本发明涉及显示
技术领域：
，特别涉及一种显示装置及头戴式显示系统。
背景技术：
：虚拟现实技术通过计算机仿真实现一种使人沉浸到其中的虚拟环境，是目前发展比较热点的领域之一。增强现实技术能将虚拟环境与外界环境有效地融合到一块，让人在观看外界景物的同时感受到虚拟信息。抬头显示技术就属于增强现实技术的一种，抬头显示技术主要用于车载和军用头盔。头盔抬头显示系统可以有效地克服平视显示系统的有限视场约束，其在军事领域有广泛的应用。在先技术“具有弯曲显示和导航工具的可佩戴计算机”(CN103733115A)中，公开了一种可佩戴抬头显示器，其通过一个或者两个显示部件将图像信息投射到使用者的一只或两只眼睛内，该发明表面看起来比较简单，但是将显示器件上显示的内容成像到人眼所需要的光路结构是非常复杂的，另外该发明不能实现三维立体显示。技术实现要素：本发明旨在克服上述在先技术的不足，提供一种头戴式抬头显示系统。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：在本发明的一个方面，提供一种显示装置，其特征在于，包括：曲面反射镜和半透半反镜，其中，图像通过所述曲面反射镜的反射后入射到所述半透半反镜，并通过所述半透半反镜反射后进入到人眼。本发明的显示装置中，图像通过曲面反射镜和半透半反镜的反射进入人眼，反射系统可以降低光学系统的像差校正难度，如色差等，并且该结构简单，加工难度小。另外，使用两个反射面，能够在节约显示装置占用空间的前提下增加待显示图像与人眼之间的光学长度，从而能够降低曲面反射镜的光焦度，以降低设计难度，减小畸变。在进一步的实施例中，所述半透半反镜包括靠近人眼的第一面和远离人眼的第二面，所述第一面上设置有半透半反膜，所述第二面上设置有增透膜。其中，所述半透半反镜包括靠近人眼的第三面和远离人眼的第四面，所述第三面上设置有增透膜，所述第四面上设置有半透半反膜。其中，所述半透半反镜为平面镜、球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的任一种。其中，所述半透半反镜的厚度均匀。其中，所述半透半反镜为面型连续的单片式半透半反镜。其中，所述半透半反镜包括面型连续的第一半透半反镜和第二半透半反镜，所述第一半透半反镜与所述第二半透半反镜并列设置在人眼的正前方。在进一步的实施例中，所述曲面反射镜为面型连续的单片式反射镜。其中，所述曲面反射镜包括面型连续的第一曲面反射镜和第二曲面反射镜，所述第一曲面反射镜与所述第二曲面反射并并排设置。其中，所述曲面反射镜为平面镜、球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的任一种。其中，所述曲面反射镜由金属制成。其中，所述曲面反射镜由贴附有反射膜的透明材料制成。在更进一步的实施例中，所述显示装置还包括图像生成装置，图像生成装置显示的图像发射的光线入射到曲面反射镜上。其中，所述显示装置还包括显示单元，所述显示单元包括投影组件和散射板，所述投影组件将接收到的图像投影到所述散射板上，所述散射板将接收的光散射后入射到所述曲面反射镜。其中，所述投影组件通过有线或无线连接到图像生成装置。其中，所述图像生成装置还可为移动智能设备。在本发明的又一个方面，提供一种显示装置，包括：图像生成单元和半透半反镜，所述图像生成单元生成的图像入射到所述半透半反镜，并经过所述半透半反镜的反射后入射到人眼；其中，所述半透半反镜为球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的任一种。本发明的上述显示装置，通过将半透半反镜设置为球面、非球面或自由曲面，可以不使用曲面反射镜，直接将图像生成单元显示的图像经过反射后进入到人眼，实现图像的二维或三维显示，从而使得显示装置的结构更加简单。