立体图像显示设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型一方面提供了一种立体图像显示设备，包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、一平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜。光学系统的光路为：第一图像显示屏发出的光信息被平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息被第二光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼。
【专利说明】立体图像显示设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学图像显示【技术领域】，尤其涉及一种立体图像显示设备。
【背景技术】
[0002]随着3D立体显示技术的蓬勃发展，3D立体显示技术正在革命性地影响和改变着人们的沟通、工作和生活方式，立体显示技术借助图像科技还原了人类真实的三维世界，将引领未来视像科技的发展趋势。2010年以来，以3D电视及3D影视为代表的全球3D立体显示技术产业环境日益成熟，3D立体显示器与传统显示器相比，其最大的特点在于3D立体显示器能够让人真实地体验到立体视觉带来的巨大冲击和极致震撼，因而显示图像的立体感强弱是衡量立体显示产品性能优劣的一项重要指标。
[0003]然而，目前大部分3D立体显示器采用单个图像源，显示画面分左右格式，则单目的横向分辨率将降低一半，即使克服传统显不系统孔径光阑对视场角的限制，经过光学放大系统的放大，使得双目单屏系统增大了视场，仍会因单屏图像源在应用过程中为了适应双眼需要对视频格式进行处理，导致图像分辨率降低。受人眼极限分辨率的限制，光学系统的视放大倍率也将受到限制。同时，应用两个微型显示器作为双目3D立体显示器中左右眼的图像源的，受现有技术水平的限制，微型显示器的分辨率并不能够大幅度的提高。对于重量轻，体积小的3D立体显示器，由于光学结构简单，光学元件数目少，放大镜系统直径与厚度限制了视场，大大影响3D立体图像显效果和用户的沉浸感。因此，在不改变图像源分辨率的情况下，如何有效增大视场，减小像差，便成为亟待解决的重要技术问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种兼具“小型化”与“大显示”特性的立体图像显示设备，可让用户随时随地以有线或无线方式将其连接到手机、平板电脑及其他具有播放功能的电子设备上，享受大屏立体视觉效果。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种立体图像显示设备，包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、一平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，第一图像显示屏的法线与第二图像显示屏的法线相互垂直。光学系统的光路为:第一图像显示屏发出的光信息被平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息被第二光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼。当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体图像。
[0006]优选地，第一图像显示屏的法线与第一光学放大透镜组的光轴垂直；第二图像显示屏的法线与第二光学放大透镜组的光轴平行。
[0007]优选地，平面全反射镜的法线与第一图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角。
[0008]优选地，平面全反射镜近第一图像显示屏的一面镀有全反射膜。
[0009]优选地，第一直角棱镜和/或第二直角棱镜的斜面镀有半反半透膜。
[0010]本实用新型另一方面提供了一种立体图像显示设备，包括壳体和安装于壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，第一图像显示屏的法线与第二图像显示屏的法线相互平行；光学系统的光路为:第一图像显示屏发出的光信息被第一平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息被第二平面全反射镜反射至第二光学放大透镜组，经第二光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼。当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体图像。
[0011]优选地，第一图像显示屏的法线与第一光学放大透镜组的光轴垂直；第二图像显示屏的法线与第二光学放大透镜组的光轴垂直。
[0012]优选地，第一平面全反射镜的法线与第一图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角；第二平面全反射镜的法线与第二图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角。
[0013]优选地，第一平面全反射镜近第一图像显示屏的一面镀有全反射膜；第二平面全反射镜近第二图像显示屏的一面镀有全反射膜。
