头戴式2D观影设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种头戴式2D观影设备，包括一面位于人眼前方的反射镜，反射镜向人眼上方倾斜，反射镜的后上方设置有显示设备固定结构，显示设备固定结构使插入其中的显示设备向反射镜倾斜。显示设备中的镜像图形经反射镜反射入人眼，人眼能观看到正前方较远的位置所呈现的虚像，由于人眼是观看虚像，而不是观看实体，这减小了头戴设备的尺寸，可让头戴式2D观影设备体积更小，并且人眼与屏像之间可以设置到合适的观看距离。由于无需分屏，保证了分辨率，可获得较好的观影体验。通过增加光学放大元器件，能获得大屏幕观感和较好的沉浸感；通过增加光学折射元器件，可在保证清晰度和影像大小的基础上获得更大的观感距离，更加接近影院观影体验。

【技术实现步骤摘要】
头戴式2D观影设备
本技术涉及图像显示
，具体涉及图像观看设备。
技术介绍
人们现在越来越多的使用手机/平板看视频或浏览网页，肉眼一般要与显示设备保持一定的距离，通常这个距离在150mm以上时就能较舒适的长久观看。但手机屏幕小、观看体验并不好，而且直接用手机观看，环境光干扰大，沉浸感差，手壁臂累，远远达不到电影院的观看效果。随着VR的兴起，头戴观影设备也兴起了，其中针对手机的VR镜就受到普遍关注。其成本低，使用方便，可排除环境干扰、获得大屏幕观感和较好的沉浸感。但是由于尺寸和佩戴舒适感的要求，手机的显示设备距离人眼必须要较近，因为离远了尺寸会较大，并且增加沉重感，造成佩戴不稳，或影响舒适性。若果显示屏与人眼的距离比较小时(如100mm内)，人眼直接观看显示屏会比较难受。并且，很多现有VR设备是需要显示设备分屏显示，实际上降低了显示设备的分辨率。当显示设备采用手机和平板等非定制设备时，影响是很大的，但是对于2D影像来说，分屏实际是不需要的，只会带来分辨率下降的负面影响。也基于上述原因，我们必须要解决图像与人眼的距离问题，最好要达到150毫米以上，同时又不能使头戴设备的体积过大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：1、通过现有头戴观影设备，如VR镜，肉眼所观看到影像在观感上是离自己非常近的，通常采用分屏加光学放大元器件的方式来解决这个问题，但分屏后分辨率下降，影响了观影舒适性的问题。2、直接手持手机观看视频，维持肉眼距离显示设备150mm或以上时手臂很累，并且直接用手机观看，环境光干扰大，沉浸感差的问题；3、头戴观影设备中，如果直接将显示屏放置在人眼正前方150毫米远处，显然设备的尺寸过大，不仅影响设备外形，还影响佩戴的舒适性。4、我们的设备必须解决图像到眼睛的距离要足够大，同时尺寸要足够小这两个相互“矛盾的问题”。为达到上述专利技术目的，本技术所采用的技术方案为：提供了一种头戴式2D观影设备，包括一面位于人眼前方的反射镜，反射镜向前倾斜的放置于人眼正前方，反射镜的后上方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备向反射镜倾斜，显示设备中的图形经反射镜反射入人眼，用来在人眼前方相对反射镜更远处形成显示设备所显示影像的虚像；或者包括一面位于人眼前方的反射镜，反射镜向后倾斜的放置于人眼正前方，反射镜的后下方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备向反射镜倾斜，显示设备中的图形经反射镜反射入人眼，用来在人眼前方相对反射镜更远处形成显示设备所显示影像的虚像。所述反射镜后方设置有两个分别与人眼的左眼和右眼位置对应的光学放大元器件，两个光学放大元器件分别将反射镜的图像放大后分别投射入左眼，右眼。所述光学放大元器件为一片凸透镜或多片镜片组成的放大镜头。两个所述光学放大元器件的前方或后方分别设置有一个光学折射元器件，将光线向双眼的内侧折射，使人眼观看到的虚像比经过反射镜反射和光学放大元器件放大后的更远。所述光学折射元器件为楔形镜。所述反射镜后方设置有两个与人眼的左眼和右眼位置对应的光学折射元器件，将光线向双眼的内侧折射，使人眼观看到的虚像比经过反射镜反射更远。所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备与水平线的夹角和反射镜背面与水平线的夹角的关系为：β＝45°+α/2式中：α、显示设备与水平线的夹角，β、反射镜背面与水平线的夹角。当显示屏是矩形时，反射镜的形状是等腰梯形，反射镜的高度为：|EN|≈2/3|AB|式中：AB、显示设备所显示图像的高度；反射镜与人眼齐平处的长度为：|FG|＝1/2(d1+d2)式中：d1、瞳距，d2、显示设备所显示图像的长度。人眼到反射镜最远边缘的距离(h1)的长度为:h1≈h/2+1/2[|EN|*sin(90°-β)]式中：h、人眼到虚像的距离，EN、反射镜的高度，β、反射镜背面与水平线的夹角。本实用型的有益效果是：1、通过反射，人眼观感距离在不加光学放大元器件时，增加了显示设备到反射镜这段距离，这样能在和现有头戴观影设备尺寸(前后大小)保持不变的基础上提高人眼观感距离人眼观感距离，能达到150mm或以上。使人不需要手持的情况下能长久的、较为舒适的观看影像，并且可排除环境干扰，无需分屏，保证了分辨率，可获得较好的观影体验；2、通过增加光学放大元器件，能获得大屏幕观感和较好的沉浸感，保证了体验效果；3、进一步增加光学折射元器件(楔形镜)，可进一步在保证清晰度和影像大小的基础上获得更大的观感距离，更加接近影院观影体验。附图说明图1为本技术的侧视结构示意图，主要展示实施例一结构；图2为显示设备1和反射镜2四个顶点的编号，反射镜与人眼齐平处的长度的编号、反射镜的高度编号；图3为本技术的侧视结构示意图，主要展示实施例二结构；图4为本技术的俯视结构示意图，主要展示实施例三结构；图5为本技术的俯视结构示意图，主要展示实施例四结构；其中，显示设备(1)、显示设备的四个顶点(A、B、C、D)、反射镜(2)、反射镜的的四个顶点(J、K、M、N)、虚像(3)、虚像的四个顶点(A’、B’、C’、D’)、光学放大元器件(4)、光学折射元器件(5)、偏移后虚像(6)，左偏移后的虚像(61)、右偏移后的虚像(63)、人眼(Q)、左眼(Q1)，右眼(Q2)、显示设备与水平线的夹角(α)、反射镜背面与水平线的夹角(β)、楔形镜的顶角(τ)、瞳距(d1)、显示设备所显示图像的长度(d2)、反射镜与人眼齐平处的长度(FG)、反射镜的高度(EN)、人眼到虚像的距离(h)、人眼到反射镜的最远边缘的距离(h1)、虚像的中心点(Z)、左偏移后虚像的中心点(Z’)、右偏移后虚像的中心点(Z”)。具体实施方式实施例一如图1、2、4，图4为用作参考，本实施例中不带图4中的光学放大元器件4。所示的头戴式2D观影设备，包括一面位于人眼Q前方的反射镜2，反射镜2向人眼Q上方倾斜，反射镜2的后上方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备1向反射镜2倾斜，显示设备1中的图形经反射镜2反射入人眼Q，用来在人眼Q前方相对反射镜2更远处形成显示设备1所显示影像的虚像3。所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备与水平线的夹角α(推荐值45°)和反射镜背面与水平线的夹角β的关系为：β＝45°+α/2式中：α、显示设备与水平线的夹角，β、反射镜背面与水平线的夹角。如图4所示，人眼Q的位置被确定后我们能通过几何关系算出反射镜的高度EN为：|EN|≈2/3|AB|式中：AB、显示设备所显示图像的宽度；当显示屏是矩形时，反射镜2的形状是等腰梯形，靠近人脸最近的边是短边MK，离人脸最远的是长边NJ。反射镜与人眼齐平处的长度FG为：|FG|＝1/2(d1+d2)式中：d1、瞳距，d2、显示设备所显示图像的长度。人眼到反射镜最远边缘的距离h1的长度为:h1≈h/2+1/2[|EN|*sin(90°-β)]式中：h、人眼到虚像的距离，EN、反射镜的高度，β、反射镜背面与水平线的夹角。以5寸16:9TFT液晶显示屏为例,屏上显示区域为矩形，长宽尺寸约115mmX64.5mm，显示屏放置在人眼斜上方，显示屏长度方向与人眼两瞳孔间的连线平行，假设人眼瞳距为64mm，α本文档来自技高网...

