一种头戴显示装置HMD制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种头戴显示装置HMD，包括镜架、显示系统和控制系统，所述显示系统包括微型图像显示器、曲面棱镜、补偿棱镜和像素级视透率可调显示屏，所述曲面棱镜为具有三个光学表面的自由曲面棱镜，从观察者侧看，补偿棱镜位于曲面棱镜外侧，且补偿棱镜与曲面棱镜光学胶合；微型图像显示器用于显示计算机生成图像CGI图像，像素级视透率可调显示屏位于补偿棱镜外侧，用于控制外界场景光线射入人眼的比例。本发明专利技术HMD独特的光学系统结构，使得出瞳直径大，畸变小；且本发明专利技术视透率实现像素级调节，能最大程度的满足用户对HMD舒适度、清晰度等方面的需求，降低了HMD使用时对眼睛造成的疲劳感，极大的提高了HMD的可用性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种头戴显示装置HMD，包括镜架、显示系统和控制系统，所述显示系统包括微型图像显示器、曲面棱镜、补偿棱镜和像素级视透率可调显示屏，所述曲面棱镜为具有三个光学表面的自由曲面棱镜，从观察者侧看，补偿棱镜位于曲面棱镜外侧，且补偿棱镜与曲面棱镜光学胶合；微型图像显示器用于显示计算机生成图像CGI图像，像素级视透率可调显示屏位于补偿棱镜外侧，用于控制外界场景光线射入人眼的比例。本专利技术HMD独特的光学系统结构，使得出瞳直径大，畸变小；且本专利技术视透率实现像素级调节，能最大程度的满足用户对HMD舒适度、清晰度等方面的需求，降低了HMD使用时对眼睛造成的疲劳感，极大的提高了HMD的可用性。【专利说明】—种头戴显示装置HMD
本专利技术涉及可穿戴计算头戴显示设备领域，尤其涉及一种头戴显示装置HMD。
技术介绍
头戴显不器(HMD,Head mounted display)又称抬头显不器(HUD, Head updisplay)，是一种至少包含一个微型显示器件(像源系统)、相应的光学系统、以及支持结构(支持系统)的近眼显示装置。视透式HMD具有其特殊的人机交互特性，能够结合增强现实技术，广泛应用于科研、军事、工业、游戏、视频、教育、仿真等各个领域。光学系统在HMD中起着关键性作用，如果光学系统不能很好的校正系统的相差和畸变，用户看到的将会是扭曲和不清晰的图像，现有技术中，畸变校正效果均一般。另外在不同的光照环境下，视透率是否合适也直接决定用户对HMD的体验度(视透率描述的是视透式HMD的视透效果)。现有视透式HMD通常采用半透半反膜技术或液晶光阀来实现对透式率的控制，半透半反膜的光学参数是固定的，一经完成，其对光的衰减程度也随之确定，不能够自动的加以调整。也就是说，我们无法使50/ 50的镀膜，既实现透射率和反射率各50%，又实现60%的透射率和40%的反射率。而晶光阀的液晶层整体为一个大像素，因此液晶光阀对视透率的调节是以光阀的液晶面板为面积单位，无 法达到像素级视透率的调节。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种头戴显示装置HMD，解决现有HMD光学系统及视透率调节问题上的缺陷，实现像素级视透率的调节。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种头戴显示装置HMD，包括镜架、显示系统和控制系统，所述显示系统包括微型图像显示器、曲面棱镜、补偿棱镜和像素级视透率可调显示屏，所述曲面棱镜为具有三个光学表面的自由曲面棱镜，从观察者侧看，补偿棱镜位于曲面棱镜外侧，且补偿棱镜与曲面棱镜光学胶合；像素级视透率可调显示屏位于补偿棱镜外侧；微型图像显示器用于显示计算机生成图像CGI图像，像素级视透率可调显示屏用于控制外界场景光线射入人眼的比例，微型图像显示器发出的光线先经过曲面棱镜的第一表面透射进入曲面棱镜，然后在第二表面的内侧发生全反射，再经第三表面反射，最后再次经过第二表面透射进入人眼，所述曲面棱镜的第三表面镀有半反半透膜；外界场景光线首先经过像素级视透率可调显示屏透射，然后经补偿棱镜第二表面透射进入补偿镜，然后经过补偿棱镜第一表面、曲面棱镜的第三表面和第二表面进入人眼。优选的，补偿棱镜的第一表面和第二表面的面型分别与曲面棱镜的第二表面、第三表面的面型相同。优选的，曲面棱镜的三个光学表面的面型满足以下条件方程:【权利要求】1.