虚拟图像显示设备的制作方法

1.本发明涉及虚拟图像显示技术领域，尤其涉及一种虚拟图像显示设备。


背景技术：

2.虚拟现实(virtual reality，vr)是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供用户关于视觉等感官的模拟，让用户感觉仿佛身历其境，可以即时、没有限制地观察三维空间内的事物。vr图像显示设备包括壳体、收容于壳体内的显示屏以及透镜结构。显示屏上的显示画面经透镜组的折反射后投射至人眼。人的双眼各对应一个视场角(field of view，fov)，左眼和右眼看到的画面经过融合后形成3d立体显示效果。其中，双眼融合后的最大视场角可以达到200
°
或者更大的角度。然而，由于结构限制，现有vr图像显示设备可提供的视场角无法完全覆盖人眼的视场角范围，导致人眼感知超出vr图像显示设备的视场角的部分为黑色区域
。


技术实现要素：

3.本发明实施例公开了一种虚拟图像显示设备，能够覆盖人眼的最大视场角，进而达成全视角的效果，有利于提高用户的使用体验。
4.为了实现上述目的，本发明公开了一种虚拟图像显示设备，所述虚拟图像显示设备包括：
5.壳体，所述壳体具有顶板以及多个侧壁；所述顶板与所述侧壁围成一个收容空间；
6.显示结构，收容于所述壳体内，用于显示图像；所述显示结构包括主显示模块以及两个第一辅助显示模块；所述主显示模块与所述顶板平行设置，且沿第一方向延伸；所述第一辅助显示模块与所述主显示模块沿第二方向延伸的边缘相连接，且在第三方向上沿远离所述主显示模块方向延伸；其中，所述主显示模块用于显示主图像；所述第一辅助显示模块用于显示辅助图像，以提高所述虚拟图像显示设备在所述第一方向上提供的视场角；其中，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向相互垂直；以及
7.透镜结构，用于将所述显示结构显示的画面进行放大后投射至人眼瞳孔；所述透镜结构和所述顶板对称设置于所述主显示模块两侧；两个所述第一辅助显示模块分别位于所述透镜结构的两个相对侧面；其中，在佩戴所述虚拟图像显示设备时，所述第一辅助显示模块延伸至所述人眼瞳孔的后方。
8.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
9.通过设置两个所述第一辅助显示模块与主显示模块配合实现图像显示，使得在佩戴所述虚拟图像显示设备时人眼的水平方向的视场角被扩大，可提供超过180
°
的超大视场角，减少了人眼瞳孔看到的黑色区域。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的
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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1是本发明实施例一的虚拟图像显示设备的立体示意图。
12.图2是图1中所述壳体的立体示意图。
13.图3是图1中所述显示结构的另一角度的立体示意图。
14.图4是图1中所述显示结构在制造过程中的示意图。
15.图5是图1所述虚拟图像显示设备的视场角的示意图。
16.图6是图1所述虚拟图像显示设备沿剖线vi-vi的剖面示意图。
17.图7是本发明实施例二的虚拟图像显示设备的立体示意图
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
20.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
21.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
23.下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
24.实施例一
25.请一并参阅图1，其为本发明实施例一的虚拟图像显示设备的立体示意图。在本发明的至少一个实施方式中，所述虚拟图像显示设备100a可以为头戴式虚拟图像显示设备。所述虚拟图像显示设备100a包括壳体10、显示结构20以及透镜结构30。其中，所述显示结构20以及所述透镜结构30收容于所述壳体10内。
26.请一并参阅图1及图2，所述壳体10包括顶板11、上侧壁13、下侧壁14、左侧壁15以及右侧壁16。所述顶板11、所述上侧壁13、所述下侧壁14、所述左侧壁15以及所述右侧壁16共同围成一个收容空间101。所述收容空间101用以收纳所述显示结构20以及所述透镜结构
30。其中，所述上侧壁13与所述下侧壁14对称设置，所述左侧壁15与所述右侧壁16对称设置。所述上侧壁13、所述下侧壁14、所述左侧壁15以及所述右侧壁16首尾相连，且在连接处形成圆弧形倒角。在本发明的至少一个实施方式中，所述顶板11、所述左侧壁15以及所述右侧壁16均大致呈长方体板状；所述上侧壁13以及所述下侧壁14远离所述顶板11的边缘呈弧形。所述上侧壁13和所述下侧壁14由所述顶板11沿第一方向x延伸的两个相对的边缘向第三方向z垂直延伸而成。所述下侧壁14在远离所述顶板11的边缘上开设有缺口103。在本发明的至少一个实施方式中，所述缺口103大致呈“v”字形。在使用时，所述缺口103用于容纳人的鼻梁。所述左侧壁15以及所述右侧壁16由所述顶板11沿第二方向y延伸的两个相对的边缘向所述第三方向z垂直延伸而成。在本发明的至少一个实施方式中，所述第一方向x、所述第二方向z以及所述第三方向y相互垂直，以形成直角坐标系。
