一种无透镜的3D头盔显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无透镜的3D头盔显示系统，包括影像显示模块、光学传输反射隔离模块、视窗模块和外壳框架；所述影像显示模块利用影像播放软件、硬件输出影像，输出的影像为照片或视频，影像显示模块包括显示屏，显示屏通过附着装置附着；所述光学传输反射隔离模块由两个相互隔离的光学腔室组成，光学腔室分别对应左眼视窗、右眼视窗；所述视窗模块包括左眼视窗、右眼视窗，左眼视窗、右眼视窗供左眼、右眼分别对应；所述外壳框架为两个光学腔室的外部硬件框架，外壳框架用于将光学腔室、附着装置、外部设备整合成为一个整体。本发明专利技术能够通过人的视觉运算能力，通过双眼对同一个物光元的视线延伸交叉获得3D空间位置。

A lensless 3D helmet mounted display system

The invention discloses a lensless 3D helmet display system, which comprises an image display module, an optical transmission and reflection isolation module, a window module and a shell frame; the image display module outputs the image using image playing software and hardware, and the output image is a photo or video; the image display module includes a display screen and displays the image. The optical transmission and reflection isolation module consists of two mutually isolated optical chambers corresponding to the left eye window and the right eye window; the window module includes the left eye window and the right eye window, and the left eye window and the right eye window correspond to the left eye and the right eye respectively; and the outer shell frame comprises the outer shell frame. For the external hardware frame of two optical chambers, the outer shell frame is used to integrate the optical chamber, attachment device and external equipment into a whole. The invention can obtain 3D spatial position by extending and crossing the eyes of the same object light element through the human visual computing ability.

