头戴显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种头戴显示装置。该头戴显示装置包括图像显示器、光学组合器和红外收发模组。光学组合器包括能将平面波转换为球面波的转换件。红外收发模组包括红外接收单元和红外发射单元。转换件的光轴和红外接收单元的光轴实质上平行或共轴。由图像显示器输出的图像光线，经光学组合器放大并反射至人眼形成虚拟图像。红外发射单元发射的红外光覆盖人眼范围，人眼经光学组合器投影后的人眼虚像被红外接收单元获取。该头戴显示装置实现了红外接收单元不用正对人眼就可以获得清晰的正眼图像，可用于眼球跟踪、虹膜识别身份验证等。

Head display device

【技术实现步骤摘要】
头戴显示装置
本专利技术涉及头戴显示
，具体而言，涉及一种头戴显示装置。
技术介绍
头戴显示器(HMD，Headmounteddisplay)是一种至少包含一个微型显示器件(图像源模组)、显示光学系统以及支撑结构的近眼显示装置。随着新兴技术的发展和广泛应用，使用的个人隐私的保护及支付使用等安全性问题也将凸显；通过密码锁，指纹是常见的身份验证方式，而虹膜识别身份认证被认为是仅次于DNA识别的生物技术，将虹膜识别技术应用于头戴显示装置解决了用户在使用显示设备的使用权限、交易支付等身份验证问题，是技术发展趋势。虹膜识别模块要求拍摄人眼图像的摄像头正对于人眼，以获得最有效、最可靠的人眼图像。并且，要求人眼距拍摄人眼图像的摄像头的物理距离大于摄像头的最近工作距离，该最近工作距离通常在300mm～3m之间。而现有技术中，佩戴具有正对于人眼拍摄人眼图像的摄像头的头戴显示装置后，人眼距摄像头的物理距离一般小于100mm。因此，现有的头戴显示装置拍摄的人眼图像不清晰，继而导致虹膜识别出错。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能够满足虹膜识别要求的头戴显示装置，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术较佳实施例提供一种头戴显示装置，包括图像显示器、光学组合器和红外收发模组，所述光学组合器包括能将平面波转换为球面波的转换件，所述红外收发模组包括红外接收单元和红外发射单元；所述转换件的光轴和所述红外接收单元的光轴实质上平行或共轴；由所述图像显示器输出的图像光线，经所述光学组合器放大并反射至人眼形成虚拟图像；所述红外发射单元发射的红外光覆盖人眼范围，人眼经所述光学组合器投影后的人眼虚像被所述红外接收单元获取。可选地，所述转换件为衍射平面或连续的凸曲面。可选地，所述转换件包括平面和成像透镜组件。可选地，所述成像透镜组件为定焦成像透镜组件或变焦成像透镜组件。可选地，所述成像透镜组件为液晶透镜、液体透镜和机械变焦透镜组中的至少一个。可选地，所述图像显示器为自发光型显示器。可选地，所述图像显示器包括图像显示单元、偏振分光组件和照明光源，所述图像显示单元为反射式的；照明单元输出的光束透射至所述偏振分光组件，S偏振光束被偏振分光组件反射至所述图像显示单元，所述图像显示单元根据此时待显示图像的灰度对S偏振光束进行光能量调制，经所述图像显示单元调制后的光束转换为P偏振光束，P偏振光束再次透过所述偏振分光组件后进入所述光学组合器中。可选地，所述红外发射单元与所述图像显示器集成于一体。可选地，所述图像显示器包括图像显示单元和照明单元，所述图像显示单元为透射式的；照明单元输出的照明光束入射至图像显示单元，图像显示单元根据此时待显示图像的灰度对照明光束进行光能量调制，调制后的光束直接进入光学组合器中。可选地，所述图像显示器包括图像显示单元和照明单元,所述图像显示单元为反射式的，所述光学组合器内设置有偏振分光膜；所述照明单元输出的光束透射至所述偏振分光膜，照明光束中的S偏振光束透射到图像显示单元，所述图像显示单元根据此时待显示图像的灰度对S偏振光束进行光能量调制，经所述图像显示单元调制后的光束转换为P偏振光束，P偏振光束再次被所述偏振分光膜反射。本专利技术提供的头戴显示装置通过设置转换件及使所述转换件的光轴和所述红外接收单元的接收光轴实质上平行或共轴，以形成人眼虚像，并使该人眼虚像距红外接收单元的距离大于红外接收单元的最近工作距离，以被红外接收单元获取。从而实现了红外接收单元不用正对人眼就可以获得清晰的正眼图像，可用于眼球跟踪、虹膜识别身份验证等。其中，正眼图像是指等效于以正对人眼的拍摄角度拍摄的人眼图像。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术较佳实施例提供的一种头戴显示装置的方框示意图。图2为一实施方式中头戴显示装置的结构图。图3为图2中头戴显示装置的虚拟图像显示的光路示意图。图4为图2中头戴显示装置进行人眼虚像成像的光路示意图。图5为另一实施方式中头戴显示装置的结构图。图6为另一实施方式中头戴显示装置的结构图。图7为另一实施方式中头戴显示装置的结构图。图8为另一实施方式中头戴显示装置的结构图。图9为另一实施方式中头戴显示装置的结构图。图标：100-头戴显示装置；1-图像显示器；2-红外收发模组；3-光学组合器；30-转换件；21-红外发射单元；22-红外接收单元；31-第一实体；32-第二实体；33-第三实体；34-第四实体；35-第五实体；S355-端面；S312-第一相邻面；S324-第二相邻面；S334-第三相邻面；S313-第四相邻面；S345-第五相邻面；S311-凹面；11-照明单元；12-偏振分光组件；13-图像显示单元；111-LED灯；112-复眼透镜；113-扩束镜组；211-红外光源；212-分光镜；213-红外全反射镜；114-反射镜；301-成像透镜组件。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。请参阅图1，本专利技术较佳实施例提供一种头戴显示装置100，包括图像显示器1、红外收发模组2和光学组合器3。所述光学组合器3包括能将平面波转换为球面波的转换件30。所述红外收发模组2包括红外发射单元21和红外接收单元22。所述转换件30的光轴和所述红外接收单元22的接收光轴实质上平行或共轴。其中，实质上平行或共轴是指接近平行或共轴。对于所述转换件30的光轴和所述红外接收单元22的接收光轴在可接受范围内有小角度的偏差，也是实质上平行或共轴。由所述图像显示器1输出的图像光线，经光学组合器3放大并反射至人眼形成虚拟图像。所述红外发射单元21发射的红外光覆盖人眼范围，人眼经所述光学组合器3投影后的人眼虚像被所述红外接收单元22获取。本专利技术较佳实施例提供的头戴显示装置100通过设置转换件30及使所述转换件30的光轴和所述红外接收单元22的接收光轴实质上平行或共轴，以形成人眼虚像，并使该人眼虚像距红外接收单元22的距离大于红外接收单元22的最近工作距离，以被红外接收单元22获取。从而实现了红外接收单元22不用正对人眼就可以获得清晰的正眼图像，可用于眼球跟踪、虹膜识别身份验证等。其中，正眼图像是指等效于以正对人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴显示装置，其特征在于，包括图像显示器、光学组合器和红外收发模组，所述光学组合器包括能将平面波转换为球面波的转换件，所述红外收发模组包括红外接收单元和红外发射单元；所述转换件的光轴和所述红外接收单元的光轴实质上平行或共轴；由所述图像显示器输出的图像光线，经所述光学组合器放大并反射至人眼形成虚拟图像；所述红外发射单元发射的红外光覆盖人眼范围，人眼经所述光学组合器投影后的人眼虚像被所述红外接收单元获取。

