一種頭戴式圖像顯示裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種頭戴式圖像顯示裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的發(fā)展，頭戴式顯示裝置的應用越來越廣泛。在應用于增強現實顯 示技術中時，需要頭戴式顯示裝置具有較高的透明度和較大的視場角，并且不對外界進入 人眼的光線產生偏折。
[0003] 現有技術中的頭戴式顯示裝置，例如采用全息光柵和光波導的技術設計的頭戴式 顯示裝置，制作工藝復雜、成本高、存在色散，且視場角較??；采用的Wave guides with micro reflector技術實現透視效果顯示器，制作難度大、成本高、視場有限;采用基于微透 鏡陣列的集成顯示技術制作的智能眼鏡分辨率低、像差大、不具有透視功能;利用雙投影設 備+雙凹面鏡結構實現透視效果的智能眼鏡，成像面的位置固定、不具備調焦的功能，且成 本較高、設備較厚重。
[0004] 綜上，如何控制成本加工制造透明度和視場角均滿足需求的頭戴式顯示裝置是增 強現實顯示技術領域亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種頭戴式圖像顯示裝置，解決了現有技術中頭戴式顯示裝置制造 成本高，且視場角較小的問題。
[0006] 依據本發(fā)明的一個方面，提供了一種頭戴式圖像顯示裝置，包括:通光區(qū)域、以及 位于通光區(qū)域內的圖像顯示器和具有半透半反功能的光學組件;其中，光學組件將圖像顯 示器顯示的圖像信號分別投射入佩戴者的左眼和右眼，并在佩戴者的視線前方形成虛擬圖 像。
[0007] 其中，光學組件包括:第一光學元件、第二光學元件和第三光學元件;其中，圖像顯 示器顯示的圖像信號經第一光學元件處理后形成第一虛像和第二虛像，第二光學元件將第 一虛像反射入佩戴者的一只眼中，并在佩戴者的視線前方形成第三虛像，第三光學元件對 第二虛像處理后形成第四虛像，并將第四虛像反射入佩戴者的另一只眼中，并在佩戴者的 視線前方形成第五虛像;其中，第三虛像和第五虛像重合。
[0008] 其中，光學組件還包括第四光學元件，圖像顯示器顯示的圖像信號經第四光學元 件反射后形成倒立實像，第一光學元件對倒立實像處理后形成第一虛像和第二虛像。
[0009] 其中，第一光學元件包括：
[0010] 正彎月形凸透鏡和設置于正彎月形凸透鏡凹面上的半透半反膜。
[0011] 其中，第一光學元件包括:第一凸透鏡，以及具備半透半反功能的凹面鏡;其中，凹 面鏡位于第一凸透鏡與圖像顯示器之間。
[0012] 其中，第一光學元件包括:第一平凸透鏡、第二平凸透鏡，和第一平凸透鏡和第二 平凸透鏡之間填充的半透半反層。
[0013] 其中，第一光學元件包括:一半透半反鏡，以及設置于半透半反鏡兩側的第二凸透 鏡和第三凸透鏡。
[0014] 其中，第二光學元件包括第一半透半反鏡，第一半透半反鏡將經第一光學元件反 射形成的第一虛像反射至佩戴者的一只眼中，并在佩戴者的視線前方形成第三虛像。
[0015] 其中，第三光學元件包括第二半透半反鏡和平面鏡;其中，平面鏡將經第一光學元 件透射形成的第二虛像反射，形成第四虛像，第二半透半反鏡將第四虛像反射入佩戴者的 另一只眼中，并在佩戴者的視線前方形成第五虛像。
[0016] 其中，通光區(qū)域包括相互連通且呈一定角度的第一通光區(qū)域和第二通光區(qū)域；其 中，在第一通光區(qū)域和第二通光區(qū)域的連接處設置有第四光學元件，第四光學元件包括全 反射的第一凹面鏡，圖像顯示器位于第一通光區(qū)域內，第一光學元件、第二光學元件和第三 光學元件均位于第二通光區(qū)域內；圖像顯示器顯示的圖像信號經過第一凹面鏡的反射在第 二通光區(qū)域內形成一倒立實像。
