专利名称：头戴显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及影像设备技术领域，尤其涉及一种头戴显示器。
背景技术：
头戴显示器(Head-Mounted Display, HMD)有两个重要的性能参数:视场范围和显示分辨率(清晰度)，现有的产品很难同时做到大视场范围和高显示分辨率，主要是现有的产品力争做到中心显示分辨率与周边显示分辨率都要好，在这个前提下要同时做到大视场很困难，因为这对显示元件的总像素和光学系统设计加工有很高的要求，且总像素高对图像处理单元处理的要求也很高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具有大视场范围和中心视场具高分辨率的头戴显示器。为实现上述目的，本实用新型的技术方案为提供一种头戴显示器，包括显示元件、用于放大所述显示元件的光学元件以及头部固定装置，所述显示元件、光学元件设置在头部固定装置上，所述光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸变的图像处理模块；通过提高所述光学元件周边放大倍率来扩大视场范围，维持光学元件中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率；且为了校正光学元件因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变，通过图像处理模块对图像进行反畸变预处理后，抵消了光学元件的畸变，使得眼睛看到的图像是正常的图像。较佳地，所述头部固定装置设有能检测使用者头部的位置或运动趋势的头部运动跟踪模块，头部运动跟踪模块与显示元件连接；根据头部运动信息显示元件显示相应的图像，使用者通过移动头部可以看到更大视场的图像，使用灵活。较佳地，所述光学元件为离轴光学结构。较佳地，所述光学元件具有半透半反射凹面镜。较佳地，所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调光层。较佳地，所述光学元件具有全反射凹面镜。较佳地，所述头戴显示器还设有存有虚拟播放场景数据的存储模块。与现有技术相比，本实用新型包括显示元件、用于放大所述显示元件的光学元件以及头部固定装置，所述显示元件、光学元件设置在头部固定装置上，所述光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸变的图像处理模块；通过提高所述光学元件周边放大倍率来扩大视场范围，维持光学元件中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率；且为了校正光学元件因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变，通过图像处理模块对图像进行反畸变预处理后，抵消了光学元件的畸变。同时，仅通图像处理模块对图像进行反畸变预处理，以及通过将光学元件的周边大倍率大于中心放大倍率，在扩大视场范围的同时又能使得中心区域具有较高的分辨率，一方面满足使用者的视觉享受，另一方面降低了本实用新型的制作难度。
图1为本实用新型的原理图。图2为本实用新型光学元件为反射式的结构示意图。图3为本实用新型光学元件为折射式的结构示意图。图4为本实用新型光学元件为折反混合式的结构示意图。图5为本实用新型光学元件放大倍率分布的三种形式示意图。图6为本实用新型结构示意图。图7为本实用新型另一视角结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步说明。请参照图1 7所示，为本实用新型提供的头戴显示器，包括显示元件1、用于放大所述显示元件I的光学元件2以及头部固定装置5，所述头部固定装置5用于将头戴显示器固定在头部合适的位置，所述显示元件1、光学元件2设置在头部固定装置5上，所述光学元件2的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件I连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件2的畸变的图像处理模块3，所述图像处理模块3设置在头部固定装置上，当然，所述图像处理模块3亦可设置于所述显示元件I上；通过提高所述光学元件2周边放大倍率来扩大视场范围，维持光学元件2中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率；且为了校正光学元件2因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变，通过图像处理模块3对图像进行反畸变预处理后，抵消了光学元件2的畸变，使得眼睛看到的图像是正常的图像6。较佳地，所述头部固定装置5设有能检测使用者头部的位置或运动趋势的头部运动跟踪模块4，头部运动跟踪模块4与显示元件I连接；根据头部运动信息显示元件I显示相应的图像，使用者通过移动头部可以看到更大视场的图像，使用灵活。所述头部运动跟踪模块4可以为惯性传感器、电子陀螺仪或其它运动感应传感器，利用头部运动跟踪模块4使显示画面可相对于外部环境静止，使用者可以通过移动头部来转移视野范围，使用者通过移动头部可以观看很大视场的画面，通过移动头部可以实现用较低像素的显示元件I观看闻像素的影片如IMAX影片。