本發(fā)明涉及穿戴設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于頭戴式顯示器的目鏡。

背景技術(shù)：

混合現(xiàn)實是一種允許將虛擬圖像與真實世界物理環(huán)境相混合的技術(shù)。作為一個示例，用戶可以佩戴包括微型顯示器和光學(xué)系統(tǒng)的頭戴式顯示器(HMD)，微型顯示器和光學(xué)系統(tǒng)兩者將來自微型顯示器的圖像投射到用戶眼睛并允許用戶看到真實世界。

HMD具有許多實用性的應(yīng)用和休閑的應(yīng)用。航空和航天應(yīng)用允許飛行員看見重要的飛行控制信息而不必使他們的眼睛離開飛行路徑。公共安全應(yīng)用包括地圖和熱成像的戰(zhàn)術(shù)顯示。其它的應(yīng)用領(lǐng)域包括視頻游戲、交通運輸和無線電通信。隨著技術(shù)進步，一定有新發(fā)現(xiàn)的實用性應(yīng)用和休閑應(yīng)用；然而由于用來實施現(xiàn)有的HMD的傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)的成本、尺寸、重量、視野和效率，這些應(yīng)用中的許多應(yīng)用受到限制。同時構(gòu)造這樣的光學(xué)系統(tǒng)提供了數(shù)種挑戰(zhàn)。一個問題是在將來自微型顯示器圖像投射到用戶眼睛的同時向用戶提供真實世界的清晰且無畸變的視圖。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于頭戴式顯示器的目鏡，解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的一個或者是多個。

本發(fā)明提供一種用于頭戴式顯示器的目鏡，包括:頭戴式主體、連接殼體、光機成像設(shè)備，連接殼體安裝于所述頭戴式主體，且光機成像設(shè)備安裝于連接殼體，光機成像設(shè)備包括:

顯示源，用于產(chǎn)生顯示光；

導(dǎo)光部件，用于引導(dǎo)在從觀看區(qū)域偏移的外圍位置接收的顯示光并在所述觀看區(qū)域中沿著朝向眼睛的方向發(fā)射所述顯示光；

導(dǎo)光部件包括：

輸入面，被取向為在所述外圍位置將所述顯示光接收到所述導(dǎo)光部件中；

反射面，具有反射部分和觀看部分；以及

部分反射面，所述部分反射面沿著所述朝向眼睛的方向反射所述顯示光而穿過所述反射面的觀看部分。

在一些實施方式中，連接殼體內(nèi)設(shè)有主控制器、以及與主控制器電連接的定位模塊、V2X處理模塊，定位模塊電連接有定位天線，V2X處理模塊電連接有V2X天線。

在一些實施方式中，輸入面為一凸起的曲面透鏡。

在一些實施方式中,反射面與輸入面位于同一實體，且反射面位于該實體靠近眼睛的面上。

在一些實施方式中，反射面與輸入面位于不同的實體，且反射面位于該實體遠離眼睛的面上。

在一些實施方式中，部分反射面與反射面位于不同的實體，且部分反射面位于該實體靠近眼睛的面上。

在一些實施方式中，部分反射面為一弧形透鏡，且該透鏡靠近眼睛的一側(cè)呈凹型。

在一些實施方式中，連接殼體包括光機支架、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸支架、攝像頭支架以及集成殼體，光機成像設(shè)備安裝于光機支架,轉(zhuǎn)軸的一端固定于光機支架,轉(zhuǎn)軸的另一端可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)地樞裝于轉(zhuǎn)軸支架,轉(zhuǎn)軸支架固定于攝像頭支架,攝像頭支架固定于集成殼體,集成殼體安裝于頭戴式主體。

本發(fā)明提供的一種用于頭戴式顯示器的目鏡，該目鏡去掉了導(dǎo)光部件的折轉(zhuǎn)部分，從而少了一次反射，使得圖像更清晰，工藝更簡單成本更低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡的連接殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡的平面圖；

