CN201285470Y

CN201285470Y - 透射式头盔显示器

Info

Publication number: CN201285470Y
Application number: CNU2008201749629U
Authority: CN
Inventors: 陈大明; 张琪步
Original assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Current assignee: Shandong Sheenrun Optics Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2018-11-10

Abstract

本实用新型涉及一种增强现实显示技术领域，尤其涉及头盔显示器。本实用新型的技术方案为：它的成像光路组件包括透射光路组件、成像目镜组件和显示屏，所述头盔显示器外界景物亮度调节装置，能够手动或自动调节外界景物亮度，有效解决了外界景物亮度变化时，不能调节进入光线多少的问题，使进入人眼的光线多少不随外界景物亮度的变化而变化，增强了对内部显示器和外界景物的观察效果。

Description

透射式头盔显示器

技术领域

本实用新型涉及一种增强现实显示技术领域，尤其涉及头盔显示器。

背景技术

头盔显示器(Helmet-Mounted Displays，HMD)由1968年哈佛大学的Ivan Sutherland首先提出，并设计出应用CRT作为显示像源的头盔显示器。经过40年的发展，头盔显示器设计技术有了巨大的进步和在各种领域得到广泛应用。特别是在随身影院系统、微型液晶显示器、虚拟现实(VR)、袖珍计算机、可视移动电话以及现代数字化部队的装备中的逐渐普及。

在头盔显示器件中，观察者是通过眼前的目镜光学系统看清放大的显示屏图像，因此，良好的光学系统的设计是十分重要的，它影响着图像显示的质量。HMD可以根据需要，设计成全投入式(如专利200510017187.7)或半投入式(99800387.5)。全投入式将显示器件的图像经放大、畸变等像差的校正以及中继等光学系统在观察者眼前呈放大的虚像；半投入式是将经过校正放大的虚像投射到观察者眼前的半反半透的光学玻璃上，这样显示的图像就叠加在透过玻璃的外界环境图像之上，观察者可以同时得到显示的信息和外部环境的信息。半投入式头戴显示器又叫做透射式头戴显示器。

现有的透射式头戴显示器的光路使用半透半反的反射镜实现同时观察外界环境图像和显示屏图像。半透半反镜的透过率和反射率在制造时已经确定，通常对内部显示屏和外界景物的透过率都是50％。由于内部显示屏的亮度调节范围有限，特别的，一般微型显示屏幕的亮度都不会太高。当外界景物亮度太高时，不能看清楚内部显示屏的图像内容；当外界景物的亮度太低时，内部显示屏相对较亮，造成不能很好的观察外界的景物。

发明内容

本实用新型是针对现有技术所存在的缺点，而提供了一种采用两片偏振片对外界景物亮度进行调节的头盔显示器技术方案。

本实用新型是通过如下技术措施实现的：它的成像光路组件包括透射光路组件、成像目镜组件和显示屏，在透射光路组件的前面安装有外界景物亮度调节装置。

上述的外界景物亮度调节装置包括两个平行安装的偏振片。

上述两个偏振片中靠近透射光路组件的为固定偏振片，另外一个为可转动偏振片。

上述外界景物亮度调节装置还包括与透射光路组件连接的连接件，连接件上固定安装有固定偏振片架，固定偏振片架上固定有固定偏振片，固定偏振片架前面安装有可旋转偏振片架，固定偏振片架和可旋转偏振片架通过限位圆环轴向限位，可旋转偏振片架上固定安装有可旋转偏振片，可旋转偏振片架上套装有调节旋钮。

上述调节旋钮可手动调节或与电机连接。

上述透射光路组件包括半透半反的棱镜、平板或透镜。

上述透射光路组件为自由曲面系统。

上述显示器为LCD屏幕、OLED屏幕、LCOS屏或微光像增强器。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，所述头盔显示器外界景物亮度调节装置，能够手动或自动调节外届景物亮度，有效解决了外界景物亮度变化时，不能调节进入光线多少的问题，使进入人眼的光线多少不随外界景物亮度的变化而变化。增强了对内部显示器和外界景物的观察效果。

自然光通过偏振片2后，光强变为：

I = \frac{1}{2} I_{0},

根据马吕斯定律，光线通过偏振片2后，光强变为：

I = \frac{1}{2} I_{0} \cos^{2} (α),

其中α是两偏振片偏振方向之间的夹角。

由此可见，当α变化时，进入头盔显示器的外界的光强变化范围为：

0 ~ \frac{1}{2} I_{0} .