其中，所述半透半反镜包括靠近人眼的第一面和远离人眼的第二面，所述第一面上设置有半透半反膜，所述第二面上设置有增透膜。其中，所述半透半反镜包括靠近人眼的第三面和远离人眼的第四面，所述第三面上设置有增透膜，所述第四面上设置有半透半反膜。其中，所述半透半反镜为面型连续的单片式半透半反镜。其中，所述半透半反镜包括面型连续的第一半透半反镜和第二半透半反镜，所述第一半透半反镜与所述第二半透半反镜并列设置在人眼的正前方。在本发明的另一个方面，提供一种头戴式显示系统，该系统包括：可佩戴结构以及安装在所述可佩戴结构上的上述的显示装置。与在先技术相比，本发明的显示装置中，图像通过曲面反射镜和半透半反镜的反射进入人眼，反射系统可以降低光学系统的像差校正难度，如色差等。此外，图像只通过曲面反射镜和半透半反镜的反射进入人眼，其结构简单，并且参与成像的反射面少，能够降低光学器件的加工难度。另外，本发明的显示装置的结构中，通过两个反射镜成像，增大了图像生成装置与人眼之间的光学长度，从而降低曲面反射镜的光焦度，降低了设计难度，并且能够减小畸变。此外，本实施例中的半透半反镜的厚度均匀，使得人眼看到的外部景物进没有畸变或畸变很小。最后，本发明中的图像生成装置可以为智能手机或平板电脑，在一定程度上节约系统的制造成本，并且增加显示内容的随意性。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本发明的显示装置的第一实施例的光路示意图。图2是本发明的显示装置的第二实施例的光路示意图。图3是本发明的显示装置的第三实施例的光路示意图。图4是本发明的显示装置的曲面反射镜的一个实施例的结构示意图。图5是本发明的显示装置的曲面反射镜的另一个实施例的结构示意图。图6是本发明的显示装置的半透半反镜的一个实施例的结构示意图。图7是本发明的显示装置的半透半反镜的另一个实施例的结构示意图。图8是本发明的显示装置的半透半反镜的一个实施例的光路示意图。图9是本发明的显示装置的半透半反镜的又一个实施例的光路示意图。图10是本发明的显示装置的待显示图像为单一图像的示意图。图11是本发明的显示装置的待显示图像为两幅图像的一个实施例的示意图。图12是本发明的显示装置的待显示图像为两幅图像的另一个实施例的示意图。图13是本发明的显示装置的一个具体实施例的光路示意图。图14是本发明的显示装置的一个具体实施例的各个元器件的位置关系示意图。图15是本发明的第十一实施例的显示装置的结构示意图。图16是本发明的第十二实施例的显示装置的结构示意图。图17是本发明的第十三实施例的显示装置的结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本发明的第一实施例提供一种显示装置，如图1所示，该显示装置包括曲面反射镜2和半透半反镜3。具体地，图像生成装置1生成的图像通过曲面反射镜2的反射后输入到半透半反镜3，半透半反镜3将接收的图像光线反射，并将外界的光线投射后入射到人眼。在该发明的光路中，由于使用两个反射镜(曲面反射镜、半透半反镜)，使得从图像生成装置1到人眼的光学距离较大，可以有效地减小光学系统的光焦度，从而减小系统的设计难度，也可以减小光学系统的畸变量。此外，当该距离较大时，也可以明显地减弱双眼看到图像的重影现象，提高了视觉效果。另外，本发明的实施例中使用曲面反射镜，使得入射到曲面反射镜的图像光线经过曲面反射镜的汇聚反射后入射到半透半反镜，从而能够提高显示装置的清晰度。此外，图像生成装置1可为移动智能设备，如智能手机和平板电脑。当图像生成装置1为智能手机时，显示图像内容的随意性很大，只要智能手机能够显示的内容都可以经过光学系统投射到人眼。在进一步的实施例中，如图2所示，本发明的第二实施例在第一实施例的基础上还包括显示单元10，该显示单元10由投影组件101和散射板102组成。