圖4為本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡的一種實施方式的平面圖；

圖5為本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡的連接殼體內(nèi)部部件的框架圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明一種用于頭戴式顯示器的目鏡，包括頭戴式主體1、連接殼體2、光機成像設(shè)備3，頭戴式主體1的形狀可以為圖1中的眼鏡架結(jié)構(gòu)，也可以為頭箍、頭盔等形狀，本新型對此不進行限定，具有將智能設(shè)備穿戴在頭頂?shù)墓δ芗纯?；連接殼體2安裝于頭戴式主體1上，且光機成像設(shè)備3安裝于連接殼體2，該光機成像設(shè)備3設(shè)有用于與人眼相對的顯示面，用于輸出圖像信息供人眼瀏覽。

如圖2所示，連接殼體2包括光機支架201、轉(zhuǎn)軸202、轉(zhuǎn)軸支架203、攝像頭支架204和集成殼體205。光機成像設(shè)備3安裝于光機支架201上；轉(zhuǎn)軸202的一端固定于光機支架201上，圖中轉(zhuǎn)軸202通過兩側(cè)的定位銷和卡槽固定于光機支架201上；轉(zhuǎn)軸202的另一端可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)地樞裝于轉(zhuǎn)軸支架203上，且該旋轉(zhuǎn)樞裝結(jié)構(gòu)可繞其中軸線旋轉(zhuǎn)并在預(yù)定的角度處固定，從而將光機成像設(shè)備3旋轉(zhuǎn)固定在需要的角度；轉(zhuǎn)軸支架203固定于攝像頭支架204上；攝像頭支架204固定于集成殼體205上，攝像頭支架204前端可以設(shè)置拍攝智能眼鏡前方畫面的攝像頭；集成殼體205安裝于頭戴式主體1上，該集成殼體205作為連接殼體2的末端與頭戴式主體1的側(cè)面相連。連接殼體2構(gòu)造為上述的復(fù)雜結(jié)構(gòu)能夠讓光機成像設(shè)備3自由地調(diào)整方位，從而營造出更好的視覺效果。

如圖3、4所示，光機成像設(shè)備3包括:顯示源31，用于產(chǎn)生顯示光，導(dǎo)光部件32，用于引導(dǎo)在從觀看區(qū)域偏移的外圍位置接收的顯示光并在觀看區(qū)域中沿著朝向眼睛的方向發(fā)射顯示光，廣播部件33，用于將顯示源31中的顯示光同步的音頻傳輸至用戶，廣播部件33在本實施例中為耳機，耳機位于連接殼體2上，且位于佩戴該頭戴式主體1靠近人耳處。采集部件34，用于采集眼球和/或眼球周邊的特征信息，本實施例中的采集部件34為虹膜拾取裝置，用于采集眼球的特征信息,該虹膜拾取裝置位于光機支架201的前端，與人體眼球位置相對，特征信息為眼球的虹膜角度變化信息。本實施例所述的智能眼鏡，根據(jù)獲取的不同的虹膜角度變化信息來對應(yīng)不同的指令信息，進而啟動顯示源31進行與上述指令信息相匹配的操作。

導(dǎo)光部件32包括：輸入面321，被取向為在所述外圍位置將顯示光接收到導(dǎo)光部件中；反射面322，具有反射部分和觀看部分；界面表面323，在觀看區(qū)域中與反射面相對地設(shè)置，并被取向為接收從反射面的所述反射部分反射的顯示光；以及部分反射面324，在觀看區(qū)域中設(shè)置在所述界面表面上，部分反射面沿著朝向眼睛的方向反射顯示光而穿過反射面的觀看部分。

反射面322包括反射部分3221和觀看部分3222。觀看區(qū)域147是目鏡的在眼睛175前面的體積區(qū)域(volumetric region)，而觀看部分3222是反射面322的讓顯示光180和外部場景光170從其穿過而到達眼睛175的部分。

