一种多飞行视角的头戴显示设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及配合无人飞行器和航模飞行使用的头戴显示设备，尤其是一种多飞行视角的头戴显示设备。
【背景技术】
[0002]在无人飞行器和航模飞行中，操纵人员通常以第三人称视角(theThird-personPoint of View，TPV)目视观察并操纵飞行器，从而进行起飞、降落以及近场飞行。在距离较远(或者超出目视距离以外)，操纵人员会通过第一人称视角(the First-person Point ofView，FPV)视频眼镜(或地面站显示屏)获得机载摄像头传回的视频和传感器信号，从而控制飞行器进行飞行。这种依靠视频眼镜(或地面站)获得信息控制飞行的方式即FPV飞行。在实际飞行过程中，操纵人员必须转移视线，佩戴(摘取)视频眼镜，从而在TPV和FPV视角之间进行切换。而转移视线容易导致操纵人员失去飞行器的踪迹，给FPV飞行带来困难。操纵人员通常需要助手辅助观察飞行器，或者借助自动驾驶仪进行定点(或预设航线)飞行，以确保能够顺利地切换视角。
【发明内容】
[0003]为了克服操纵人员在飞行中必须转移视线带来的问题，本发明提供一种多飞行视角的头戴显示设备，可同时显示TPV和FPV信息，进一步地，在操纵人员不摘取该设备的情况下，可以选择显示或者关闭任意视角信息，进行视角切换。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]—种多飞行视角的头戴显示设备，包括佩戴装置和安装在所述佩戴装置上的FPV信息显示单元、成像透镜和目视屏，所述目视屏包括半反射半透射层，所述FPV信息显示单元获取由飞行器传来的FPV信息并进行显示，所显示的图像的光线经过所述成像透镜后在所述半反射半透射层进行反射，以虚像的形式显示在佩戴者视野内，飞行器产生的自然光线作为TPV信息穿过所述目视屏的半反射半透射层，透射至眼睛而产生实像。
[0006]进一步地:
[0007]所述目视屏还包括光阀，所述光阀设置成可受控打开或关闭，从而允许或阻挡所述TPV信息穿过所述目视屏。
[0008]所述光阀包括电控液晶层，所述电控液晶层可由电信号控制连续改变透光率，以实现使自然光线完全导通、完全切断或对光线强弱的调节。
[0009]所述光阀包括可旋转偏振镜，所述可旋转偏振镜通过改变偏振镜的相对角度来改变透光特性。
[0010]所述目视屏还包括用于吸收有害光线的保护层。
[0011]所述成像透镜包括菲涅尔透镜或者凸透镜，所述菲涅尔透镜或者所述凸透镜设置成位置可调以便调整虚像的成像距离。
[0012]所述成像透镜设置成使虚像与眼睛之间的像距大于2000毫米，所述成像透镜的焦距为80?200毫米，所述FPV信息显示单元与所述成像透镜之间的物距小于所述成像透镜的焦距。
[0013]所述FPV信息显示单元包括智能手机。
[0014]所述佩戴装置上还安装有头部动作检测单元，所述头部动作检测单元用于检测头部动作，所检测的信号通过WIFI传输至信息中枢，再由所述遥控器无线传输至飞行器，以对飞行器的摄像头进行调控，所述遥控器还采集佩戴者的飞行器操纵指令并无线传输至飞行器，以控制飞行器飞行，所述信息中枢为佩戴者手持的遥控器或单独的地面站。
[0015]所述FPV信息包括飞行器的摄像头拍摄的视频信号和飞行器的传感器信号，所述视频信号和所述传感器信号无线传输至所述信息中枢，再通过WIFI传输至FPV信息显示单元，所述信息中枢为佩戴者手持的遥控器或单独的地面站。
[0016]本发明的有益效果:
[0017]相对于现有FPV视频眼镜(或FPV头戴设备)，本发明克服了操纵人员必须转移视线所带来的问题。操纵人员可在不摘取该设备的情况下，同时获取TPV和FPV信息，同时显示两种飞行视角;进一步地，通过设置光阀，控制FPV信息显示单元和光阀，还可以切换视角或者改变显示内容。
[0018]现有FPV视频眼镜仅显示FPV信息。本发明不仅可以单独显示FPV信息，而且可以在飞行器处于视距范围内(例如〈300米)显示TPV信息。即在光阀打开的情况下，不显示，部分显示或者完全显示FPV信息。
[0019]在同时显示TPV信息和FPV信息的情况下，操纵人员眼睛的注视点会在飞行器和FPV信息之间切换。优选地，使FPV信息的虚像与眼睛之间的像距大于2000毫米，较远的像距可使眼睛可以快速对焦，减小视觉疲劳。