一种头戴显示装置HMD，包括镜架、显示系统和控制系统，其特征在于，所述显示系统包括微型图像显示器、曲面棱镜、补偿棱镜和像素级视透率可调显示屏，所述曲面棱镜为具有三个光学表面的自由曲面棱镜，从观察者侧看，补偿棱镜位于曲面棱镜外侧，且补偿棱镜与曲面棱镜光学胶合；像素级视透率可调显示屏位于补偿棱镜外侧；微型图像显示器用于显示计算机生成图像CGI图像，像素级视透率可调显示屏用于控制外界场景光线射入人眼的比例； 微型图像显示器发出的光线先经过曲面棱镜的第一表面透射进入曲面棱镜，然后在第二表面的内侧发生全反射，再经第三表面反射，最后再次经过第二表面透射进入人眼，所述曲面棱镜的第三表面镀有半反半透膜； 外界场景光线首先经过像素级视透率可调显示屏透射，然后经补偿棱镜第二表面透射进入补偿镜，然后经过补偿棱镜第一表面、曲面棱镜的第三表面和第二表面进入人眼。2.如权利要求1所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，补偿棱镜的第一表面和第二表面的面型分别与曲面棱镜的第二表面、第三表面的面型相同。3.如权利要求2所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，曲面棱镜的三个光学表面的面型满足以下条件方程: 4.如权利要求1至3中任一项所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，所述控制系统包括存储模块、控制处理器、显示模块电路和外围电路，其中: 显示模块电路包括图形处理器，图形处理器输出两路视频信号，一路为微型图像显示器提供CGI图像，另一路为像素级视透率可调显示屏提供用于控制视透率的图像信号； 外围电路包括外部通信接口，用于与头戴显示装置进行交互，所述外部通信接口包括W1-F1、蓝牙、GPS、GPRS、USB中的一种或多种。5.如权利要求4所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，所述HMD还包括用于感知环境光强的感光装置，感光装置将光强信息经控制处理器发送给图形处理器，图形处理器根据光强信息对像素级视透率可调显示屏的整个区域进行视透率调节，在所述控制系统中预先设置有光强与视透率的映射关系。6.如权利要求4所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，图形处理器根据检测到的微型图像显示器的被点亮区域，调节像素级视透率可调显示屏所对应区域的视透率。7.如权利要求4所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，图形处理器根据从应用程序里提取出的虚拟信息在微型图像显示器上的呈现区域信息，调节像素级视透率可调显示屏所对应区域的视透率。8.如权利要求4所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，图形处理器根据用户语音、手势、触摸指令中的一种或多种，调节像素级视透率可调显示屏所对应区域的视透率。9.如权利要求1至3中任一项所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，所述像素级视透率可调显示屏为透明单色IXD显示屏或透明单色OLED显示屏。10.如权利要求1至3中任一项所述的头戴显示装置HMD，其特征在于，所述微型图像显示器为IXD显示屏 、OLED显示屏、LCoS显示屏中的一种。【文档编号】G09G3/20GK103439793SQ201310315483【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月18日 【专利技术者】黄琴华, 刘桓宇, 宋海涛 申请人:成都理想境界科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴显示装置HMD，包括镜架、显示系统和控制系统，其特征在于，所述显示系统包括微型图像显示器、曲面棱镜、补偿棱镜和像素级视透率可调显示屏，所述曲面棱镜为具有三个光学表面的自由曲面棱镜，从观察者侧看，补偿棱镜位于曲面棱镜外侧，且补偿棱镜与曲面棱镜光学胶合；像素级视透率可调显示屏位于补偿棱镜外侧；微型图像显示器用于显示计算机生成图像CGI图像，像素级视透率可调显示屏用于控制外界场景光线射入人眼的比例；微型图像显示器发出的光线先经过曲面棱镜的第一表面透射进入曲面棱镜，然后在第二表面的内侧发生全反射，再经第三表面反射，最后再次经过第二表面透射进入人眼，所述曲面棱镜的第三表面镀有半反半透膜；外界场景光线首先经过像素级视透率可调显示屏透射，然后经补偿棱镜第二表面透射进入补偿镜，然后经过补偿棱镜第一表面、曲面棱镜的第三表面和第二表面进入人眼。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄琴华，刘桓宇，宋海涛，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：