專利名稱：透射式頭盔顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及頭盔顯示器。
背景技術(shù)：
頭盔顯示器(Helmet-Mounted Displays, HMD)由1968年哈佛大學(xué)的 Ivan Sutherland首先提出，并設(shè)計(jì)出應(yīng)用CRT作為顯示像源的頭盔顯示器。 經(jīng)過(guò)40年的發(fā)展，頭盔顯示器設(shè)計(jì)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步和在各種領(lǐng)域得到 廣泛應(yīng)用。特別是在隨身影院系統(tǒng)、微型液晶顯示器、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、 袖珍計(jì)算機(jī)、可視移動(dòng)電話以及現(xiàn)代數(shù)字化部隊(duì)的裝備中的逐漸普及。
在頭盔顯示器件中，觀察者是通過(guò)眼前的目鏡光學(xué)系統(tǒng)看清放大的顯 示屏圖像，因此，良好的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是十分重要的，它影響著圖像顯示 的質(zhì)量。HMD可以根據(jù)需要，設(shè)計(jì)成全投入式(如專利200510017187. 7)或 半投入式(99800387.5)。全投入式將顯示器件的圖像經(jīng)放大、畸變等像 差的校正以及中繼等光學(xué)系統(tǒng)在觀察者眼前呈放大的虛像；半投入式是將 經(jīng)過(guò)校正放大的虛像投射到觀察者眼前的半反半透的光學(xué)玻璃上，這樣顯 示的圖像就疊加在透過(guò)玻璃的外界環(huán)境圖像之上，觀察者可以同時(shí)得到顯 示的信息和外部環(huán)境的信息。半投入式頭戴顯示器又叫做透射式頭戴顯示 器°
現(xiàn)有的透射式頭戴顯示器的光路使用半透半反的反射鏡實(shí)現(xiàn)同時(shí)觀察 外界環(huán)境圖像和顯示屏圖像。半透半反鏡的透過(guò)率和反射率在制造時(shí)已經(jīng) 確定，通常對(duì)內(nèi)部顯示屏和外界景物的透過(guò)率都是50%。由于內(nèi)部顯示屏 的亮度調(diào)節(jié)范圍有限，特別的， 一般微型顯示屏幕的亮度都不會(huì)太高。當(dāng) 外界景物亮度太高時(shí)，不能看清楚內(nèi)部顯示屏的圖像內(nèi)容；當(dāng)外界景物的 亮度太低時(shí)，內(nèi)部顯示屏相對(duì)較亮，造成不能很好的觀察外界的景物。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)，而提供了一種采用兩片偏振 片對(duì)外界景物亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)的頭盔顯示器技術(shù)方案。本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的它的成像光路組件包括透射 光路組件、成像目鏡組件和顯示屏，在透射光路組件的前面安裝有外界景 物亮度調(diào)節(jié)裝置。
上述的外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置包括兩個(gè)平行安裝的偏振片。 上述兩個(gè)偏振片中靠近透射光路組件的為固定偏振片，另外一個(gè)為可 轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片。
上述外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置還包括與透射光路組件連接的連接件，連 接件上固定安裝有固定偏振片架，固定偏振片架上固定有固定偏振片，固 定偏振片架前面安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片架，固定偏振片架和可旋轉(zhuǎn)偏振片架 通過(guò)限位圓環(huán)軸向限位，可旋轉(zhuǎn)偏振片架上固定安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片，可 旋轉(zhuǎn)偏振片架上套裝有調(diào)節(jié)旋鈕。
上述調(diào)節(jié)旋鈕可手動(dòng)調(diào)節(jié)或與電機(jī)連接。
上述透射光路組件包括半透半反的棱鏡、平板或透鏡。
上述透射光路組件為自由曲面系統(tǒng)。
上述顯示器為L(zhǎng)CD屏幕、0LED屏幕、LC0S屏或微光像增強(qiáng)器。 本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，所述頭盔顯示器外 界景物亮度調(diào)節(jié)裝置，能夠手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)外屆景物亮度，有效解決了外 界景物亮度變化時(shí)，不能調(diào)節(jié)進(jìn)入光線多少的問(wèn)題，使進(jìn)入人眼的光線多 少不隨外界景物亮度的變化而變化。增強(qiáng)了對(duì)內(nèi)部顯示器和外界景物的觀 察效果。
自然光通過(guò)偏振片2后，光強(qiáng)變?yōu)?—^"70，根據(jù)馬呂斯定律，光
1 2
線通過(guò)偏振片2后，光強(qiáng)變?yōu)镴 = 5J。C0S (")，其中d是兩偏振片偏
振方向之間的夾角。
由此可見，當(dāng)a變化時(shí)，進(jìn)入頭盔顯示器的外界的光強(qiáng)變化范圍為0


圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6為為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7、圖8為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中偏振片偏振方向的位置關(guān)系示意圖。
圖9為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置的示意圖。 圖10為圖9的半剖圖。
圖中，1、固定偏振片，2、可旋轉(zhuǎn)偏振片，3、半透半反鏡，4、人眼， 5、 OLED顯示屏，6、成像目鏡組件，7、連接件，8、固定偏振片架，9、限 位圓環(huán)，10、調(diào)節(jié)旋鈕，11、旋轉(zhuǎn)偏振片架，12、透射光路組件。
具體實(shí)施方式

為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié) 合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。