投影组件101将图像投射到所述散射板102上，投影组件101投射到散射板102的图像内容可由电脑或者移动智能设备通过有线或者无线的方式控制。在本实施例中，由于使用显示单元10，则图像生成装置可以直接将图像的电信号通过无线或有线的方式传输到投影组件101上，通过投影组件101生成图像，投影到散射板102上。在进一步的实施例中，显示装置也可以设置成显示单元10为可选的结构，即当图像生成装置直接显示图像时，则直接将图像的光线入射到曲面反射镜上，当图像生成装置不能显示图像，只产生图像的电信号时，则将图像生成装置连接到显示单元10上，将图像信号传输到显示单元10来显示图像。散射板102将入射的光进行散射后入射到曲面反射镜2上，散射板102为可控部件，通过控制散射板102的方向和位置来调节散射光的方向和强度，在一个实施例中，散射板102法线方向的散射光强度最强，随着与法线角度的增大散射光强度越来越弱。此外，在进一步的第三实施例中，散射板102可为透射式的也可为反射式，如图2的散射板102为透射式，图3所示的第三实施例中的散射板为反射式。在进一步的第四实施例中，上述实施例的曲面反射镜2可为面型连续的单片反射镜201，如图4所示。在第五实施例中，如图5所示，在上述实施例的结构上，曲面反射镜2也可为由面型连续的第一曲面反射镜202和第二曲面反射镜203组合而成，并且第一曲面反射镜202和第二曲面反射镜203可以相同也可以不同，并且将第一曲面反射镜202和第二曲面反射镜203并排设置。此外，第一曲面反射镜202和第二曲面反射镜203的相邻边缘也可以粘贴在一起，或两个曲面反射镜保持特定的距离。上述实施例中的组成曲面反射镜2的单片反射镜201或第一曲面反射镜202和第二反射镜曲面203的面型均可以为平面、球面、非球面、扩展多项式或其他自由曲面。其中，当曲面反射镜2的面型为扩展多项式时，其扩展多项式可以定义为：z=cr21+1-(1+k)c2r2+1RN[A1x1y0+A2x0y1+A3x2y0+A4x1y1+A5x0y2+A6x3y0+A7x2y1+A8x1y2+A9x0y3+A10x4y0]]]>其中，z为矢高，c为曲率，k为圆锥系数，x和y为透镜口径方向的坐标，RN为归一化半径，Ai为常数系数(i＝1、2、3……)。在进一步的实施例中，曲面反射镜2的材料可以为金属，也可以为透明的玻璃、有机玻璃和聚碳酸酯等材料。此外，当曲面反射镜2为金属时，加工完成后的反射面不需要镀反射膜，直接将金属打磨成光滑的反射面即可。当曲面反射镜2为透明材料时，加工完成后需要在反射面上贴附或镀有反射膜。在第六实施例中，在上述实施例的基础上，半透半反镜3可为面型连续的单片半透半反镜301，如图6所示。此外，如图7所示，在第七实施例中，半透半反镜3也可为由面型连续的第一半透半反镜302和面型连续的第二半透半反镜303组合而成。另外半透半反镜3的第一半透半反镜302和所述第二半透半反镜303可以相同也可以不同。进一步地，在第八实施例中，半透半反镜3参与成像的面可以有一个，也可以有两个。半透半反镜3的一个面参与成像时，如图8所示，半透半反镜3面向人眼的第一面需要镀半透半反膜，半透半反镜3的远离人眼的第二面需要镀增透膜，第一面用于反射入射的图像光线，第二面用于将外界的光线透射到人眼，其中，应注意的是，入射到所述半透半反膜3上的光的透过率和反射率的比值不限定于1:1。在第九实施例中，当半透半反镜3的两个面都参与成像时，如图9所示，半透半反镜3靠近人眼的第三面需要镀增透膜，远离人眼的第四面镀有半透半反膜，第四面将接收的图像光线反射，并将外界的光线透射，然后通过第三面的透射后进入到人眼，其中，应注意的是，入射到所述半透半反膜3上的光的透过率和反射率的比值也不限定于1:1。具体地，半透半反镜3的反射面可为平面，也可带有一定的曲率，如球面、非球面、扩展多项式或者自由曲面。