【技术特征摘要】
1.一种头戴显示装置，其特征在于，包括图像显示器、光学组合器和红外收发模组，所述光学组合器包括能将平面波转换为球面波的转换件，所述红外收发模组包括红外接收单元和红外发射单元；所述转换件的光轴和所述红外接收单元的光轴实质上平行或共轴；由所述图像显示器输出的图像光线，经所述光学组合器放大并反射至人眼形成虚拟图像；所述红外发射单元发射的红外光覆盖人眼范围，人眼经所述光学组合器投影后的人眼虚像被所述红外接收单元获取。2.根据权利要求1所述的头戴显示装置，其特征在于，所述转换件为衍射平面或连续的凸曲面。3.根据权利要求1所述的头戴显示装置，其特征在于，所述转换件包括平面和成像透镜组件。4.根据权利要求3所述的头戴显示装置，其特征在于，所述成像透镜组件为定焦成像透镜组件或变焦成像透镜组件。5.根据权利要求3所述的头戴显示装置，其特征在于，所述成像透镜组件为液晶透镜、液体透镜和机械变焦透镜组中的至少一个。6.根据权利要求1-5任一项所述的头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示器为自发光型显示器。7.根据权利要求1-5任一项所述的头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示器包括图像显示单元、偏振分光组件和照明光源，所述图像显示单元为反射式的；...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳创维新世界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44