27.请一并参阅图1至图3，其为所述显示结构20的立体示意图。所述显示结构20包括主显示模块21、两个第一辅助显示模块23以及两个第二辅助显示模块25。在本发明的至少一个实施方式中，所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25的连接处采用曲面切合技术结合，且所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25由柔性显示材料制造而成。如图4所示，在制作过程中，可以将长方形的显示屏的四个角落切除四个等大的长方形，以形成所述主显示模块21、所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25。由于制造所述显示结构20的材料不具有拉伸能力，在所述第一辅助显示模块23与相邻的所述第二辅助显示模块25之间开设有切口201。在本技术的至少一个实施方式中，所述切口201的形状为在制作过程中切除的长方形区域。即，所述第一辅助显示模块23与相邻的所述第二辅助显示模块25的交接处不存在显示区域，降低所述显示模块20的制造难度。在其他实施方式中，所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25为拼接结构，使得所述主显示模块21的(pixel per inch，ppi)、所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25可采用不同的ppi。在一种较佳的实施方式中，相较于视觉中心位置，视觉边缘位置(即大视场角处)对人员的观看感受影响较小，其可以采用较低清晰度的显示模块实现。即，所述主显示模块21的ppi大于所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25的ppi。在本发明的至少一个实施方式中，在佩戴所述虚拟图像显示设备100a时，所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25部分包裹至人眼瞳孔200的后方时，所述虚拟图像显示设备100a提供的视场角可覆盖所述人眼瞳孔200的视场角，实现全视角效果。
28.所述主显示模块21与所述顶板11平行设置。在佩戴所述虚拟图像显示设备100a时，所述主显示模块21与所述人眼瞳孔200正对。所述主显示模块21用于显示主图像。在本发明的至少一个实施方式中，所述主显示模块21大致呈长方体，且与所述顶板11的尺寸相适配；其中，所述主显示模块21具有沿所述第二方向y对称设置的两个主显示区域，分别与左瞳孔和右瞳孔相对应。在本发明的其他实施方式中，所述主显示模块21可包括两个分离且眼所述第二方向y对称设置的子显示屏，分别与左瞳孔和右瞳孔相对应。
29.两个所述第一辅助显示模块23对称设置在所述主显示模块21的两侧，且包围所述透镜结构30的侧面。两个所述第一辅助显示模块23分别与所述左侧壁15以及所述右侧壁16平行设置，且与所述顶板11相垂直。即，所述第一辅助显示模块23与所述主显示模块21在所述第二方向y上的边缘相连接。两个所述第一辅助显示模块23用于显示辅助图像，以增大所
述虚拟图像显示设备100a在所述第一方向x上可提供的视场角。在佩戴所述虚拟图像显示设备100a时，两个所述第一辅助显示模块23分别位于所述人眼瞳孔200的左侧和右侧。在本发明的至少一个实施方式中，如图5所示，两个所述第一辅助显示模块23用于与所述主显示模块21配合，以优化所述虚拟图像显示设备100在水平方向上的视场角。
30.所述第一辅助显示模块23与所述主显示模块21的连接处形成弧形倒角。在本发明的至少一个实施方式中，如图6所示，所述第一辅助显示模块23与所述主显示模块21连接处弧形倒角的弧长ab的范围可以在1毫米至30毫米之间变化，示例性的可为5毫米、10毫米或者是20毫米等。
31.在佩戴所述虚拟显示设备100a时，所述第一辅助显示模块23远离所述主显示模块21的边缘与其相邻的所述人眼瞳孔200之间的垂线作为第一连线l1，所述人眼瞳孔200至所述顶板11的垂线作为第二连线l2，所述第一连线l1和所述第二连线l2之间的夹角定义为第一夹角φ1；所述第一夹角φ1可在80
°
至100
°
之间变化，示例性的可为85
°
、90
°
、95
°
等。因此，相较于仅具有所述主显示模块21的结构，位于所述人眼瞳孔200侧面的所述第一辅助显示模块23显示的辅助图像可进一步投射至所述人眼瞳孔200，增大了所述虚拟显示设备100a在所述第一方向x上提供的视场角，减少了所述人眼瞳孔200看到的黑色区域。
