圖像顯示裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)的圖像顯示裝置，包括圖像顯示設(shè)備，還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備一側(cè)的瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備另一側(cè)的凹面鏡、凸透鏡以及透明連接件，所述凹面鏡緊鄰所述顯示設(shè)備設(shè)置，所述透明連接件將所述凸透鏡固定在所述凹面鏡上；圖像的外緣區(qū)域被凸透鏡的盲區(qū)所遮擋，同時(shí)又能夠被凹面鏡所反射；凹面鏡的成像需銜接凸透鏡的成像。本實(shí)用新型的以凹面反射鏡和凸透鏡組合產(chǎn)生全視野圖像，擴(kuò)大了可視范圍，可實(shí)現(xiàn)230度在內(nèi)的極大視角，大大提高了虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場(chǎng)感，設(shè)計(jì)完成后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配及制造難度低，便于大批量生產(chǎn)，降低成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
圖像顯示裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種圖像顯示裝置，尤其涉及一種觀看全視角圖像的顯示裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著CG技術(shù)(Computer Graphic,計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù))和計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的顯示裝置日益受到人們的廣泛關(guān)注。其中，HMD (Head-MountedDisplay,頭戴式顯不系統(tǒng))相對(duì)于CAVE (Computer-Aid Virtual-reality Environment,計(jì)算機(jī)輔助虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境)及Full-Dome Project1n (球幕投影)等大型設(shè)備而言，造價(jià)低廉且實(shí)施方便，更適合小型單位和個(gè)人使用。加之虛擬漫游、電腦游戲等交互媒體的日趨發(fā)展，具備姿勢(shì)感應(yīng)，3D立體顯示功能的頭戴式顯示系統(tǒng)發(fā)展前景十分廣闊。
[0003]由于結(jié)構(gòu)限制，現(xiàn)有頭戴式顯示系統(tǒng)無(wú)法復(fù)原人類(lèi)視域范圍的全部圖像，視角較為狹窄。如日本索尼公司的HMZ-Tl顯示器，水平可視角度僅為30度左右；美國(guó)SiliconMicro Display公司的ST1080顯示器，水平可視角度約為45度；而美國(guó)Oculus公司的Oculus Rift顯示器，水平可視角度約為90度。據(jù)測(cè)算，人類(lèi)雙眼的水平視角疊加后約為230度，要達(dá)到全視角的虛擬沉浸體驗(yàn)，必須將頭戴式顯示器的可視角度增加到180度以上，形成虛擬的半球影像。
[0004]而現(xiàn)有類(lèi)似設(shè)備大多采用單一凸透鏡或透鏡組作為目鏡，如圖1所示，將LED、IXD等顯示設(shè)備產(chǎn)生的原始圖像放大到更大尺寸，并矯正到明視距離，該結(jié)構(gòu)受限于目鏡的直徑，無(wú)法顯示180度全視角的圖像。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種圖像顯示裝置，基于凸透鏡與凹面鏡的配合。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]圖像顯示裝置，包括圖像顯示設(shè)備，其中，
[0009]還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備一側(cè)的瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備另一側(cè)的凹面鏡、凸透鏡以及透明連接件，所述凹面鏡緊鄰所述顯示設(shè)備設(shè)置，所述透明連接件將所述凸透鏡固定在所述凹面鏡上；
[0010]圖像的外緣區(qū)域被凸透鏡的盲區(qū)所遮擋，同時(shí)又能夠被凹面鏡所反射；凹面鏡的成像需銜接凸透鏡的成像。
[0011]所述的圖像顯示裝置，其中，所述圖像顯示設(shè)備連接傳感器。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供了圖像顯示裝置，在現(xiàn)有頭戴式顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一組自由曲面反射鏡，即凹面鏡，將中央目鏡的盲區(qū)圖像加以利用，利用凸透鏡的盲區(qū)，以凹面反射鏡和凸透鏡組合產(chǎn)生全視野圖像，擴(kuò)大了可視范圍，可實(shí)現(xiàn)230度在內(nèi)的極大視角，大大提高了虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場(chǎng)感。本實(shí)用新型提供的圖像顯示裝置設(shè)計(jì)完成后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配及制造難度低，便于大批量生產(chǎn)，降低成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)頭戴式顯示系統(tǒng)的顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型圖像顯示裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型圖像顯示裝置的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型左右眼可觀察圖像顯示設(shè)備產(chǎn)生的舒適視域和誘導(dǎo)視域示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]本實(shí)用新型的圖像顯示裝置，其第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，主要包括圖像顯示設(shè)備1，設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備I 一側(cè)的瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5 ;還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備I另一側(cè)的凹面鏡2，凸透鏡3以及透明連接件4，如圖2和圖3所示，所述凹面鏡2緊鄰所述顯示設(shè)備I設(shè)置，所述透明連接件4將所述凸透鏡3固定在所述凹面鏡2上。