部分反射面321沿著界面表面145，設(shè)置在界面表面145和輸入面321之間。部分反射面321可以在將這兩個部件接合在一起之前被涂覆到界面表面145上。部分反射面321可以被實施為常規(guī)分束器(例如非偏振的分束器膜)或者偏振的分束器(“PBS”)。分束比(splitting ratio)可以根據(jù)設(shè)計需要來選擇，但是在一種實施方式中可以被實施為50/50分束器。在部分反射面321采用PBS實施的實施方式中，顯示源31將輸出偏振光，該偏振光具有被選擇的偏振以基本上被部分反射面321反射。PBS設(shè)計能夠用來提高光學(xué)系統(tǒng)的效率。例如，LCD或硅上液晶(“LCoS”)是輸出偏振光的示例顯示技術(shù)。當(dāng)然，外部偏振膜可以與其它非偏振顯示技術(shù)結(jié)合使用。當(dāng)以偏振光工作時，使用低應(yīng)力材料以減少雙折射對光學(xué)設(shè)計的影響會有益的。因此，在一些實施方式中，導(dǎo)光部件32可以由低應(yīng)力的塑料、玻璃或者其它低應(yīng)力的光學(xué)級材料制造。

顯示源31發(fā)出顯示光180穿過輸入面321進入導(dǎo)光部件32之后，它入射到鄰近輸入面130設(shè)置的反射部分3221上。反射部分3221用于將顯示光180向部分反射面324反射，部分反射面324將顯示光180再次反射至反射面322的觀看部分165。反射面322是借助于TIR和對顯示光140遵循的光路的入射角的仔細(xì)的設(shè)計控制而反射顯示光180的透明表面。

當(dāng)反射面322與輸入面321位于同一實體時，反射面322位于該實體靠近眼睛的面上，該實體為一棱鏡，棱鏡的上端也就是輸入面321為一凸起弧形面，棱鏡的左側(cè)端面也就是反射面321為凹起弧形面，棱鏡的右側(cè)端面也就是部分反射面324為一凸起弧形面。

當(dāng)反射面322與輸入面321位于不同的實體，且反射面322位于該實體遠離眼睛的面上，輸入面321為一凸起的曲面透鏡，反射面322為一弧形透鏡，且該透鏡向靠近眼睛的方向呈凹型。部分反射面324為一弧形透鏡，且該透鏡靠近眼睛的一側(cè)呈凹型。

部分反射面324為一凹透鏡，當(dāng)顯示源31發(fā)出顯示光時，顯示光經(jīng)過凸透鏡匯聚到反射面322上的反射部分3221也，通過凸透鏡反射至部分反射面324，凹透鏡最后將顯示光通過觀看部分3222反射到人體眼睛中。

如圖5所示，連接殼體2內(nèi)設(shè)有主控制器21、以及與主控制器21電連接的定位模塊22、V2X處理模塊23，定位模塊22電連接有定位天線24，V2X處理模塊23電連接有V2X天線25。V2X處理模塊23用于對V2X天線25接收的信息進行解析和打包等處理工作，以及控制V2X天線25的接收和發(fā)送，可以采用恩智浦半導(dǎo)體公司的SAF5100芯片和TEF5100芯片。主控制器21可用于對定位模塊22和V2X處理模塊23所傳送的數(shù)據(jù)進行處理，以及對V2X處理模塊23的控制，可以采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的i.mx6系列芯片。定位天線24和定位模塊22為全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)的GPS天線和GPS處理模塊，GPS天線用于獲取GPS信號并傳動給GPS處理模塊，由GPS處理模塊對其進行處理后在傳送給主控制器21。

在用戶使用該智能眼鏡時，可以通過V2X天線25接收附近行人或車輛的V2X裝置所發(fā)送的V2X通訊信息，由V2X處理模塊23處理過后發(fā)送給主控制器21。主控制器21根據(jù)接收到的V2X通訊信息，來判斷其對應(yīng)的行人或車輛是否對用戶的安全存在影響，用戶可以根據(jù)主控制器21的判斷結(jié)果獲取安全信息，進而做出相應(yīng)處理。上述該智能眼鏡中各部件的工作過程循環(huán)進行，以提供給用戶(尤其是處于移動過程中的用戶)更加可靠的安全信息。

以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。