此外，半透半反镜3的厚度均匀，使得人眼看到的外界景物无畸变或者畸变很小。在本发明的一个具体的实施例中，图像经过曲面反射镜2和半透半反镜3后形成虚像入射到人眼。当曲面反射镜2由面型连续的单片反射镜201组成时，若图像为如图10所示的单一图像时，则人眼看到的虚拟图像是二维的。当曲面反射镜2由第一曲面反射镜202和第二曲面反射镜203组成时，若图像为图10所示的单一图像时，该单一图像的一部分被第一曲面反射镜202和半透半反镜3反射到人的一只眼睛，单一图像的其他部分被第二曲面反射镜202和半透半反镜3反射到人的另外一只眼睛，因此显示二维虚像。此外，本实施例的显示装置也可以有两幅图像入射到曲面反射镜2，此两个图像可以是完全相同的两幅图像，如图11所示，也可以是有部分不同或是完全不同的两幅图像，如图12所示。进一步地，当有两幅图像入射到曲面反射镜2时，第一图像被第一曲面反射镜202和半透半反镜3反射到人的一只眼睛，第二图像被第二反射镜203和半透半反镜3反射到人的另外一只眼睛。因此，当两幅图像相同时，人眼看到的是二维图像。当两幅图像有部分不同或完全不同，并且不同部分带有视差时，人眼看到的不同部分是三维的。以下通过具体实施例详细描述本发明的显示装置。本实施例的显示装置包括由投影组件101和散射板102组成的显示单元、曲面反射镜2和半透半反镜3组成，并且散射板102为反射式，投影组件101与图像生成装置如移动智能设备通过无线方式连接，将移动智能设备的图像投影到散射板102上。投射到散射板102的图像的大小为35mm(x)×20mm(y)，并且设定散射板102显示的图像如图10所示。曲面反射镜2和所述半透半反镜3组成的光学系统的光路图如图13所示，所述曲面反射镜2为面型连续的单片反射镜201，单片反射镜201的面型为扩展多项式，对应的面型参数如表1所示，该表中数据单位为毫米。表1扩展多项式系数本实施例中的各个元器件之间的位置关系如图14所示，曲面反射镜2在y方向离心-26mm，绕x正方向顺时针的偏转角度为2°，曲面反射镜2的有效区域的中心距离人眼的距离为60mm(y)×25mm(z)。半透半反镜3的有效区域的中心距离人眼的距离为74mm(z)，半透半反镜3绕x正方向顺时针的偏转角度为25°，散射板102的有效区域的中心距离人眼的距离为65mm(y)×109mm(z)，散射板103绕x正方向顺时针的偏转角度为16°，调节投影组件101(未示出)与散射板102之间的位置关系，使得投影到散射板上的图像清晰。本实施例的半透半反镜3为厚度均匀的平板，半透半反镜3面向人眼的一面镀有半透半反膜，另一面镀增透膜。并且半透半反镜3的分光比为2：3(反射：透射)。曲面反射镜2与半透半反镜3将散射板102上的图像成虚像到人眼，则根据上述的位置关系，人眼看到距离前面2米处的虚像为820mm(x)×470mm(y)，外界景物发射的光线透过半透半反镜3也可以进入人眼。与在先技术相比，本发明的显示装置中，图像通过曲面反射镜和半透半反镜的反射进入人眼，反射系统可以降低光学系统的像差校正难度，如色差等。此外，图像只通过曲面反射镜和半透半反镜的反射进入人眼，其结构简单，并且参与成像的反射面少，能够降低光学器件的加工难度。另外，本发明的显示装置的结构中，通过两个反射镜成像，增大了图像生成装置与人眼之间的光学长度，从而降低曲面反射镜的光焦度，降低了设计难度，并且能够减小畸变。此外，本实施例中的半透半反镜的厚度均匀，使得人眼看到的外部景物进没有畸变或畸变很小。最后，本发明中的图像生成装置可以为智能手机或平板电脑，在一定程度上节约系统的制造成本，并且增加显示内容的随意性。