一种眼镜式虚拟显示器的制作方法

本发明涉及虚拟显示设备技术领域，特别是涉及一种眼镜式虚拟显示器。

背景技术：

眼镜式虚拟显示器是一种方便携带的眼镜式电子放映装置。现有技术中，通常将光学元器件放置在眼镜式虚拟显示器的前端，集成设于镜片上，使得前部结构笨重，且用户使用佩戴后，由于全部重量集中于前部，容易造成对鼻子压迫，用户体验感较差。

技术实现要素：

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种眼镜式虚拟显示器，合理布局各部件，在佩戴使用时，可有效减轻对用户鼻子的压力，提升用户体验。

为了实现上述目的，本发明提供了一种眼镜式虚拟显示器，其包括左镜框及右镜框，所述左镜框及所述右镜框上分别设有一近眼显示系统；

所述左镜框及所述右镜框均包括镜框本体及镜腿，两个所述镜框本体的一端相连，所述镜腿连接于所述镜框本体的另一端并位于所述镜框本体的后侧；

所述近眼显示系统包括：

微显示屏，用于发射图像光束，设于所述镜腿的后端；

透镜组，设于所述微显示屏的出射光路上，用于接收所述图像光束并将其聚焦成汇聚光束，所述透镜组设于所述镜腿的后端；及

成像装置，设于所述透镜组的出射光路上，用于接收所述汇聚光束并成像为能够聚焦至人眼的可视图像，所述成像装置与所述镜框本体相连。

作为优选方案，所述透镜组为准直透镜组。

作为优选方案，所述透镜组包括沿所述图像光束的方向依次分布的第一透镜及第二透镜，所述第一透镜及所述第二透镜均为凸透镜。

作为优选方案，所述微显示屏与所述透镜组之间还设有第一反射镜组，所述微显示屏发出的图像光束经所述第一反射镜组反射后，投射至所述透镜组。

作为优选方案，所述微显示屏为led、oled、microled、lcos、dlp及mems中的任意一种。

作为优选方案，所述近眼显示系统还包括驱动电路组件，所述驱动电路组件设于所述镜腿的后端且与所述微显示屏电连接。

作为优选方案，所述成像装置为第二反射镜组。

作为优选方案，所述第二反射镜组包括凸面反射镜、凹面反射镜及一个或多个平面反射镜，所述一个或多个平面反射镜均设于所述镜框本体的内部，所述凹面发射镜贴设于所述镜框本体的前侧面，两所述镜框本体相连的一端或者两所述凹面反射镜相向的一侧均设有鼻托，所述凸面反射镜设于所述鼻托上；

所述汇聚光束经各所述平面反射镜及所述凸面反射镜依次反射后，投射至所述凹面反射镜。

作为优选方案，所述第二反射镜组包括两个所述平面反射镜，其中一所述平面反射镜设于所述镜框本体与所述镜腿相连的一端，另一所述平面反射镜设于所述镜框本体的另一端。

作为优选方案，所述成像装置为全息光波导片或阵列光波导片，所述全息光波导片或所述阵列光波导片贴设于所述镜框本体的前侧面。

本发明实施例一种眼镜式虚拟显示器与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明实施例的眼镜式虚拟显示器，将微显示屏及透镜组等元器件均布置于镜腿的后端，使得重心往后移，且前部结构变得简洁，当用户佩戴上该虚拟显示器后，能够减轻对鼻子的压力，有效提升用户的使用体验。

附图说明

图1是本发明实施例一中的眼镜式虚拟显示器的结构示意图；

图2是图1中眼镜式虚拟显示器的右侧部分的结构示意图；

图3是本发明实施例二中的眼镜式虚拟显示器的结构示意图；

图4是图3中眼镜式虚拟显示器的右侧部分的结构示意图。

图中，1、左镜框；2、右镜框；21、镜框本体；22、镜腿；3、微显示屏；4、透镜组；41、第一透镜；42、第二透镜；5、成像装置；51、凸面反射镜；52、凹面反射镜；53、平面反射镜；54、全息光波导片；6、第一反射镜组；7、鼻托。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

另外，需要说明的是，本实施例中，“前”及“后”分别为：用户佩戴该眼镜式虚拟显示器佩戴时，位于用户的前面的一侧为“前”，位于用户的后面的一侧为“后”。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种眼镜式虚拟显示器，其包括左镜框1及右镜框2，左镜框1与右镜框2的结构相同，且呈对称分布，所述左镜框1及所述右镜框2上分别设有一近眼显示系统，左镜框及右镜框均包括镜框本体21及镜腿22，两个所述镜框本体21的一端相连，所述镜框本体21的另一端并位于所述镜框本体21的后侧。

附图2中示出了该眼镜式虚拟显示器的右侧部分结构，所述近眼显示系统包括微显示屏3、透镜组4及成像装置5，微显示屏3设于所述镜腿22的后端，用于发射图像光束，透镜组4设于所述微显示屏3的出射光路上，透镜组4用于接收所述图像光束并将其聚焦成汇聚光束，且所述透镜组4也设于所述镜腿22的后端，成像装置5设于所述透镜组4的出射光路上，用于接收所述汇聚光束并成像，最终能够聚焦至人眼，所述成像装置5与所述镜框本体21相连。

