一种增强现实显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种增强现实显示装置，所述增强现实显示装置包括显示单元、全反镜和半透半反镜；所述显示单元用于输出图像；所述全反镜用于将所述显示单元输出的图像反射至所述半透半反镜上；所述半透半反镜对所述全反镜反射的图像进行反射，且对外界真实场景进行透射，经过所述半透半反镜反射的图像与经过所述半透半反镜透射的外界真实场景叠加后的虚拟现实图像，投射至使用者眼部。本实用新型专利技术的增强现实显示装置利用折返的光路设计，将显示单元的虚拟图像通过全反镜和半透半反镜投射至使用者眼部，同时使用者眼部可通过半反半透镜直接看到外界真实场景，从而实现增强现实显示(AR)的效果。

An augmented reality display device

The utility model discloses an augmented reality display device, the augmented reality display device comprises a display unit, a full-reflection mirror and a half-penetrating half-mirror; the display unit is used for outputting an image; the full-reflection mirror is used for reflecting the image output by the display unit to the half-penetrating half-mirror; and the half-penetrating half-reflector pairs the half-reflector pairs. The image reflected by the full reflector is reflected and transmitted to the outside real scene. The image reflected by the semi-transparent semi-reflector is superimposed on the outside real scene transmitted by the semi-transparent semi-reflector and the virtual reality image is projected to the user's eye. The augmented reality display device of the utility model uses the design of the return light path to project the virtual image of the display unit to the user's eye through the full mirror and the semi-transparent semi-mirror, and the user's eye can directly see the real scene of the outside through the semi-reflective semi-lens, thereby realizing the effect of the augmented reality display (AR).

