本实施例中，显示屏3显示的图像光束经分束片42分束，曲面反射镜41反射后形成放大的像供人眼观察，其中，目视位置在曲面反射镜41焦点位置，因此，佩戴者可以配戴自己的近视眼镜或远视眼镜使用，不需要在头戴显示设备内额外设置视度调节机构。
实施例3
如图7所示，本实施例的头戴式显示设备是在实施例1的基础上进一步改进，所述头戴式显示设备还包括外接接口5，所述外接接口5的一端与所述显示屏3连接，所述显示屏3为两个；
需要说明的是，现有技术的单屏显示的左右两个图像是同步一致显示的，而本实施例使用两个显示屏，分别显示两个图像，通过向两个显示屏传输有微差异的图像数据，达到更优的3D效果，另外，使用两个显示屏时，每个显示屏的出射光的光路传输原理与实施例1中的一致。
所述外接接口5的另一端用于与外接设备连接，并获取所述外接设备上的图像数据；
所述显示屏3用于显示所述图像数据；
所述外部支架2包括上支架和下支架；
所述显示屏3设置在所述上支架上，所述光学组件设置在所述上支架和所述下支架之间。
外接设备(比如手机或者电脑等音频视频设备)不需要放置在头戴式显示设备中，手机或者电脑等音频视频设备通过USB(通用串行总线)线与头戴式显示设备的外接接口5(比如TYPE-C(USB接口的一种连接介面)插口)连接，视频音频信号经桥接硬件处理后经MIPI(Mobile Industry Processor Interface，移动产业处理器接口)线传输到两个显示屏3分别供用户的左右眼观察。
需要说明的是，一般来说，将头戴式显示设备设计为具有相对较小的尺寸和重量是有益的，且对用户而言也更美观，这样可以允许更年轻的用户或者小力量的用户使用，并且一般在使用时更少让人感到疲劳，使用分离的两块小的显示屏3，一定程度上减少头戴式显示设备的重量，另外，针对用户的每只眼睛的在有单独的显示屏3的前提下，可以配备独立光学器件，也可以根据实际需要两只眼睛共用部分光学组件。
本实施例可以使用USB线将手机或者电脑等其他显示设备的图像传输到两块小的显示屏上，解决了现有方案中手机放置在头盔内部，佩戴者承重太高的问题，同时两个显示屏便于分别单独控制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种头戴式显示设备，所述头戴式显示设备包括头戴式外壳，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括外部支架、显示屏和光路组件；所述光路组件具有透光性；
所述外部支架固定设置在所述头戴式外壳上，所述显示屏设置在所述外部支架上，所述显示屏的平面与水平面的夹角在预设的阈值范围内，所述光路组件设置在所述显示屏下方；
所述显示屏的出射光经过所述光路组件照射至目标位置。
2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述光路组件包括分束片和反射镜；
所述出射光经过所述分束片反射至所述反射镜；
所述反射镜用于将所述出射光反射至所述目标位置。
3.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示屏的平面与水平面的夹角为0°，所述分束片分别与所述显示屏和所述反射镜成45°夹角，所述反射镜与所述显示屏互相垂直。
4.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射镜为曲面镜，所述反射镜的焦点与所述目标位置重合。
5.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述出射光为椭圆偏振光，所述椭圆偏振光包括S偏振光；
所述S偏振光经过所述分束片反射至所述反射镜；
所述反射镜将所述S偏振光转换为P偏振光并反射至所述分束片；
所述P偏振光经过所述分束片透射至所述目标位置。
6.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射镜包括TAC基材，所述TAC基材的表面由内向外依次贴附QWP膜和第一APF偏振膜，所述分束片的表面贴附第二APF偏振膜。
7.如权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述第一APF偏振膜的透光轴和所述第二APF偏振膜的透光轴互相垂直；
所述第二APF偏振膜的透光轴沿所述分束片的长边方向设置。
8.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括外接接口，所述外接接口的一端与所述显示屏连接；
所述外接接口的另一端用于与外接设备连接，并获取所述外接设备上的图像数据；
所述显示屏用于显示所述图像数据。
9.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示屏为两个。
10.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述外部支架包括上支架和下支架；
所述显示屏设置在所述上支架上，所述光学组件设置在所述上支架和所述下支架之间。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711446354.9A CN108107581A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 头戴式显示设备 |
| PCT/CN2017/119706 WO2019127318A1 (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-29 | 头戴式显示设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711446354.9A CN108107581A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 头戴式显示设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108107581A true CN108107581A (zh) | 2018-06-01 |
Family
ID=62213659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711446354.9A Pending CN108107581A (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 头戴式显示设备 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108107581A (zh) |