基于上述技术方案，微显示器3朝向透镜组4发射范围较大的图像光束，图像光束投射至透镜组5后聚焦成范围较小的汇聚光束，以将图像缩小，汇聚光束沿着镜腿22的方向传输后投射至成像装置5，并经成像装置5传输后以将缩小的图像再次放大，成像为可视图像，最后聚焦至人眼，使得人眼能够观察到视野范围较大的图像；具体地，左镜框1上成像形成的可视图像聚焦至左眼，右镜框2上成像形成的可视图像聚焦至右眼。

上述技术方案中，将微显示屏3及透镜组4等元器件均布置于镜腿22的后端，使得重心往后移，且前部结构变得简洁，当用户佩戴上该虚拟显示器后，能够减轻对鼻子的压力，有效提升用户的使用体验；且将微显示屏3及透镜组4等元件后置能够简化装配工艺，降低生产及维护成本。

进一步地，本实施例中，为了将微显示屏3发出的图像缩小，以适应于在尺寸狭长的镜腿22中传输，所述透镜组4为准直透镜组。

本实施例中，为了能够聚焦图像光束，所述透镜组4包括沿所述图像光束的方向依次分布的第一透镜41及第二透镜42，所述第一透镜41及所述第二透镜42均为凸透镜。

进一步地，为了能够将各元器件合理布局于镜腿22的后部，本实施例中，在所述微显示屏3与所述透镜组4之间还设有第一反射镜组6，所述微显示屏3发出的图像光束经所述第一反射镜组6反射后，投射至所述透镜组4。示例性地，如图2所示，第一反射镜组6包括一个反射镜，微显示屏3发出的图像光束先经该反射镜反射后，再投射至透镜组4，通过适当增加镜腿22前端的宽度，能够较大地缩短镜腿的长度。

本实施例中，所述微显示屏3用于产生图像，可以为led、oled、microled、lcos、dlp及mems中的任意一种。

本实施例中，为了控制微显示屏3产生图像，所述近眼显示系统还包括驱动电路组件(附图中未示出)，所述驱动电路组件同样设于所述镜腿的后端，且驱动电路组件与所述微显示屏3电连接，能够控制微显示屏3发出不同的图像光束；由于驱动电路组件也设置于镜腿22的后端，从而能够进一步减轻该眼镜式虚拟显示器前部的重量，并使得安装及维护均较便捷。

具体地，本实施例中的成像装置5为第二反射镜组，该第二反射镜组由多个反射镜组成。

示例性地，如图2所示，该第二反射镜组包括凸面反射镜51、凹面反射镜52及一个或多个平面反射镜53，所述一个或多个平面反射镜53均设于所述镜框本体21的内部，所述凹面发射镜52贴设于所述镜框本体21的前侧面，两所述镜框本体21相连的一端或者两所述凹面反射镜52相向的一侧均设有鼻托7，所述凸面反射镜51设于所述鼻托7上；所述汇聚光束经各所述平面反射镜51及所述凸面反射镜53依次反射后，投射至所述凹面反射镜52。通过设置相对的凸面反射镜53及凹面反射镜52，能够使得用户看到视野范围较大的图像，以提升视觉体验。

作为可替换方案，上述各平面反射镜53及凸面反射镜51均可设置为全反射棱镜。

示例性地，本实施例中的凹面反射镜52可以为透明镜或半透明镜，能够将现实中的图像和虚拟图像更好地融合，从而实现虚拟增强现实的视觉效果。

优选地，为了简化结构且合理布局各部件，所述第二反射镜组包括两个所述平面反射镜53，其中一所述平面反射镜53设于所述镜框本体21与所述镜腿22相连的一端，另一所述平面反射镜53设于所述镜框本体22的另一端。

本实施例中的眼镜式虚拟显示器具体的工作过程为：微显示屏3发射出范围较大且平行的图像光束，经第一反射镜组6反射至透镜组4，透镜组4将图像光束缩小成范围较小且平行的汇聚光束，汇聚光束依次经第一反射镜53及第二反射镜反射51，然后投射至凸面反射镜53，凸面反射镜53将汇聚光束变成发散状的光束投射至凹面反射镜52上，从而放大为视野范围较大的可视图像，最终凹面反射镜52将该可视图像聚焦至人眼。

实施例二

如图3及图4所示，本实施例提供另一种眼镜式虚拟显示器，其与实施例一的区别仅在于：本实施例中的成像装置5为全息光波导片，所述全息光波导片贴设于所述镜框本体21的前侧面，全息光波导片的作用是将经透镜组4缩小的图像再次放大并反射进入人眼。

本实施例中，由于同样将微显示屏3及透镜组4设于镜腿22的后端，因此具有实施例一中的全部有益效果，在此不作赘述。

另外，还可以将上述全息光波导片替换成阵列光波导片。

综上，本发明实提供一种眼镜式虚拟显示器，其将微显示屏及透镜组等元器件均布置于镜腿的后端，使得重心往后移，且前部结构变得简洁，当用户佩戴上该虚拟显示器后，能够减轻对鼻子的压力，有效提升用户的使用体验。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。