[0019]本實(shí)用新型圖像顯示裝置適用于三維圖像的顯示，如圖4所示，左右眼可觀察圖像顯示設(shè)備I顯示的具有視差的2張全景圖，在全視角范圍內(nèi)產(chǎn)生立體感。凸透鏡3對(duì)應(yīng)的視域?yàn)槭孢m視域；凹面鏡2對(duì)應(yīng)的視域?yàn)檎T導(dǎo)視域。
[0020]所述凹面鏡2為表面光滑的反射鏡，其形狀近似于拋物面，材料為合金或者表面鍍金屬的高分子材料。根據(jù)原始圖像的特征，凹面鏡2的反射曲面必須針對(duì)該特征所定制，其曲率根據(jù)圖像特征而有所區(qū)別。
[0021]所述圖像顯示裝置裝配時(shí)，如圖3所示，圖像的外緣區(qū)域需恰好被凸透鏡3的盲區(qū)所遮擋，同時(shí)又能夠被凹面鏡2所反射。為了防止畸變，凹面鏡2的成像需銜接凸透鏡3的成像。如圖3所示，位于圖像中心區(qū)域的A點(diǎn)，其虛像位于A’點(diǎn)；位于外緣區(qū)域的D點(diǎn)，其虛像位于D’點(diǎn)；而位于區(qū)域交界線內(nèi)外側(cè)的B點(diǎn)和C點(diǎn)，其虛像分別位于為B’點(diǎn)和C’點(diǎn)。凹面鏡2的內(nèi)邊緣和凸透鏡3的外邊緣重合，位于B’點(diǎn)和人眼的連接線上，或略有重合，以保證成像無(wú)縫銜接。
[0022]所述連接件4是由透明材料制成的薄厚均勻的元件，用于連接凹面鏡2與凸透鏡3。
[0023]所述圖像顯示裝置的第二個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，是在第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例上的改進(jìn)，其同第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例相同的部分，這里不再贅述。
[0024]可以在所述圖像顯示裝置的圖像顯示設(shè)備I可以連接傳感器，使本實(shí)用新型的全視角圖像顯示裝置適用于交互式虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)。所述傳感器將傳感數(shù)據(jù)發(fā)送給所述計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)置軟件中的虛擬攝像機(jī)，以和頭部姿勢(shì)同步。所述傳感器可包括陀螺儀、加速計(jì)、磁力計(jì)等，所獲信息包括用戶(hù)頭部的角度、加速度、姿勢(shì)與位置數(shù)據(jù)等。
[0025]綜上，本實(shí)用新型提供的圖像顯示裝置，在現(xiàn)有頭戴式顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了一組自由曲面反射鏡，及凹面鏡3，將中央目鏡的盲區(qū)圖像加以利用，利用凸透鏡的盲區(qū)，以凹面反射鏡和凸透鏡組合產(chǎn)生全視野圖像，擴(kuò)大了可視范圍，可實(shí)現(xiàn)230度在內(nèi)的極大視角，大大提高了虛擬現(xiàn)實(shí)的臨場(chǎng)感。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)完成后，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配及制造難度低，便于大批量生產(chǎn)，降低成本。
[0026]本實(shí)用新型提供的全視角圖像顯示裝置，于凸透鏡與凹面鏡的配合，本實(shí)用新型的全視角圖像顯示裝置，可用于計(jì)算機(jī)渲染的全景圖及基于凸面鏡(Convex Mirror)生成的反射全景圖，可通過(guò)算法消除像差畸變，配合陀螺儀、加速計(jì)、磁力計(jì)等傳感器以及計(jì)算機(jī)，可應(yīng)用于頭戴式三維顯示器、虛擬沉浸頭盔等設(shè)施，其優(yōu)點(diǎn)在于視域?qū)拸V，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了現(xiàn)有設(shè)備視角狹窄的缺陷，提高了沉浸體驗(yàn)。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.圖像顯示裝置，包括圖像顯示設(shè)備，其特征在于: 還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備一側(cè)的瞳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；還包括設(shè)置在所述圖像顯示設(shè)備另一側(cè)的凹面鏡、凸透鏡以及透明連接件，所述凹面鏡緊鄰所述顯示設(shè)備設(shè)置，所述透明連接件將所述凸透鏡固定在所述凹面鏡上； 圖像的外緣區(qū)域被凸透鏡的盲區(qū)所遮擋，同時(shí)又能夠被凹面鏡所反射；凹面鏡的成像需銜接凸透鏡的成像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于，所述圖像顯示設(shè)備連接傳感器。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK204116714SQ201420299627
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】黃石 申請(qǐng)人:黃石