32.两个所述第二辅助显示模块25对称设置在所述主显示模块21的两侧，且包围所述透镜结构30的侧面。两个所述第二辅助显示模块25分别与所述上侧壁13以及所述下侧壁14平行设置，且与所述顶板11相垂直。即，所述第二辅助显示模块25与所述主显示模块21在所述第一方向x上的边缘相连接。两个所述第二辅助显示模块25用于显示辅助图像，以提高所述虚拟图像显示设备100提供的视场角。在佩戴所述虚拟图像显示设备100a时，两个所述第二辅助显示模块25分别位于所述人眼瞳孔200的上方和下方。
33.在本发明的至少一个实施方式中，如图5所示，与所述上侧壁13对应的所述第二辅助显示模块25用于与所述主显示模块21配合，以优化所述虚拟图像显示设备100在竖直方向且位于所述人眼瞳孔200上方的视场角。
34.如图5所示，与所述下侧壁14对应的所述第二辅助显示模块25用于与所述主显示模块21配合，以优化所述虚拟图像显示设备100a在竖直方向且位于所述人眼瞳孔200下方的视场角。所述第二辅助显示模块25与所述主显示模块21的连接处形成弧形倒角。在佩戴所述虚拟显示设备100a时，位于所述人眼瞳孔200上方的所述第二辅助显示模块25远离所述主显示模块21的边缘与其相邻的所述人眼瞳孔200之间的垂线作为第三连线l3，所述第三连线l3和所述第二连线l2之间的夹角定义为第二夹角φ2；所述第二夹角可在40
°
至80
°
之间变化，示例性的可为50
°
、60
°
、70
°
等。位于所述人眼瞳孔200下方的所述第二辅助显示模块25远离所述主显示模块21的边缘与其相邻的所述人眼瞳孔200之间的垂线作为第四连线l4，所述第四连线l4和所述第二连线l2之间的夹角定义为第三夹角φ3；所述第三夹角φ3可在50
°
至90
°
之间变化，示例性的可为60
°
、70
°
、80
°
等。因此，相较于仅具有所述主显示模块21的结构，位于所述人眼瞳孔200侧面的所述第二辅助显示模块25显示的辅助图像可进一步投射至所述人眼瞳孔200，增大了所述虚拟显示设备100a在所述第二方向y上提供的视场角，减少了所述人眼瞳孔200看到的黑色区域。
35.所述透镜结构30用于将所述显示结构20显示的画面进行放大后投射至人眼。所述透镜结构30和所述顶板11对称设置于所述主显示模块21两侧；所述第一辅助显示模块23和
所述第二辅助显示模块25覆盖所述透镜结构30的侧面。所述透镜结构30包括第一透镜组31以及第二透镜组32。其中，所述第一透镜组31和所述第二透镜组32分别与所述主显示模块21的两个主显示区域相对设置。在本发明的至少一个实施方式中，所述第一透镜组31和所述第二透镜组32均包括至少两个透镜。
36.上述所述虚拟图像显示设备100a，通过设置所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25显示与所述主显示模块21显示的主图像配合的辅助图像，使得在佩戴所述虚拟图像显示设备时人眼的水平方向以及竖直方向上的视场角被扩大，可提供超过180
°
的超大视角，减少了所述人眼瞳孔200看到的黑色区域。同时，将所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23以及所述第二辅助显示模块25设置为不同像素密度，可降低所述虚拟图像显示设备100a的生产成本。
37.实施例二
38.请一并参阅图7，其为实施例二的所述虚拟图像显示设备100b的立体示意图。所述实施例二的所述虚拟图像显示设备100b与所述实施例一的所述虚拟图像显示设备100a具有相类似的结构。也就是说，所述实施例一中对所述虚拟图像显示设备100a的描述基本上均可适用于实施二中的所虚拟图像显示设备100b，二者的主要差别在于：所述显示结构20。具体地，在实施例二中，所述显示结构20包括所述主显示模块21以及两个所述第一辅助显示模块23。所述主显示模块21与两个所述第一辅助显示模块23为一体成型，且由柔性且可拉伸的显示材料制造而成，使得所述第一辅助显示模块23与相邻的所述第二辅助显示模块25的交接处仍存在显示区域，可提高所述显示结构20的显示面积。即，所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23具有相同的ppi。同时，在所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23之间不存在断开的位置，即不存在所述切口201。
39.以上所述虚拟图像显示设备100b，通过设置所述第一辅助显示模块23显示与所述主显示模块21显示的主图像配合的辅助图像，使得在佩戴所述虚拟图像显示设备100b时人眼的水平方向的视场角被扩大，可提供超过180
°
的超大视角，减少了所述人眼瞳孔200看到的黑色区域。同时，将所述主显示模块21与所述第一辅助显示模块23一体成型，可降低所述虚拟图像显示设备100b的制造难度。
40.以上对本发明实施例公开的虚拟图像显示设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的电子设备及其拍摄方向控制方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。