【技术实现步骤摘要】
一种无透镜的3D头盔显示系统
本专利技术涉及3D显示的
，特别是一种无透镜的3D头盔显示系统的

技术介绍
当前国际上的光场拍摄、Kinect技术、PrimeSense、LightFlight、OculusVR等等相关技术，效果虽然好，但是整个硬件投入很大、复杂程度高、运算量很大，虽然提供了很优秀的能力，从性价比、保真、体验来说，存在一些不足。物光元指在成像过程中，一个像元面积通过光心反向投射所能够笼罩的景物的区域，拍摄过程中处于该区域的景物射出到摄像设备镜头的光束，将投射到该像元上。视点指基于一个点位(光心)接收到的光场的模型中的光心的点位，用于说明当人的一只眼睛处于该点位时，看向拍摄物方向时，该眼睛在该点位能够观察到当前拍摄所获得的光路、光场信息，相当于摄像头的视线出发点。虽然人的单眼也具备一定的距离感知能力，因为单个眼球具备自动调节对焦的能力，理论上具备识别物体远近距离的能力，但是在实际上，更多的时候，是通过对物体大小、地面参照物、周边参照物等等方式进行经验性的距离判断，通过眼睛的对焦情况进行距离判断的能力，大部分人都存在一定的困难。在部分缺乏参照系的纯黑色场景中，一个5米远的直径为10cm的白色发光圆盘，与一个10米远的直径为50cm的白色发光圆盘，单眼的判断有很大的可能性认为后者(50cm的圆盘)距离更近。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种无透镜的3D头盔显示系统，能够通过人的视觉运算能力，通过双眼对同一个物光元的视线延伸交叉获得3D空间位置；本专利技术以最低的运算、性能要求，用最低的成本实现高质量、低成本的3D观看效果。为实现上述目的，本专利技术提出了一种无透镜的3D头盔显示系统，包括影像显示模块、光学传输反射隔离模块、视窗模块和外壳框架；所述影像显示模块利用影像播放软件、硬件输出影像，输出的影像为照片或视频，影像显示模块包括显示屏，显示屏通过附着装置附着；所述光学传输反射隔离模块由两个相互隔离的光学腔室组成，光学腔室分别对应左眼视窗、右眼视窗；所述视窗模块包括左眼视窗、右眼视窗，左眼视窗、右眼视窗供左眼、右眼分别对应；所述外壳框架为两个光学腔室的外部硬件框架，外壳框架用于将光学腔室、附着装置、外部设备整合成为一个整体。作为优选，所述影像显示模块，在进行影像输出时，根据光学传输隔离模块的瞳距规格、显示区域尺寸参数，进行调整，从而输出符合对应规格的影像，确保用户能够获得良好的观看体验。作为优选，所述显示屏为平面显示屏或凹面屏；所述附着装置为卡扣或弹性绷带，所述显示屏通过卡扣或弹性绷带附着在头盔的屏幕附着区域上。作为优选，所述光学腔室采用黑色材料组成；所述光学腔室左右对称设置。作为优选，所述左眼视窗、右眼视窗的中心点之间的距离为W，左眼视窗、右眼视窗对应的两个显示区域的中心点之间的距离为D，W的长度小于D的长度，D的长度为4cm-8cm。作为优选，所述左眼视窗获得影像的光线射入；所述左眼从左眼视窗观看到第一显示屏所显示的影像；所述第一显示屏发射出的光线，在左眼对应的腔室空间内，经过第一反光镜、第二反光镜的二次反射才能够通过左眼视窗抵达左眼，其余方向的光线，将被腔室空间吸收，或者被第一挡板遮挡；所述第一反光镜、第二反光镜采用平行摆放，并与腔室空间的水平剖面垂直；所述第一显示屏中心位置的第一光源发射出的光线，经过两次反射，按照光路才能够顺利抵达左眼，第一显示屏的其他光源也将经过两次反射，顺利抵达左眼；所述第一光源发射出的光线，抵达左眼的光路，代表的是瞳孔接收到该光源的光束的中心光路；所述第一光源对左眼来说，其距离将是三条光路的总长，第一光源的视觉位置为第一视觉光源；所述第一显示屏的视觉位置为第一视觉显示屏；所述第一视觉显示屏的中心点与左眼的眼球中心点在第一视觉显示屏平面上的投影点重合。作为优选，所述右眼视窗获得影像的光线射入；所述左眼从右眼视窗观看到第二显示屏所显示的影像；所述第二显示屏发射出的光线，在右眼对应的腔室空间内，经过第三反光镜、第四反光镜的二次反射才能够通过右眼视窗抵达右眼，其余方向的光线，将被腔室空间吸收，或者被第二挡板遮挡；所述第三反光镜、第四反光镜采用平行摆放，并与腔室空间的水平剖面垂直；所述第二显示屏中心位置的第二光源发射出的光线，经过两次反射，按照光路才能够顺利抵达右眼，第二显示屏的其他光源也将经过两次反射，顺利抵达左眼；所述第二光源发射出的光线，抵达右眼的光路，代表的是瞳孔接收到该光源的光束的中心光路；所述第二光源对左眼来说，其距离将是三条光路的总长，第二光源的视觉位置为第二视觉光源；所述第二显示屏的视觉位置为第二视觉显示屏；所述第二视觉显示屏的中心点与右眼的眼球中心点在第二视觉显示屏平面上的投影点重合。作为优选，所述左眼对应的光路与右眼对应的光路左右对称；所述左眼对应的第一显示屏与右眼对应的第二显示屏处于同一平面上；所述第一显示屏、第二显示屏为同一显示屏的两个显示区域；所述第一显示屏、第二显示屏连接在一起或存在一定的距离并保持分离状态。本专利技术的有益效果：本专利技术能够通过人的视觉运算能力，通过双眼对同一个物光元的视线延伸交叉获得3D空间位置；本专利技术以最低的运算、性能要求，用最低的成本实现高质量、低成本的3D观看效果。本专利技术旨在解决低成本、高质量获得3D观赏效果，并最大程度基于现有产业的技术、标准、硬件等等现有条件，实现产业快速升级，给用户提供全新的体验，为相关产业的升级与发展提供通道。本专利技术基于双眼睛的成像能力，根据眼睛的瞳孔(作为视点)的位置，通过对应左右眼的两个视窗，通过头盔显示系统的光学传输反射隔离模块，分别获取影像显示模块对应输出的两幅图像，并且两眼获得的图像在空间位置上可存在大幅度的重叠，然后因为光学传输反射隔离模块的隔离，两眼获得的内容相互独立，通过人脑的常规图像处理能力，以更加符合视觉感知的形式，形成3D视觉效果。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的系统结构说明图；图2是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的左眼视觉成像对应的光路设计图；图3是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的右眼视觉成像对应的光路设计图；图4是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的双眼视觉成像对应的光路设计图；图5是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的三维透视结构示意图；图6是本专利技术一种无透镜的3D头盔显示系统的水平剖面双眼视觉影像3D成像的光路设计图。图中：1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-、9-、10-、11-11为左眼视窗，121-122-123-124为左眼视窗对应的屏幕显示区域，14为第一显示屏，1402为第一光源，1412、1422、1432、2412、2422、2432均为光路，15为第一视觉显示屏，1502为第一视觉光源，17为第一反光镜，18为第二反光镜，19为第一挡板，21为右眼视窗，221-222-223-224为右眼视窗对应的屏幕显示区域,24为第二显示屏，2402为第二光源，25为第二视觉显示屏，2502为第二视觉光源，27为第三反光镜，28为第四反光镜，29为第二挡板，321-322-323-324为头盔的屏幕附着区域。【具体实施方式】本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：包括影像显示模块、光学传输反射隔离模块、视窗模块和外壳框架；所述影像显示模块利用影像播放软件、硬件输出影像，输出的影像为照片或视频，影像显示模块包括显示屏，显示屏通过附着装置附着；所述光学传输反射隔离模块由两个相互隔离的光学腔室组成，光学腔室分别对应左眼视窗(11)、右眼视窗(21)；所述视窗模块包括左眼视窗(11)、右眼视窗(21)，左眼视窗(11)、右眼视窗(21)供左眼(1)、右眼(2)分别对应；所述外壳框架为两个光学腔室的外部硬件框架，外壳框架用于将光学腔室、附着装置、外部设备整合成为一个整体。