一種頭盔顯示器，如圖1、圖9、圖IO所示，它的成像光路組件包括 透射光路組件12、成像目鏡組件6和顯示屏，顯示屏幕可以設(shè)置為0. 61英 寸OLED屏幕。在透射光路組件12的前面安裝有外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置， 外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置包括兩個(gè)平行安裝的圓形偏振片，兩個(gè)偏振片中靠 近透射光路組件的為固定偏振片l，另外一個(gè)為可轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片2。外界景物 亮度調(diào)節(jié)裝置還包括與透射光路組件12連接的連接件7，連接件7上固定 安裝有固定偏振片架8，固定偏振片架8上固定有固定偏振片1，固定偏振 片架8前面安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片架11，固定偏振片架8和旋轉(zhuǎn)偏振片架11 通過(guò)限位圓環(huán)9軸向限位，可旋轉(zhuǎn)偏振片架11上固定安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片 2，可旋轉(zhuǎn)偏振片架11上套裝有調(diào)節(jié)旋鈕10，調(diào)節(jié)按鈕10可以通過(guò)手動(dòng)調(diào) 節(jié)，當(dāng)然，調(diào)節(jié)旋鈕10可以與電機(jī)連接，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。正常工 作時(shí)，調(diào)節(jié)旋鈕10與旋轉(zhuǎn)偏振片架11之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。限位圓環(huán)9 一端 套裝在旋轉(zhuǎn)偏振片架11上，另一端固定安裝在固定偏振片架8上。安裝完 成后，設(shè)置在限位圓環(huán)9上的軸肩端面與固定偏振片架8前端面之間的距 離略大于設(shè)置在旋轉(zhuǎn)偏振片架11上的軸肩的寬度，這樣限位圓環(huán)9既可限 制旋轉(zhuǎn)偏振片架11的軸向移動(dòng)，又能保證可旋轉(zhuǎn)偏振片2正常旋轉(zhuǎn)。
如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，其中，透射光路組件12 包括目鏡系統(tǒng)和半透半反的棱鏡、平板或透鏡或自由曲面系統(tǒng)。顯示屏可以采用下述屏幕如LCD屏幕、0LED屏幕、LCOS屏或微光像增強(qiáng)器等等。 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕IO，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)偏振片2旋轉(zhuǎn)，可改變進(jìn)入人眼的光線亮度。 當(dāng)兩片偏振片的偏振方向相同時(shí)，如圖8所示，外界景物光線的透過(guò)率最 大；當(dāng)兩片偏振片偏振方向垂直時(shí)，如圖7所示，外界景物光線透過(guò)率最 小，幾乎為零。所述頭盔顯示器外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置，能夠手動(dòng)或自動(dòng) 調(diào)節(jié)外屆景物亮度，有效解決了外界景物亮度變化時(shí)，不能調(diào)節(jié)進(jìn)入光線 多少的問(wèn)題，使進(jìn)入人眼的光線多少不隨外界景物亮度的變化而變化，增 強(qiáng)了對(duì)內(nèi)部顯示器和外界景物的觀察效果。
上述的頭盔顯示器外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置可適用另外的各種透射式光 路組件參見圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，圖中的成像透鏡為示意圖， 可以是凸透鏡、凹透鏡、膠合鏡或者多片透鏡。
權(quán)利要求1、一種透射式頭盔顯示器，它的成像光路組件包括透射光路組件、成像目鏡組件和顯示屏，其特征是，在透射光路組件的前面安裝有外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述外界景 物亮度調(diào)節(jié)裝置包括兩個(gè)平行安裝的圓形偏振片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述兩個(gè)偏 振片中靠近透射光路組件的為固定偏振片，另外一個(gè)為可轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述外 界景物亮度調(diào)節(jié)裝置還包括與透射光路組件連接的連接件，連接件上固定 安裝有固定偏振片架，固定偏振片架上固定有固定偏振片，固定偏振片架 前面安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片架，固定偏振片架和可旋轉(zhuǎn)偏振片架通過(guò)限位圓 環(huán)軸向限位，可旋轉(zhuǎn)偏振片架上固定安裝有可旋轉(zhuǎn)偏振片，可旋轉(zhuǎn)偏振片 架上套裝有調(diào)節(jié)旋鈕。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述調(diào)節(jié)旋 鈕與電機(jī)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述透射光 路組件包括半透半反的棱鏡、平板或透鏡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述透射光 路組件為自由曲面系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式頭盔顯示器，其特征是，所述顯示器 為L(zhǎng)CD屏幕、0LED屏幕、LCOS屏或微光像增強(qiáng)器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及頭盔顯示器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為它的成像光路組件包括透射光路組件、成像目鏡組件和顯示屏，所述頭盔顯示器外界景物亮度調(diào)節(jié)裝置，能夠手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)外界景物亮度，有效解決了外界景物亮度變化時(shí)，不能調(diào)節(jié)進(jìn)入光線多少的問(wèn)題，使進(jìn)入人眼的光線多少不隨外界景物亮度的變化而變化，增強(qiáng)了對(duì)內(nèi)部顯示器和外界景物的觀察效果。
文檔編號(hào)G02B27/01GK201285470SQ20082017496
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者張琪步, 陳大明 申請(qǐng)人:山東神戎電子股份有限公司