[0017] 其中，第一凹面鏡的成像公式為：
[0019] 式中，a表示第一凹面鏡與圖像顯示器之間的距離，b表示第一凹面鏡與倒立實像 之間的距離，fa表示第一凹面鏡的焦距；
[0020] 其中，圖像顯示器位于第一凹面鏡兩倍焦距處或兩倍焦距外。
[0021] 其中，第一光學元件反射成像公式為：
[0023]式中，c表示倒立實像與第一光學元件之間的距離，d表示第一虛像與第一光學元 件之間的距離，fb表示第一光學元件的反射焦距；
[0024]其中，倒立實像位于第一光學元件一倍焦距內。
[0025]其中，第一光學元件折射成像公式為：
[0027]式中，c表示倒立實像與第一光學元件之間的距離，g表示倒立實像經第一光學元 件折射后形成的第二虛像與第一光學元件之間的距離，f。表示第一光學元件的折射焦距； [0028]其中，第一虛像與第一光學元件之間的距離為第一距離，第一光學元件與第一半 透半反鏡之間的距離為第二距離，第二虛像與平面鏡之間的距離為第三距離，平面鏡與第 二半透半反鏡之間的距離為第四距離；第一距離和第二距離的和，與第三距離和第四距離 的和相等;且fb = fc。
[0029]本發(fā)明的實施例的有益效果是：
[0030]該頭戴式圖像顯示裝置通過具有半透半反功能的光學組件將圖像信號放大并分 別透射至佩戴者的雙眼，進而在佩戴者的視線前方形成虛擬圖像，該頭戴式圖像顯示裝置 僅需要一個圖像顯示器件，制造成本低、輕薄便攜、深度可調，且能夠滿足透明度和視場角 的要求。
【附圖說明】
[0031]圖1表示本發(fā)明的頭戴式圖像顯示裝置的結構示意圖；
[0032]圖2表示本發(fā)明的頭戴式圖像顯示裝置的實像成像原理示意圖；
[0033]圖3表示本發(fā)明的頭戴式圖像顯示裝置的右眼成像原理示意圖；
[0034]圖4表示本發(fā)明的頭戴式圖像顯示裝置的左眼成像原理示意圖；
[0035] 圖5表示本發(fā)明的第一光學元件的結構示意圖一；
[0036] 圖6表示本發(fā)明的第一光學元件的結構示意圖二；
[0037]圖7表示本發(fā)明的第一光學元件的結構示意圖三；
[0038]圖8表示本發(fā)明的第一光學元件的結構示意圖四。
[0039] 其中圖中：1、通光區(qū)域，2、圖像顯示器，3、第一光學元件，4、第二光學元件，5、第三 光學元件，6、第四光學元件；
[0040] 30、正彎月形凸透鏡，31、半透半反膜，32、第一凸透鏡，33、凹面鏡，34、第一平凸透 鏡，35、第二平凸透鏡，36、半透半反層，37、半透半反鏡，38、第二凸透鏡，39、第三凸透鏡； [0041 ] 40、第一半透半反鏡；
[0042] 50、第二半透半反鏡，51、平面鏡；
[0043] 60、第一凹面鏡；
[0044] 101、第一虛像，102、第二虛像，103、第三虛像，104、第四虛像，105第五虛像，106、 倒立實像。
【具體實施方式】
[0045] 下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明 的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本發(fā)明而不應被這里闡述的實施例 所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠將本發(fā)明的范圍 完整的傳達給本領域的技術人員。
[0046] 實施例
[0047]如圖1所示，本發(fā)明的實施例提供了一種頭戴式圖像顯示裝置，包括:通光區(qū)域1、 以及位于通光區(qū)域1內的圖像顯示器2和具有半透半反功能的光學組件;其中，光學組件將 圖像顯示器2顯示的圖像信號分別投射入佩戴者的左眼和右眼，并在佩戴者的視線前方形 成虛擬圖像。其中，該頭戴式圖像顯示裝置的通光區(qū)域1可以是空心的自由空間，也可以是 實心的透明