| WO (1) | WO2019127318A1 (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0659217A (ja) * | 1992-08-05 | 1994-03-04 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部又は顔面装着式ディスプレイ装置 |
| JPH1195160A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-09 | Seiko Epson Corp | 頭部装着型表示装置 |
| CN104903777A (zh) * | 2012-11-21 | 2015-09-09 | 拉斯特公司 | 增强现实光学模块 |
| CN106501935A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 3M创新有限公司 | 头戴式显示器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749779B (zh) * | 2014-12-24 | 2017-06-06 | 张璁 | 双屏头盔显示器 |
| CN204496117U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-07-22 | 陈俊有 | 3d眼镜 |
| CN105137598B (zh) * | 2015-07-24 | 2018-07-17 | 浙江大学 | 透明显示屏及其制备方法、光学系统和应用 |
| US9946073B2 (en) * | 2015-12-31 | 2018-04-17 | Oculus Vr, Llc | Methods and systems for eliminating strobing by switching display modes in response to detecting saccades |
| CN206684389U (zh) * | 2017-04-28 | 2017-11-28 | 歌尔科技有限公司 | 一种光学模组及增强现实眼镜 |
| CN107422481A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-01 | 杭州太若科技有限公司 | 用于实现增强现实的装置和方法 |
-
2017
- 2017-12-27 CN CN201711446354.9A patent/CN108107581A/zh active Pending
- 2017-12-29 WO PCT/CN2017/119706 patent/WO2019127318A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0659217A (ja) * | 1992-08-05 | 1994-03-04 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部又は顔面装着式ディスプレイ装置 |
| JPH1195160A (ja) * | 1997-09-19 | 1999-04-09 | Seiko Epson Corp | 頭部装着型表示装置 |
| CN104903777A (zh) * | 2012-11-21 | 2015-09-09 | 拉斯特公司 | 增强现实光学模块 |
| CN106501935A (zh) * | 2015-09-03 | 2017-03-15 | 3M创新有限公司 | 头戴式显示器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019127318A1 (zh) | 2019-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11988842B2 (en) | Head-mounted display with pivoting display | |
| US8760765B2 (en) | Optical beam tilt for offset head mounted display | |
| CN107870438B (zh) | 增强现实的装置、光引擎部件和方法 | |
| US8867139B2 (en) | Dual axis internal optical beam tilt for eyepiece of an HMD | |
| CN206497255U (zh) | 增强现实显示系统 | |
| TWI564590B (zh) | Image can strengthen the structure of the glasses | |
| CN202948204U (zh) | 可透视型头戴式显示器光学系统 | |
| TW201738618A (zh) | 具備視力矯正功能之頭戴式顯示裝置 | |
| CN105676455B (zh) | 头戴式显示设备 | |
| CN108427193A (zh) | 增强现实显示系统 | |
| CN101424787B (zh) | 半反射及折射光学效应组合光学应用的虚像显示装置 | |
| WO2018149267A1 (zh) | 一种基于增强现实的显示方法及设备 | |
| CN104865704B (zh) | 一种基于移动设备的透射式与非透射式可切换头戴设备 | |
| TWM512138U (zh) | 垂直投射式近眼顯示模組 | |
| WO2018045985A1 (zh) | 一种增强现实显示系统 | |
| WO2015058625A1 (zh) | 头戴透视显示装置 | |
| CN206002773U (zh) | 一种显示装置以及使用该显示装置的头戴式设备 | |
| CN106842569A (zh) | 一种头戴式显示装置及其显示方法 | |
| KR20160006049A (ko) | 헤드 마운티드 디스플레이 장치 | |
| CN106054390A (zh) | 一种显示装置以及使用该显示装置的头戴式设备 | |
| CN204439936U (zh) | 一种视频眼镜 | |
| CN202615044U (zh) | 一种非接触式近眼虚拟立体显示器 | |
| WO2021128912A1 (zh) | 一种用于视觉增强的透视眼镜 | |
| TWI635316B (zh) | External near-eye display device | |
| CN108107581A (zh) | 头戴式显示设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180601 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |