一种附带有集成视频信号源的自由视野双目显示装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:一种附带有集成视频信号源的自由视野双目显示装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种附带有集成视频信号源的头盔式双目影像显示装置。
背景技术
在艺术领域,头盔式显示器(HMD)是众所周知的。大多数的这种设备都是将虚拟影像呈现在眼前的视野中央。然而,这也阻碍了阅读和扰乱移动使用。为了尽量避免这种缺陷,单眼的方案已经被提出了,即只在一只眼睛的前方有一个显示模块或元件。这种方案有着缺陷,当一只眼睛在看着虚拟影像,另一只眼睛在同一方向上看着周围的环境,会引起双目间的干扰。还存在着其它的设备,比如在眼前有一个半透明的光学元件,可以通过虚拟影像看到周围的环境。这种方案同样有着缺陷,即两种影像是叠加干扰的。经过对上述问题的改进,市面上大多数的双目设备(例如Vuzix iffear AV920, ezVision Gl视频眼镜,IcuitiDV920,MyVu个人媒体观众,ITG Vidix,Mobintech个人展示眼镜,深圳w·骑士 RD-E202等)包括在渺茫的情况下的影像显示模块在眼睛的水平,下面,上面都可以看到周围的环境。这种渺茫的情况下,就观察来讲,遮住视野的部分是非常重要的,甚至是全部视野。另一个问题是大多数已知的HMD连接到视频源,比如便携式视频播放器或微型电脑,通过一条数据线,不是一种紧凑的设计,因为一个单独的影像资源要进行,线就需要被连接,用过之后,线就需要打包收好。为了提供一种不带线的紧凑设计,影像资源,例如一台电脑,同样需要集成到HMD内。如果这些工具被放在一个架子内放在眼睛前面,视野阻塞的问题将会继续留存,甚至更高。如果把所述的这些设备放在一个类似于眼镜的杆上,这个杆会很厚且不易弯曲,线需要穿过铰链杆,带来线断的风险。此外,如此的一个设备很难使戴眼镜的人同时佩 戴。

发明内容
依据本发明的想法,通过把设备的影像生成元件放在眼前来实现上述目标,并且桥接元件是用眼睛看不到的。为此,视频信号源被放置在视线上的一个水平的类似于太阳镜的架子内,在眼眉或前额的位置上,然而影像显示模块被放置在处于视线下的横向控制台的底部的两端。横向控制台与类似于太阳镜的架子通过一条狭窄的桥接元件连接延伸至头部前面,两眼之间,所述桥接元件还有个支座靠在鼻梁上,与横向控制台形成了一个整体。在桥接元件内有电线。所述影像显示模块包括一个放射型或透视型的微型显示模部分,类似于可能包括任何一种已知的解决方案的光学防大系统,例如放大镜,反折射学系统,棱镜曲面等。根据本发明的进一步想法,光反折射学系统是众所周知的,包括一个光发射表面和一个光分布元素,只有沿着从显示屏延伸到瞳孔的光路时,可以用来为任何视力的使用者提供一个清晰的影像,其中有插入额外的球面及非球面校正表面,以减少影像生成错误。所述类似于太阳镜的架子可以被看做是一种为了外部观察者的边缘或者更具体的,其他有着同样的高度的用户只可以看到一条狭窄的边缘表面。所以,这个架子没有遮住头部,并且看起来很轻,并通风的,这对于人们把这种设备戴在头上来说是非常重要的。所述电线连接着显示器与视频信号源,但并未与横移动铰链相连接,从而消除电线断裂的风险。所视频信号源的所有元件包括微处理器,储存器,显示驱动,蓄电池,可选的接收器等,可能将其集成到所述类似于太阳镜架子的单一的集成电路内,致使其成为一款既小巧又廉价的产品。所述操作元件,例如按钮,可能会被安置在类似于太阳镜架子的表面上。当用大拇指托着类似于太阳镜架子的底部时,用食指或种植都能按下任何一个按钮,从而可以避免在按按钮时引起的视野上的影像跳跃,同样的还有其他类似好的方案。


本发明所述双目影像显示设备可以通过参考如下附图表示出来
图I是本发明所述双目影像显示设备的全视 图2是将图I所示设备戴在脑袋上的视图;
图3是图I所示设备的侧视图,展示了本发明设备的左眼影像显示模块的横截面;
图4是俯视的角度观看类似于太阳镜架子的装置,以说明按钮的位置。