[0020]对于固定翼类飞行器进行目视(TPV视角)滑跑起飞和降落，操纵人员由于缺乏飞行数据(如速度，高度，下沉率)而容易失误导致飞行器失速。本发明可用在TPV视角下提供飞行数据，利用于控制人员精确控制飞行器速度和航线。
[0021]现有FPV视频眼镜切换视角，操纵人员佩戴和摘取眼镜都可能导致进入眼睛的光线强度发生很大变化，导致瞳孔很难快速调节。本发明的目视屏可实现透光率的延时变化，使眼睛顺利适应视角切换引起的光线强度变化。
[0022]在户外以TPV视角观察飞行器飞行时，操纵人员一般需要佩戴墨镜过滤炫光、紫外线等有害光线。本发明的目视屏包含保护层，如偏光膜，可有效滤除有害光线，保护眼睛。
[0023]相对于现有FPV视频眼镜，本发明优选实施例利用智能手机的屏幕作为FVP信息的图像源，并且利用智能手机内置的传感器采集机载摄像头动作信号。在智能手机普及的情况下，可显著降低成本。
【附图说明】
[0024]图1为本发明多飞行视角的头戴显示设备一种实施例的结构示意图；
[0025]图2为本发明多飞行视角的头戴显示设备一种实施例的工作原理图；
[0026]图3为本发明多飞行视角的头戴显示设备一种实施例的视角切换原理图。
【具体实施方式】
[0027]以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0028]参阅图1至图3，在一种实施例中，一种多飞行视角的头戴显示设备，包括佩戴装置I和安装在所述佩戴装置I上的FPV信息显示单元2、成像透镜3和目视屏6，所述目视屏6包括半反射半透射层9，所述FPV信息显示单元2获取由飞行器10传来的FPV信息并进行显示，所显示的图像的光线经过所述成像透镜3后在所述半反射半透射层9进行反射，以虚像5的形式显示在佩戴者视野内，飞行器10产生的自然光线4作为TPV信息穿过所述目视屏6的半反射半透射层9，透射至眼睛而产生实像。
[0029]在优选的实施例中，所述目视屏6还包括光阀，所述光阀设置成可受控打开或关闭，从而允许或阻挡所述TPV信息穿过所述目视屏6。通过控制FPV信息显示单元2和光阀，操纵人员可以不摘取该设备的情况下选择显示或者关闭任意视角信息，进行视角切换。
[0030]在优选的实施例中，所述光阀采用电控液晶层8，所述电控液晶层8可由电信号控制连续改变透光率，以实现使自然光线4完全导通、完全切断或对光线强弱的调节。可利用感光元件的检测来控制电控液晶层8调节光线强弱，可保持虚像和实象的亮度相对恒定。在环境光线发生变化时，该方案保证FPV和TPV信息仍然可以同时清晰成像。
[0031]所述光阀还可以采用可旋转偏振镜，所述可旋转偏振镜通过改变偏振镜的相对角度来改变透光特性。
[0032]在优选的实施例中，所述目视屏6还包括用于吸收有害光线的保护层7。保护层7可以是透明的或不完全透明的。
[0033]在优选的实施例中，成像透镜3采用菲涅尔透镜或者凸透镜，所述菲涅尔透镜或者凸透镜设置成位置可调以便调整虚像5的成像距离。菲涅尔透镜或者凸透镜的位置可调可由内置的滑槽或四连杆机构来实现。
[0034]成像透镜3设置成使虚像5与眼睛之间的像距大于2000毫米，成像透镜3的焦距为80?200毫米，所述FPV信息显示单元2与成像透镜3之间的物距小于成像透镜3的焦距。
[0035]所述FPV信息显示单元2优选可以采用智能手机。FPV信息显示单元2也可以采用单独的LED/0LED显示屏或数字微镜晶片DMD。
[0036]在优选的实施例中，所述佩戴装置I上还安装有头部动作检测单元，所述头部动作检测单元用于检测头部动作，所检测的信号通过WIFI传输至佩戴者手持的遥控器13，再由所述遥控器13无线传输至飞行器10，以对飞行器10的摄像头11进行调控，所述遥控器13还采集佩戴者的飞行器操纵指令并无线传输至飞行器10，以控制飞行器10飞行。
[0037]所述FPV信息包括飞行器10的摄像头11拍摄的视频信号和飞行器10的传感器信号，所述视频信号和所述传感器信号无线传输至佩戴者手持的遥控器13，再通过WIFI传输至FPV信息显示单元2。
[0038]为了完整实现该头戴设备切换视角的功能，本发明的原理包含三个方面:信息传输，成像和光阀切换视角。
[0039]1、信息传输
[0040]信息为双向传输，包括地/空传输，空/