[0014]优选地，第一直角棱镜和/或第二直角棱镜的斜面镀有半反半透膜。
[0015]本实用新型立体图像显示设备结构简单，设计轻巧，便于产业化生产。采用上述立体图像显示设备，使得双屏立体图像显示设备空间布局紧凑，无交叠增大视场，不受光阑限制，实现双屏大视场立体显示效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图:
[0017]图1示出了根据本实用新型实施例的立体图像显示设备的结构示意图；
[0018]图2示出了根据本实用新型实施例的一种立体图像显示设备的光学系统布局示意图；
[0019]图3示出了根据本实用新型实施例的另一种立体图像显示设备的光学系统布局示意图；
[0020]图4示出了根据本实用新型实施例的立体图像显示设备两直角棱镜胶合示意图。【具体实施方式】
[0021]为了能够更清楚地理解本实用新型的目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，这仅仅是本实用新型的一些实施例，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023]实施例一
[0024]图1示出了根据本实用新型实施例的一种立体图像显示设备的结构示意图。
[0025]本实用新型实施例立体图像显示设备，包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、一平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，第一图像显示屏的法线与第二图像显示屏的法线相互垂直。
[0026]采用本实用新型立体图像显示设备观看图像画面时，第一图像显示屏发出的光信息被平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息被第二光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼。当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体图像。
[0027]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括外设连接模块(外设连接模块包括有线连接接口和/或无线连接模块，附图未示意出)，外设连接模块通过有线或无线方式，将所述立体图像显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取接收待显示的信息，具有播放功能的电子设备可以为电视机、手机、平板电脑等。
[0028]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括供电模块，供电模块可设计为通过自带电池供电，也可以设计为通过有线方式连接外部电子设备时，由外部电子设备的电源对其供电。
[0029]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括存储模块，存储模块可设计为包括内置存储芯片或可拆装的数据存储卡(SD卡、TF卡、U盘等)的数据存储单元，以及用于读取数据存储单元中图像数据的数据读取单元，数据读取单元与图像显示屏连接，用于将读取的图像数据显示于图像显示屏。
[0030]本实用新型实施例立体图像显示设备中，第一光学透镜组和第二光学透镜组安装于壳体I中部，分别与壳体I两侧通过粘接连接。所述光学系统的其他构成部件以第一光学透镜组和第二光学透镜组为中心，分别安装于壳体I的上下两侧。其中，第一图像显示屏、第二图像显示屏和平面全反射镜安装于所述壳体I内部一侧，其中，第一图像显示屏和第二图像显示屏通过定位卡槽上下压边装配，平面全反射镜通过定位卡槽上下压边装配；回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜安装于所述壳体I的另一侧，其中，第一直角棱镜和第二直角棱镜通过定位卡槽上下左右压边装配，回射屏通过定位卡槽上下压边装配。由于两个图像显示屏相邻放置于壳体内部同一侧，两个图像显示屏空间布局紧凑，无交叠部分，实现高质量呈现立体视觉图像功能的同时，立体图像显示设备的设计更加灵活，体积能够更加小巧轻便，方便实用。
[0031]实施例二
[0032]图2示出了根据本实用新型实施例的一种立体图像显示设备的光学系统布局示意图。
[0033]本实用新型实施例立体图像显示设备中，光学系统包括图像显示屏21、图像显示屏22、平面全反射镜31、光学放大透镜组41、光学放大透镜组42、回射屏6、第一直角棱镜51和第二直角棱镜52，图像显示屏21的法线与图像显示屏22的法线相互垂直。
[0034]本实用新型实施例立体图像显示设备中，光学系统存在分别以图像显示屏21和图像显示屏22为图像源的两条光路，其中一条光路为:第一图像显示屏21发出的光信息被平面全反射镜31反射至第一光学放大透镜组41，经第一光学放大透镜组41透射至第一直角棱镜51，由第一直角棱镜51反射至回射屏6，经回射屏反射至第二直角棱镜52，再由第二直角棱镜52透射入人眼；第二图像显示屏22发出的光信息被第二光学放大透镜组42透射至第一直角棱镜51，由第一直角棱镜51反射至回射屏6，经回射屏反射至第二直角棱镜52，再由第二直角棱镜52透射入人眼。为了防止杂光在整个光学系统中不断折返，干扰成像质量，本实施例中，在壳体内部两侧最好分别设置一块吸光片或在壳体两侧内壁上设置一层吸光层，将无用的杂光吸收掉。在壳体内壁上设置吸光层，最简单的方法是在壳体内壁喷涂一层黑色涂层。