较佳地，所述光学元件2为离轴光学结构。较佳地，所述光学元件2具有全反射凹面镜，通过调整全反射凹面镜中心和周边的曲率来实现光学元件2的周边放大倍率大于中心放大倍率。当然，所述光学元件2亦可具有半透半反射凹面镜，较佳地，所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调光层(图未示)。本实用新型实现光学元件2周边放大倍率大中心放大倍率小的具体方式有:对于反射式光学系统，通过调整反射镜中心和周边的曲率来实现；对于折射式光学系统，通过调整透镜的表面曲率来实现；如果是折反混合式光学系统，可以通过以上两种方式或者其中任一种方式来实现；本实用新型光学系统不限于以上三种方式，任何现有光学技术能够实现且具有中心放大倍率小于周边放大倍率这一成像特征的光学系统均属于本实用新型的保护范围。本实用新型可以是单目显示也可以是双目立体显示。较佳地，本实用新型设有存储模块(图未示)，所述存储模块中存有虚拟播放场景数据。该存有虚拟播放场景数据的存储模块与显示元件连接I。即显示元件I除了显示输入片源的视频内容，还可在片源的视频内容周边显示一个附加的虚拟播放场景，此播放场景可以是影剧院或野外等场景，有多个场景模式可供选择；此虚拟的播放场景可以显示为2D的也可以显示为3D的，可以是静态的也可以是动态的；利用头部运动跟踪模块4，此虚拟的播放环境可随头部的移动变换视角。与现有技术相比，本实用新型包括显示元件1、用于放大所述显示元件I的光学元件2以及头部固定装置5，所述显示元件1、光学元件2设置在头部固定装置5上，所述光学元件2的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件I连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件2的畸变的图像处理模块3 ;通过提高所述光学元件2周边放大倍率来扩大视场范围，维持光学元件2中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率；且为了校正光学元件2因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变，通过图像处理模块3对图像进行反畸变预处理后，抵消了光学元件2的畸变。同时，仅通过图像处理模块3对图像进行反畸变预处理，以及通过将光学元件2的周边大倍率大于中心放大倍率，在扩大视场范围的同时又能使得中心区域具有较高的分辨率，一方面满足使用者的视觉享受，另一方面降低了本实用新型的制作难度。以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.一种头戴显示器，包括显示元件、用于放大所述显示元件的光学元件以及头部固定装置，所述显示元件、光学元件设置在头部固定装置上，其特征在于:所述光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸变的图像处理模块。
2.如权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于:所述头部固定装置设有能检测使用者头部的位置或运动趋势的头部运动跟踪模块，头部运动跟踪模块与显示元件连接。
3.如权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于:所述光学元件为离轴光学结构。
4.如权利要求1 3任意一项所述的头戴显示器，其特征在于:所述光学元件具有半透半反射凹面镜。
5.如权利要求4所述的头戴显示器，其特征在于:所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调光层。
6.如权利要求1 3任意一项所述的头戴显示器，其特征在于:所述光学元件具有全反射凹面镜。
7.如权利要求1所述的头戴显示器，其特征在于:所述头戴显示器设有存有虚拟播放场景数据的存储模块。
专利摘要本实用新型公开一种影像设备技术领域的头戴显示器，包括显示元件、用于放大所述显示元件的光学元件以及头部固定装置，所述显示元件、光学元件设置在头部固定装置上，所述光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率，所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸变的图像处理模块；通过提高所述光学元件周边放大倍率来扩大视场范围，维持光学元件中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率；且为了校正光学元件因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变,通过图像处理模块对图像进行反畸变预处理后，抵消了光学元件的畸变，使得眼睛看到的图像是正常的图像。
文档编号G02B27/00GK203025419SQ20122070644
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者虢登科 申请人:虢登科