[实用新型]一种非接触式近眼虚拟立体显示器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种近眼虚拟显示器，特别是头戴式显示器的改良方案。 

背景技术

近眼显示器的历史由来已久。一直以来，近眼显示器都是采用头盔式或眼镜式（下文统称头戴显示器），随着技术的发展，头戴显示器产品越来越轻巧，但目前主流的高清分辨率的头戴显示器，仍然体积较大，质量较重，长期佩戴容易给人带来不适。 

目前市面上的头戴显示器由于采用非反射式（直视式），直接在人的两眼之前安置显示器，所以单显示器的宽度不能超过人眼的平均瞳距66cm，为了达到高分辨率，必然要采用更加精密的显示器制造技术，目前采用的高分辨率LCD，OLED，LCOS显示器，造价昂贵，增加了头戴显示器的生产成本，导致产品价格高居不下，难以在市场上普及。 

由于直视式头戴显示器的屏幕大小受到限制，较小的屏幕为了获得较大的视角（大于45°），需要放置在离人眼更近的位置，但越近的物体，人眼对其成像越困难，需要焦距更短的凸透镜（度数更高的远视镜片）来对光线进行屈光，这又带来了画面球形畸变、色彩畸变等问题。因此，目前市面上的头戴显示器，视角很难超过45°，在视觉效果方面还难以达到巨幕影院的效果。 

目前头戴显示器都需要人眼紧贴观察窗，人眼被封闭起来，无法看到外面的情况，使得头戴显示器只能用于电影观看，难以用于需要按键操作的电子游戏娱乐，更无法用于电脑打字输入等基本键盘操作。 

实用新型内容

本实用新型需要解决的是将现有头戴显示器的重量采用特殊支架来支撑，从而消除用户头部负重；采用反射式结构因而使得较大尺寸的显示器可用于本实用新型，可降低成本，且在同样距离下，获得更大的视角；使人眼能在一定距离范围内都能看到整个虚拟画面，因而能在人眼和观察窗之间空出一定间隙，使得键盘操作成为可能。 

本实用新型主要通过以下技术方案实施： 

由支架支撑的盒体悬在人眼前方，人眼通过凸透镜观察前方斜45°安置的前镀膜反射镜，从而看到两侧与人脸垂直安置的约7英寸的高清显示器，显示器显示出镜像画面，使得人眼看到正常画面。由于显示器虚像距离人眼太近，人眼无法直接看清，通过凸透镜的屈光功能，使得显示器的镜像变成远处3~5m处的虚像，可使人眼舒适地观看。 

本实用新型配备有2~3关节的阻尼自锁的支架，可带动显示器盒体实现全自由度的运动和固定，其底座可固定于墙上的专用底座内，也可以固定在桌面上，当使用者处于舒适的观看姿势时，将显示器盒体移动至眼前即可。 

由于显示器显示的画面经过镜面反射，所以人眼观察到的是镜像画面，本实用新型显示器的显示控制器可将视频输入信号进行水平镜像处理。为了广泛适用于视频信号源（如电脑、高清播放机、手机、便携式播放器等），本实用新型只采用一路视频信号输入，通过显示控制器产生两路视频信号，实现2D画面显示、半宽画面立体显示或全宽画面立体显示。 

人眼可在一定范围内前后移动，当人眼距离观察窗口达到最远距离时，可观察键盘和周围情况；随着人眼的前后移动，屏幕有效视角的范围约为45~60°。 

因此，本实用新型可在用户头部无需负重的情况下，使用户观看到虚拟大屏幕大视角的立体画面；同时人眼与观察窗之间可自由移动，便于观察键盘或周围物体；适用于所有立体格式的视频或游戏，对信号源无特殊要求；仅可由一人观看，具有良好的私密性；制造成本低廉，实现方式简单，利于市场推广。 

附图说明

附图1是本实用新型显示器盒体的结构和光路示意图。 

附图2是本实用新型的支架的两种使用方式示意图。 

图中示意元素及编号： 高清显示器1、前镀膜反射镜2、显示器镜像3、凸透镜4、人眼的前后极限位置5、显示器盒体6、支架臂7、固定底座8、支架夹9。 

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案进行进一步具体的说明： 

实施例： 

近眼虚拟显示器由显示器盒体6和支架组成。 

如图1，显示器盒体6内包含左右两眼的两条独立的光路系统。单条光路由7寸左右的高清显示器1、前镀膜反射镜2、凸透镜4组成。高清显示器显示出镜像画面，经过45°放置的前镀膜反射镜2反射一次后，在人眼前方形成了显示器镜像3，由于显示器镜像3距离人眼距离仍然太近，使得人眼无法对其成像，经过凸透镜4的折射屈光以后，形成了一个距离较远的虚像，从而使人眼较舒适地观看。