[0035]实施例三
[0036]图1示出了根据本实用新型实施例的另一种立体图像显示设备的结构示意图。
[0037]本实用新型实施例另一立体图像显示设备，包括壳体和安装于壳体内的一组光学系统，光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，第一图像显示屏的法线与第二图像显示屏的法线相互平行。
[0038]采用本实用新型立体图像显示设备观看图像画面时，第一图像显示屏发出的光信息被第一平面全反射镜反射至第一光学放大透镜组，经第一光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼；第二图像显示屏发出的光信息被第二平面全反射镜反射至第二光学放大透镜组，经第二光学放大透镜组透射至第一直角棱镜，由第一直角棱镜反射至回射屏，经回射屏反射至第二直角棱镜，再由第二直角棱镜透射入人眼。当两图像显示屏显示的图像完全一致时，使用者看到的是2D平面图像，当两图像显示屏显示的图像具有一定的位差时，使用者看到的是3D立体图像。
[0039]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括外设连接模块(外设连接模块包括有线连接接口和/或无线连接模块，附图未示意出)，外设连接模块通过有线或无线方式，将所述立体图像显示设备与具有播放功能的电子设备连接，获取接收待显示的信息，具有播放功能的电子设备可以为电视机、手机、平板电脑等。
[0040]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括供电模块，供电模块可设计为通过自带电池供电，也可以设计为通过有线方式连接外部电子设备时，由外部电子设备的电源对其供电。
[0041]本实用新型实施例立体图像显示设备还包括存储模块，存储模块可设计为包括内置存储芯片或可拆装的数据存储卡(SD卡、TF卡、U盘等)的数据存储单元，以及用于读取数据存储单元中图像数据的数据读取单元，数据读取单元与图像显示屏连接，用于将读取的图像数据显示于图像显示屏。
[0042]本实用新型实施例立体图像显示设备中，第一光学透镜组和第二光学透镜组安装于壳体I中部，分别与壳体I两侧通过粘接连接。所述光学系统的其他构成部件以第一光学透镜组和第二光学透镜组为中心，分别安装于壳体I的上下两侧。其中，第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜和第二平面全反射镜安装于所述壳体I内部一侧，其中，第一图像显示屏和第二图像显示屏通过定位卡槽上下压边装配，第一平面全反射镜和第二平面全反射镜通过定位卡槽上下压边装配；回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜安装于所述壳体I内部另一侧，其中，第一直角棱镜和第二直角棱镜通过定位卡槽上下左右压边装配，回射屏通过定位卡槽上下压边装配。由于两个图像显示屏相邻放置于壳体内部同一侧，两个图像显示屏空间布局紧凑，无交叠部分，实现高质量呈现立体视觉图像功能的同时，立体图像显示设备的设计更加灵活，体积能够更加小巧轻便，方便实用。
[0043]实施例四
[0044]图3示出了根据本实用新型实施例的另一种立体图像显示设备的光学系统布局示意图。
[0045]本实用新型实施例立体图像显示设备中，光学系统包括图像显示屏21、图像显示屏22、平面全反射镜31、平面全反射镜32、光学放大透镜组41、光学放大透镜组42、回射屏
6、第一直角棱镜51和第二直角棱镜52，图像显示屏21的法线与图像显示屏22的法线相互平行。
[0046]本实用新型实施例立体图像显示设备中，光学系统存在分别以图像显示屏21和图像显示屏22为图像源的两条光路，其中一条光路为:第一图像显示屏21发出的光信息被平面全反射镜31反射至第一光学放大透镜组41，经第一光学放大透镜组41透射至第一直角棱镜51，由第一直角棱镜51反射至回射屏6，经回射屏反射至第二直角棱镜52，再由第二直角棱镜52透射入人眼；第二图像显示屏22发出的光信息被平面全反射镜32反射至第二光学放大透镜组42，经第二光学放大透镜组42透射至第一直角棱镜51，由第一直角棱镜51反射至回射屏6，经回射屏6反射至第二直角棱镜52，再由第二直角棱镜52透射入人眼。为了防止杂光在整个光学系统中不断折返，干扰成像质量，本实施例中，在壳体内部两侧最好分别设置一块吸光片或在壳体两侧内壁上设置一层吸光层，将无用的杂光吸收掉。在壳体内壁上设置吸光层，最简单的方法是在壳体内壁喷涂一层黑色涂层。
[0047]在本实用新型的所有实施例中，平面全反射镜可以由斜面镀有全反射膜的直角棱镜代替。平面全反射镜的法线或镀有全反射膜的直角棱镜斜面法线与对应的图像显示屏的法线夹角分别呈30度?60度(优选45度)。
[0048]在另一优选实施例中，图4中为胶合在一起的直角棱镜51和直角棱镜52，通过直角棱镜51和直角棱镜52各自的斜面进行胶合，回射屏6反射光信息至第二直角棱镜52，再由第二直角棱镜52透射入人眼7，两直角棱镜51、52中至少一直角棱镜的斜面镀有半反半透膜。
[0049]在另一优选实施例中，本实用新型立体图像显示设备近眼端还安装有屈光度调节器，屈光度调节器可使光学系统的屈光度在一定范围内可调节，以适应屈光度在此范围内的使用者在不佩戴眼镜的情况下可以正常使用本立体图像显示设备。