具体实施例方式如图1,2,3所示,本发明的双目影像显示设备主要包括一对灵活的夹杆1,如图所示的类似于太阳镜架子2,桥接元件3,横向控制台4,两个影像显示模块5a,5b,放置在架子2内的视频信号源6和电线7,最好是箔线,其从视频信号源6经过桥接元件3和横向控制台4到达影像显示模块5a,5b内。优选的,杆I通过注射模塑法由软塑料制成,因此打开状态能发现它有如此的厚度与横截面,当夹到使用者的头8,使得该设备更牢固,当所述设备的重量向头部两边时,并不会施加过大的力量,从而减少了对压力敏感的鼻梁的负载。通常两杆I包括用在镜片上的铰链9。类似于太阳镜架子2包括视频信号源6,所述视频信号源6包括微处理器,实用电路元件,存储器,电源和微型驱动电路,所有这些部件被整合成一个的芯片,很随意地做一个射频接收机,例如蓝牙或者Wi-Fi连接电路,电视解调器,摄像机21,麦克风或任何其他元件。如图所示,所述类似于太阳镜架子2由两片薄薄的塑料注射模组成,其中上半面和两个杆I被铰链9连接成一个整体。桥接元件3从下半面的中间延伸到头8。在戴上时,所述桥接元件3形成了 I个坚硬的条纹状块,贴着头8,因此两眼视野16只覆盖到可以忽略的程度。电线7在桥接元件3内,例如,在其注射模体内,铺着箔线。桥接元件3的下端有一个与鼻梁形状相应的弧形表面,或者它通过一个垫块19附着在鼻梁上。所述横向控制台4连接着桥接元件3的下部(背对头8的一边),为了稳定,于是形成了一块。所述横向控制台4位于使用者的视线水平17下,提供了自由的开阔视野。所述两个影像显示模块5a,5b被固定在横向控制台4底部的两端。电线7在位于桥接元件3与影像显示模块5a,5b之间的横向控制台4的注射模块体内。如图3所示,显示器10,比如微型显示器及其相关放大影像的元件放置在所述影像显示模块5a,5b内。代替了那种普遍的由一个简单的凹镜子和一个半透明的镜子组成的组合,通过本发明的附图可知,新方案提供了一种高iro范围的方法被优先考虑使用。沿着光线从显示器10扩展到瞳孔11,光束12从显示器10发射,到达分光镜板形成90度角,穿过凹凸透镜14的第一球型或非球型表面,然后从应用在凹凸透镜14的第二凸面的球型或非球型的表面反射出去。反射后,穿过所述第一表面和所述分光镜板13,继续穿过矫正透镜15的两个球型或非球型的表面。沿着这个路径,光束5次到达球型或非球型的表面,所述表面通过电脑设计程序的充分利用,以便眼运动盒(瞳孔观看一个不受干扰生成错误的影像的运动范围)覆盖年长十年的人口的至少95%的统计范围(59到71毫米)。一个垂直扩展的眼睛运动盒提供甚至是自由的视野,然而,是被避免的,并且由于不同用户鼻梁的高度,应该允许影像显示模块5a,5b的垂直调整,以方便他们在眼前的不同位置,通过所述垫块19的调整或更换即可解决。图4所示为本发明的优选实施例的工作元件。本发明采用四个按钮20,尤其是按下其中任意一个或长或短的时间,或者组合按,所述视频信号源6都能被简单的控制,其适合连续的记忆内容,例如书页,图片以及视频剪辑。当一个有实质性的能力的存储器(秩序的字节)被使用时,视频剪辑甚至是电影都能被存储在其中。最少按钮的设计使它们具有容易上手的优势,此后的装备的操作也会是简单的。由于它的操作元件,所述设备成为了一个独立的电子消费者和信息技术设备,并当用户使用时,例如在上学或者上班乘公交的路上 的I到2个小时,它便可一个虚拟的电子书或一对电影眼镜,允许使用者通过阅读、学习或娱乐来打发时间。如果所述设备被当作是一个功能齐全的个人电脑,完整的编码键盘是必不可少的。因此,当按下按钮或触摸屏的特殊区域被触摸时,私人智能手机(可编程触摸屏手机)可能被改编通过特殊的软件工具,通过一个无线电频率互连传输按钮的感应或触摸区域的代码到所述架子2中的整合接收者内,从而允许控制微处理器。通过绘出智能手机触摸屏上的手指,就像触摸板上的手指,指针会在虚拟影像上移动或可以在上面点击允许用户操作的文件来编辑文本或使用菜单系统。接收者的使用同样允许当假使不满意小尺寸的智能手机(基于口袋的大小顶多IOcm的对角线尺寸)时,影像也可表述为远程虚拟影像,例如邮件,网页,视频,游戏,数字电视广播或下载的电影,在大屏的,高分辨率头盔设备的显示器上显示。此外,软件适用于把应该在手机上执行的影像通过广播电台及时地传输给所述头盔设备的接收者。如图I所示,微型摄像机21也在架子2内,集合在芯片内包括进一步提高所述设备功能的所述微处理器。当一个标准尺寸的二维模式放置在所述微型摄像机21的视野范围内(例如,在桌子的表面的高处),微处理器使用高速影像处理软件的模式是被认可的,所述摄像机的空间位置与方向能通过所述模式来确定,存储器内的三维影像能用实际的摄像机方向来显示。