【技术特征摘要】
1.一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：包括影像显示模块、光学传输反射隔离模块、视窗模块和外壳框架；所述影像显示模块利用影像播放软件、硬件输出影像，输出的影像为照片或视频，影像显示模块包括显示屏，显示屏通过附着装置附着；所述光学传输反射隔离模块由两个相互隔离的光学腔室组成，光学腔室分别对应左眼视窗(11)、右眼视窗(21)；所述视窗模块包括左眼视窗(11)、右眼视窗(21)，左眼视窗(11)、右眼视窗(21)供左眼(1)、右眼(2)分别对应；所述外壳框架为两个光学腔室的外部硬件框架，外壳框架用于将光学腔室、附着装置、外部设备整合成为一个整体。2.如权利要求1所述的一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：所述影像显示模块，在进行影像输出时，根据光学传输隔离模块的瞳距规格、显示区域尺寸参数，进行调整。3.如权利要求1所述的一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：所述显示屏为平面显示屏或凹面屏；所述附着装置为卡扣或弹性绷带，所述显示屏通过卡扣或弹性绷带附着在头盔的屏幕附着区域上。4.如权利要求1所述的一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：所述光学腔室采用黑色材料组成；所述光学腔室左右对称设置。5.如权利要求1所述的一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：所述左眼视窗(11)、右眼视窗(21)的中心点之间的距离为W，左眼视窗(11)、右眼视窗(21)对应的两个显示区域的中心点之间的距离为D，W的长度小于D的长度，D的长度为4cm-8cm。6.如权利要求1所述的一种无透镜的3D头盔显示系统，其特征在于：所述左眼视窗(11)获得影像的光线射入；所述左眼(1)从左眼视窗(11)观看到第一显示屏(14)所显示的影像；所述第一显示屏(14)发射出的光线，在左眼(1)对应的腔室空间内，经过第一反光镜(17)、第二反光镜(18)的二次反射才能够通过左眼视窗(11)抵达左眼(1)，其余方向的光线，将被腔室空间吸收，或者被第一挡板(19)遮挡；所述第一反光镜(17)、第二反光镜(18)采用平行摆放，并与腔室空间的水平剖面垂直；所述第一显示屏(14)中心位置的第一光源(1402)发射出的光线，经过两次反射，按照光路(1412)、(1422)、(1432)才能够顺利抵达左眼(1)，第一显示屏(14)的其他光源也将经过两次反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦龙，姚中扬，沈椰晨，陈瑜，
申请(专利权)人：中浙信科技咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33