[0050]在另一优选实施例中，本实用新型立体图像显示设备的光学放大透镜组通过柔性支撑部件分别固定于镜筒结构，两组光学放大透镜组之间的距离可根据用户双眼瞳间距的大小进行调节。
[0051]本实用新型实施例立体图像显示设备中，图1为立体图像显示设备的主体结构，使用时，该立体图像显示设备可以通过双手持握至双眼前，也可以通过头戴伸缩带、头盔支架、帽子等连接固定所述立体图像显示设备并佩戴在用户头上(附图未示意出)。
[0052]再次声明，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0053]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0054]本实用新型并不局限于前述的【具体实施方式】。本实用新型可以扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种立体图像显示设备，其特征在于，所述立体图像显示设备包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，其中， 所述光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、一平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一图像显示屏的法线与所述第二图像显示屏的法线相互垂直； 所述光学系统的光路为:所述第一图像显示屏发出的光信息被所述平面全反射镜反射至所述第一光学放大透镜组，经所述第一光学放大透镜组透射至所述第一直角棱镜，由所述第一直角棱镜反射至所述回射屏，经所述回射屏反射至所述第二直角棱镜，再由所述第二直角棱镜透射入人眼；所述第二图像显示屏发出的光信息被所述第二光学放大透镜组透射至所述第一直角棱角，由所述第一直角棱镜反射至所述回射屏，经所述回射屏反射至所述第二直角棱镜，再由所述第二直角棱镜透射入人眼。
2.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一图像显示屏的法线与所述第一光学放大透镜组的光轴垂直；所述第二图像显示屏的法线与所述第二光学放大透镜组的光轴平行。
3.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述平面全反射镜的法线与所述第一图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角。
4.根据权利要求1至3任一项所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述平面全反射镜近所述第一图像显示屏幕的一面镀有全反射膜。
5.根据权利要求1至3任一项所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一直角棱镜和/或所述第二直角棱镜的斜面镀有半反半透膜。
6.一种立体图像显示设备，其特征在于，所述立体图像显示设备包括壳体和安装于所述壳体内的一组光学系统，其中， 所述光学系统包括第一图像显示屏、第二图像显示屏、第一平面全反射镜、第二平面全反射镜、第一光学放大透镜组、第二光学放大透镜组、一回射屏、第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一图像显示屏的法线与所述第二图像显示屏的法线相互平行； 所述光学系统的光路为:所述第一图像显示屏发出的光信息被所述第一平面全反射镜反射至所述第一光学放大透镜组，经所述第一光学放大透镜组透射至所述第一直角棱镜，由所述第一直角棱镜反射至所述回射屏，经所述回射屏反射至所述第二直角棱镜，再由所述第二直角棱镜透射入人眼；所述第二图像显示屏发出的光信息被所述第二平面全反射镜反射至所述第二光学放大透镜组，经所述第二光学放大透镜组透射至所述第一直角棱镜，由所述第一直角棱镜反射至所述回射屏，经所述回射屏反射至所述第二直角棱镜，再由所述第二直角棱镜透射入人眼。
7.根据权利要求6所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一图像显示屏的法线与所述第一光学放大透镜组的光轴垂直；所述第二图像显示屏的法线与所述第二光学放大透镜组的光轴垂直。
8.根据权利要求6所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一平面全反射镜的法线与所述第一图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角；所述第二平面全反射镜的法线与所述第二图像显示屏的法线呈30度?60度的夹角。
9.根据权利要求6至8任一项所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一平面全反射镜近所述第一图像显示屏的一面镀有全反射膜；所述第二平面全反射镜近所述第二图像显示屏的一面镀有全反射膜。
10.根据权利要求6至8任一项所述的立体图像显示设备，其特征在于，所述第一直角棱镜和/或所述第二直角棱镜的斜面镀有半反半透膜。
【文档编号】H04N13/04GK204028472SQ201420387105
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】黄琴华 申请人:成都理想境界科技有限公司