因此3D模式的可以360度全方位的在周围显示。如此的应用有着很大的重要性,尤其在工业设计,建筑规划和工程计划领域。进一步的应用包括通过空间替代把躺在手术台上的病人,以3D模式的影像来反应来自图层以前记录的通过任何医疗影像生成的方法得到的影像(CT,PET, MRI),使外科医生从虚拟影像病人上“透视”病人的身体。通过使用这种方法,病人的血管系统,骨骼系统和内脏结构等都能被看到,病理疾病的位置都能被很容易的发现。在先进的腹腔镜、内镜操作上,能促进理想渗透点的促进决定,并且在组织标本上,它也促进着活检的指向。由于设备是无线的,在手术室中不会妨碍外科手术的进行,由于它的视野开阔,医生不会被阻碍周围的环境。除了 3D模式外,存储器也会存储病人完整的病例,并且在架子2内的控制单元能够维持与医院电脑信息系统的连续无线连接,并且当架子2内放置麦克风时,同样可以通过声控显示医生关注的所有的真实信息(心电图或其他生活机能的信号)。所述设备进一步包括耳机,其中声音讯号通过无线从包括音频信号源的架子2的连接器传达到耳朵。所述设备也适用于显示3D影像。因此,某种意义上来说,通过双目16的不同视角在两边的影像显示模块5a,5b上显示不同的影像。本发明的双目影像显示设备并不仅于上述优选的实施例,其它相关类似的实施例也包括在本发明所保护的范围内。权利要求
1.一种附带有集成视频信号源的双目显示装置,其特点在该装置包括 -架子(2)位于视线水平(17)上方,在与眉毛水平或在额头前; -横向控制台(4)位于视线水平(17)下方; -两个影像显示模块(5a, 5b)被固定在所述横向控制台(4); -桥接元件(3)适应的牢牢连接所述架子(2)的底部中心到所述横向控制台(4)的中心;所述桥接元件在两眼(16)中间,倚靠并延伸至前额(8)的下部,它的下面刚好到鼻梁; -视频信号源(6)在架子(2)内; -电线(7)从视频信号源(6)经过桥接元件(3)和横向控制台(4)到达显示器(10),安置在影像显示模块(5a,5b)内; -一对灵活的夹杆(I),目的是将所述设备固定在头部两端。
2.如权利要求I所述的装置,所述视频信号源(6)包括处理器,存储器,电源,微型驱动电路,供电器,电子工作元件和连接器。
3.如权利要求I或2所述的装置,所述视频信号源(6)还包括射频接收器,红外接收器,摄像机(21),麦克风,蓄电池充电器电路,声频电路,电视调谐器,GPS模块和GSM模块。
4.如权利要求3所述的装置,所述架子(2)包括耳机连接器,USB接口,串行端口,记忆卡座,充电器插头和红外端口。
5.如权利要求4所述的装置,所述架子(2)是一种平直的类似于太阳镜框架的形状。
6.如权利要求5所述的装置,工作元件被做成按钮(20)形状放在类似于太阳镜框架的架子(2)表面。
7.如权利要求6所述的装置,桥接元件(3)包括一个突出部分(19)。
8.如权利要求7所述的装置,所述影像显示模块(5a,5b)包括一个弯月形透镜(14),所述弯月形透镜有一个球形或非球形的表面,在凸面有着一层保护层。
9.如权利要求8所述的装置,所述影像显示模块(5a,5b)的光传输口中紧邻瞳孔(11)的那面包括一个有着球形或非球形的表面的矫正透镜(15)。
全文摘要
本发明涉及一种附带有集成视频信号源的双目显示装置,该装置包括架子(2)位于视线水平(17)上方,在与眉毛水平或在额头前;横向控制台(4)位于视线水平(17)下方;两个影像显示模块(5a,5b)被固定在所述横向控制台(4);桥接元件(3)适应的牢牢连接所述架子(2)的底部中心到所述横向控制台(4)的中心;所述桥接元件(3)在两眼(16)中间,倚靠并延伸至前额(8)的下部,它的下面刚好到鼻梁;视频信号源(6)在架子(2)内;电线(7)从视频信号源(6)经过桥接元件(3)和横向控制台(4)到达显示器(10),安置在影像显示模块(5a,5b)内;一对灵活的夹杆(1),目的是将所述设备固定在头部两端。
文档编号G02B27/01GK102741727SQ201080050125
公开日2012年10月17日 申请日期2010年11月4日 优先权日2009年11月5日
发明者拉兹罗·霍拉克斯基 申请人:山多尔·劳伦克兹, 拉兹罗·霍拉克斯基

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