在本发明的另一个实施例，即第十一实施例中，提供又一种显示装置，该显示装置与上述实施例的显示装置的区别在于，本实施例中的半透半反镜使用球面镜、非球面镜和自由曲面镜中的一种，然后不使用上述实施例的曲面反射镜，即如图15所示，该显示装置只包括半透半反镜3和图像生成单元，本实施例的图像生成单元可以使用上述实施例的图像生成装置1，图像生成装置1将图像入射到半透半反镜后，经过半透半反镜的反射后入射到人眼。本发明的上述显示装置，通过将半透半反镜设置为球面、非球面或自由曲面，可以不使用曲面反射镜，直接将图像生成单元显示的图像经过反射后进入到人眼，实现图像的二维或三维显示，从而使得显示装置的结构更加简单。在进一步的实施例中，与上述实施例例相似，该半透半反镜可以有两种结构，一种是该半透半反镜包括靠近人眼的第一面和远离人眼的第二面，第一面上设置有半透半反膜，第二面上设置有增透膜，如图8所示，第一面用于反射入射的图像光线，第二面用于将外界的光线透射到人眼。另一种结构是该半透半反镜包括靠近人眼的第三面和远离人眼的第四面，并且第三面上设置有增透膜，第四面上设置有半透半反膜，如图9所示，第四面将接收的图像光线反射，并将外界的光线透射，然后通过第三面的透射后进入到人眼，其中，应注意的是，上述两种形式中入射到所述半透半反膜上的光的透过率和反射率的比值不限定于1:1。另外，该半透半反镜可以设置为面型连续的单片式半透半反镜，如图6所示，也可以设置为半透半反镜包括面型连续的第一半透半反镜和第二半透半反镜，所述第一半透半反镜与所述第二半透半反镜并列设置在人眼的正前方，如图7所示。此外，在进一步的实施例中，该显示装置也可以包括显示单元，该显示单元包括投影组件和散射板，如图16所示的第十二实施例的显示装置的结构和图17所示的第十三实施例的显示装置的结构示意图，其具体的显示方式与上述包括曲面反射镜的显示装置中的显示方式类似，在此不再赘述。在上述实施例中，由于显示装置不包括曲面反射镜2，则图像生成装置生成的图像直接入射到半透半反镜3后，经过半透半反镜3的反射后生成虚像入射到人眼。此外，当半透半反镜3由面型连续的单片反射镜301组成时，若图像为如图10所示的单一图像时，人眼看到的虚拟图像是二维的。当半透半反镜3由第一半透半反镜302和第二半透半反镜303组成时，若图像为图10所示的单一图像400时，该单一图像400的一部分被第一半透半反镜302反射到人的一只眼睛，单一图像400的其他部分被第二半透半反镜303反射到人的另外一只眼睛，因此从而显示二维虚像。进一步的，当有两幅图像入射到半透半反镜3时，第一图像401被第一半透半反镜302反射到人的一只眼睛，第二图像402被第二半透半反镜303反射到人的另外一只眼睛。若第一图像401和第二图像402相同，人眼看到的图像是二维的。若第一图像401和第二图像402有部分完全不同，并且不同部分带有视差时，人眼看到的不同部分是三维的。综上，本发明的实施例的显示装置，在不配置曲面反射镜时，通过设置两块半透半反镜，不仅可以实现图像的二维显示，还能实现图像的三维显示。另外，当显示装置中配置有曲面反射镜时，通过设置两块曲面反射镜，可以实现二维显示和三维显示。在本发明的进一步的实施例中，提供一种头戴式显示系统，该系统包括：可佩戴结构以及安装在所述可佩戴结构上的上述显示装置。本发明的实施例所述的头戴式显示系统，其可佩戴结构可以使用现有技术中的任何一种，如眼镜、头套、帽子等，在此不做具体限定，只要能够安装本发明的显示装置的佩戴结构均适用于本发明。此外，本发明的显示装置并不限定于用于头戴式显示系统，在其他的显示系统中也可以使用，如可以设置在车载显示中，家庭影音设备的显示中，以及其他能够使用本显示装置实现显示功能的系统中。在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和电子设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3