【技术实现步骤摘要】
一种增强现实显示装置
本技术属于增强现实显示
，更具体地说，本技术涉及一种成像清晰、成本低廉、3D效果显著的全新的增强现实显示装置。
技术介绍
增强现实技术(AugmentedReality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。现有光学透视增强现实设备，大多使用光波导成像或者自由曲面成像的成像方式，以上两种成像方式的光学引擎设计复杂，成本较高，同时存在视场角偏小的问题。因此，有必要提出一种新的增强现实显示设备来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种光学引擎结构简单、画面清晰且成本低廉的增强现实显示装置。为此，本技术实施例提供一种增强现实显示装置，所述装置包括显示单元、全反镜和半透半反镜；所述显示单元用于输出图像；所述全反镜用于将所述显示单元显示输出的图像反射至所述半透半反镜上；所述半透半反镜对所述全反镜反射的图像进行反射，且对外界真实场景进行透射，经过所述半透半反镜反射的图像与经过所述半透半反镜透射外界真实场景叠加后的虚拟现实图像，投射至使用者眼部。在某些实施例中，所述显示单元包括显示屏和柱状透镜光栅，所述显示屏用于显示虚拟图像，所述柱状透镜光栅设置在所述显示屏上，所述柱状透镜光栅用于将所述显示屏的图像进行折射形成三维图像。在某些实施例中，所述装置还包括放大镜，所述放大镜设置于所述全反镜和所述放大镜之间，所述放大镜用于对所述三维图像进行放大。在某些实施例中，所述装置还包括第一光楔，所述第一光楔设置在使用者眼部与所述半透半反镜之间，其用于校正显示单元的画面投射光路，使得三维图像经所述第一光楔后投射至使用者眼部位置。在某些实施例中，所述装置还包括第二光楔，所述第二光楔设置在所述半透半反镜与外界真实场景之间，外界真实场景依次经第二光楔、半透半反镜和第一光楔后，投射至使用者眼部位置，使得使用者眼部观看到由三维图像与外界真实场景叠合得到的集成图像。在某些实施例中，所述第一光楔包括第一左光楔和第一右光楔，所述第一左光楔和第一右光楔关于第一光楔的中心线对称设置。在某些实施例中，所述第二光楔包括第二左光楔和第二右光楔，所述第二左光楔和第二右光楔关于第二光楔的中心线对称设置。在某些实施例中，所述第一左光楔与所述第二左光楔反向设置，所述第一右光楔与所述第二右光楔反向设置。在某些实施例中，包括头盔外壳，所述头盔外壳前侧设有开口部，所述显示单元、全反镜、放大镜、第一光楔、第二光楔和半透半反镜均设置在所述开口部处，使用者佩戴所述头盔外壳时眼部可观看由三维图像与外界真实场景叠合得到的集成图像。在某些实施例中，使用者眼部至三维图像的虚像的距离l应满足公式(1)：l＝a+fb/(f+b)≥250mm(1)式中，a为将折返光路拉直后使用者眼部与放大镜之间的间距，b为将折返光路放大镜与屏幕之间的间距，f为放大镜焦距，250mm为明视距离。与现有技术相比，实施本技术具有以下有益效果：1)本技术的增强现实显示装置利用折返的光路设计，将显示单元的虚拟图像通过全反镜和半透半反镜投射至使用者眼部，同时使用者眼部可通过半反半透镜直接看到外界真实场景，从而实现增强现实显示(AR)的效果。2)本技术的增强现实显示装置还可以在全反镜和半反半透镜之间设置了一个放大镜，其对显示单元的三维图像进行放大，从而扩大增强现实显示视场角范围；3)本技术的增强现实显示装置还可以在使用者眼部和半透半反镜之间放置第一光楔扭转画面投射角度，而在半反半透镜外和外界真实场景之间放置第二光楔，双光楔对外界真实场景光线，使用者眼部可见外界真实场景，将放大镜扭转的分屏画面重新投射至使用者眼部的左右眼部位置，实现3D观看效果。为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式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技术的某些实施方式，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为本技术实施例增强现实显示装置结构示意图；图2为本技术实施例柱面镜光栅3D显示原理示意图；图3为本技术实施例放大镜对柱面镜光栅光路的影响示意图；图4为本技术实施例包括放大镜的增强现实显示装置结构示意图；图5为本技术实施例光楔工作原理示意图；图6为本技术实施例双光楔对外界真实场景光线的纠正示意图；图7为本技术实施例增强现实显示装置的结构示意图；图8为本技术实施例放大镜焦距计算示意图。光楔图中，显示单元1，显示屏11，柱状透镜光栅12，全反镜2，放大镜3，第一光楔4，第一左光楔41，第一右光楔42，半透半反镜5，第二光楔6，第二左光楔61，第二右光楔62，使用者眼部7，使用者左眼71，使用者右眼72，外界真实场景光线8，中心线9。具体实施方式下面将结合本技术实施方式中附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施方式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技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术的实施方式，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方式，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示为本技术实施例提供的一种增强现实显示装置，该增强现实显示装置包括显示单元1、全反镜2和半透半反镜5；所述显示单元1用于输出图像；所述全反镜2用于将所述显示单元1输出的图像反射至所述半透半反镜5上；所述半透半反镜5对所述全反镜2反射的图像进行反射，且对外界真实场景进行透射，经过所述半透半反镜5反射的图像与经过所述半透半反镜5透射外界真实场景叠加后的虚拟现实图像，投射至使用者眼部7。本技术实施例中，设置了全反镜2和半透半反镜5对显示单元1输出的图像的光线进行折射形成一个折返光路，使用者眼部7可通过半反半透镜直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置包括显示单元、全反镜和半透半反镜；所述显示单元用于输出图像；所述全反镜用于将所述显示单元输出的图像反射至所述半透半反镜上；所述半透半反镜对所述全反镜反射的图像进行反射，且对外界真实场景进行透射，经过所述半透半反镜反射的图像与经过所述半透半反镜透射的外界真实场景叠加后的虚拟现实图像，投射至使用者眼部。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置包括显示单元、全反镜和半透半反镜；所述显示单元用于输出图像；所述全反镜用于将所述显示单元输出的图像反射至所述半透半反镜上；所述半透半反镜对所述全反镜反射的图像进行反射，且对外界真实场景进行透射，经过所述半透半反镜反射的图像与经过所述半透半反镜透射的外界真实场景叠加后的虚拟现实图像，投射至使用者眼部。2.根据权利要求1所述的一种增强现实显示装置，其特征在于，所述显示单元包括显示屏和柱状透镜光栅，所述显示屏用于输出图像，所述柱状透镜光栅设置在所述显示屏上，所述柱状透镜光栅用于将所述显示屏输出的图像进行折射形成三维图像。3.根据权利要求2所述的一种增强现实显示装置，其特征在于，所述装置还包括放大镜，所述放大镜设置于所述全反镜和所述放大镜之间，所述放大镜用于对所述三维图像进行放大。4.根据权利要求3所述的一种增强现实显示装置，其特征在于，所述装置还包括第一光楔，所述第一光楔设置在使用者眼部与所述半透半反镜之间，其用于校正显示单元的画面投射光路，使得三维图像经所述第一光楔后投射至使用者眼部位置。5.根据权利要求4所述的一种增强现实显示装置，其特征在于，所述装置还包括第二光楔，所述第二光楔设置在所述半透半反镜与外界真实场景之间，外界真实场景依次经...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾韬，张基隆，
申请(专利权)人：深圳市易瞳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44