【技术保护点】
头戴式2D观影设备，其特征在于，包括一面位于人眼(Q)前方的反射镜(2)，反射镜(2)向前倾斜的放置于人眼(Q)正前方，反射镜(2)的后上方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备(1)向反射镜(2)倾斜，显示设备(1)中的图形经反射镜(2)反射入人眼(Q)，用来在人眼(Q)前方相对反射镜(2)更远处形成显示设备(1)所显示影像的虚像(3)；或者包括一面位于人眼(Q)前方的反射镜(2)，反射镜(2)向后倾斜的放置于人眼(Q)正前方，反射镜(2)的后下方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备(1)向反射镜(2)倾斜，显示设备(1)中的图形经反射镜(2)反射入人眼(Q)，用来在人眼(Q)前方相对反射镜(2)更远处形成显示设备(1)所显示影像的虚像(3)。

【技术特征摘要】
1.头戴式2D观影设备，其特征在于，包括一面位于人眼(Q)前方的反射镜(2)，反射镜(2)向前倾斜的放置于人眼(Q)正前方，反射镜(2)的后上方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备(1)向反射镜(2)倾斜，显示设备(1)中的图形经反射镜(2)反射入人眼(Q)，用来在人眼(Q)前方相对反射镜(2)更远处形成显示设备(1)所显示影像的虚像(3)；或者包括一面位于人眼(Q)前方的反射镜(2)，反射镜(2)向后倾斜的放置于人眼(Q)正前方，反射镜(2)的后下方设置有显示设备固定结构，所述显示设备固定结构使插入其中的显示设备(1)向反射镜(2)倾斜，显示设备(1)中的图形经反射镜(2)反射入人眼(Q)，用来在人眼(Q)前方相对反射镜(2)更远处形成显示设备(1)所显示影像的虚像(3)。2.根据权利要求1所述的头戴式2D观影设备，其特征在于，所述反射镜(2)后方设置有两个分别与人眼(Q)的左眼(Q1)和右眼(Q2)位置对应的光学放大元器件(4)，两个光学放大元器件(4)分别将反射镜(2)的图像放大后分别投射入左眼(Q1)，右眼(Q2)。3.根据权利要求2所述的头戴式2D观影设备，其特征在于，所述光学放大元器件(4)为一片凸透镜或多片镜片组成的放大镜头。4.根据权利要求2所述的头戴式2D观影设备，其特征在于，两个所述光学放大元器件(4)的前方或后方分别设置有一个光学折射元器件(5)，将光...

【专利技术属性】
技术研发人员：方良，
申请(专利权)人：方良，
类型：新型
国别省市：广东,44