附图说明

图1、图2、图3、图4、图5、图6为为本发明具体实施方式的结构示意图。

图7、图8为本发明具体实施方式中偏振片偏振方向的位置关系示意图。

图9为本发明具体实施方式中外界景物亮度调节装置的示意图。

图10为图9的半剖图。

图中，1、固定偏振片，2、可旋转偏振片，3、半透半反镜，4、人眼，5、OLED显示屏，6、成像目镜组件，7、连接件，8、固定偏振片架，9、限位圆环，10、调节旋钮，11、旋转偏振片架，12、透射光路组件。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种头盔显示器，如图1、图9、图10所示，它的成像光路组件包括透射光路组件12、成像目镜组件6和显示屏，显示屏幕可以设置为0.61英寸OLED屏幕。在透射光路组件12的前面安装有外界景物亮度调节装置，外界景物亮度调节装置包括两个平行安装的圆形偏振片，两个偏振片中靠近透射光路组件的为固定偏振片1，另外一个为可转动偏振片2。外界景物亮度调节装置还包括与透射光路组件12连接的连接件7，连接件7上固定安装有固定偏振片架8，固定偏振片架8上固定有固定偏振片1，固定偏振片架8前面安装有可旋转偏振片架11，固定偏振片架8和旋转偏振片架11通过限位圆环9轴向限位，可旋转偏振片架11上固定安装有可旋转偏振片2，可旋转偏振片架11上套装有调节旋钮10，调节按钮10可以通过手动调节，当然，调节旋钮10可以与电机连接，这样能够实现自动调节。正常工作时，调节旋钮10与旋转偏振片架11之间无相对运动。限位圆环9一端套装在旋转偏振片架11上，另一端固定安装在固定偏振片架8上。安装完成后，设置在限位圆环9上的轴肩端面与固定偏振片架8前端面之间的距离略大于设置在旋转偏振片架11上的轴肩的宽度，这样限位圆环9既可限制旋转偏振片架11的轴向移动，又能保证可旋转偏振片2正常旋转。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，其中，透射光路组件12包括目镜系统和半透半反的棱镜、平板或透镜或自由曲面系统。显示屏可以采用下述屏幕：如LCD屏幕、OLED屏幕、LCOS屏或微光像增强器等等。转动调节旋钮10，带动旋转偏振片2旋转，可改变进入人眼的光线亮度。当两片偏振片的偏振方向相同时，如图8所示，外界景物光线的透过率最大；当两片偏振片偏振方向垂直时，如图7所示，外界景物光线透过率最小，几乎为零。所述头盔显示器外界景物亮度调节装置，能够手动或自动调节外届景物亮度，有效解决了外界景物亮度变化时，不能调节进入光线多少的问题，使进入人眼的光线多少不随外界景物亮度的变化而变化，增强了对内部显示器和外界景物的观察效果。

上述的头盔显示器外界景物亮度调节装置可适用另外的各种透射式光路组件参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，图中的成像透镜为示意图，可以是凸透镜、凹透镜、胶合镜或者多片透镜。

Claims

1、一种透射式头盔显示器，它的成像光路组件包括透射光路组件、成像目镜组件和显示屏，其特征是，在透射光路组件的前面安装有外界景物亮度调节装置。

2、根据权利要求1所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述外界景物亮度调节装置包括两个平行安装的圆形偏振片。

3、根据权利要求2所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述两个偏振片中靠近透射光路组件的为固定偏振片，另外一个为可转动偏振片。

4、根据权利要求2或3所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述外界景物亮度调节装置还包括与透射光路组件连接的连接件，连接件上固定安装有固定偏振片架，固定偏振片架上固定有固定偏振片，固定偏振片架前面安装有可旋转偏振片架，固定偏振片架和可旋转偏振片架通过限位圆环轴向限位，可旋转偏振片架上固定安装有可旋转偏振片，可旋转偏振片架上套装有调节旋钮。

5、根据权利要求4所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述调节旋钮与电机连接。

6、根据权利要求1所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述透射光路组件包括半透半反的棱镜、平板或透镜。

7、根据权利要求1所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述透射光路组件为自由曲面系统。

8、根据权利要求1所述的透射式头盔显示器，其特征是，所述显示器为LCD屏幕、OLED屏幕、LCOS屏或微光像增强器。