本實(shí)用新型涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種使用了該顯示裝置實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和/或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的頭戴式設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前VR設(shè)備和AR設(shè)備迅速發(fā)展，功能越來越完善，已經(jīng)有趨勢(shì)能取代智能手機(jī)逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡难b備。但是現(xiàn)有的VR設(shè)備及AR設(shè)備均或多或少存在一些缺陷，例如體積龐大就是一個(gè)明顯的問題，這將造成人們使用上的各種不便。

以VR為例，現(xiàn)有的頭盔式VR眼鏡外觀上均呈一個(gè)略微有弧度的盒狀體，其內(nèi)放置著顯示屏以及將顯示屏內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行放大的透鏡或透鏡組，如圖1所示，市面上常見的沉浸式頭盔VR眼鏡，圖中尺寸大小固定的顯示屏2要在人眼3前得到像屏1那樣大小的像，就需要圖中那樣大小的凸透鏡4，若要得到更大的視角必須加大凸透鏡4的外徑，這樣一來同時(shí)也勢(shì)必會(huì)引起像距增大，這樣就造成了市面上頭盔VR眼鏡體積龐大臃腫、使用受限的缺點(diǎn)。而且為了將顯示屏的內(nèi)容放大至理想的倍數(shù)，也有可能需要采用透鏡組，將多個(gè)具有放大效果的凸透鏡沿光軸依次排列來實(shí)現(xiàn)，這將使得透鏡組的焦距較長，這會(huì)使得VR眼鏡從人眼處向眼前伸出很長一段距離，外觀美觀程度難以讓人接受，且有出行上街的限制等缺陷。

此外，這種VR眼鏡也只能提供虛擬畫面，無法實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提出一種顯示裝置，包括至少一組顯示器以及將所述顯示器的畫面進(jìn)行放大的復(fù)合鏡片，該復(fù)合鏡片包括依次設(shè)置的凸透鏡和具有凹面的反射膜。所述凸透鏡將所述畫面進(jìn)行第一次放大后，由所述反射膜的凹面進(jìn)行第二次放大并反射給所述凸透鏡進(jìn)行第三次放大。

在一本實(shí)施例中，若反射膜采用的是全反射膜，所述凸透鏡遠(yuǎn)離所述顯示器的光學(xué)面為凸面，全反射膜可以鍍于所述凸面上，形成了相對(duì)于顯示器的凹面，這樣的顯示裝置適用于VR設(shè)備中。

在另一實(shí)施例中，所述反射膜也可以為半透半反射膜，所述半透半反射膜遠(yuǎn)離所述顯示器的一側(cè)設(shè)有用于中和所述凸透鏡放大倍數(shù)的凹透鏡，所述凹透鏡的凹面朝向所述顯示器。在該實(shí)施例中，半透半反射膜既可以鍍?cè)谕雇哥R遠(yuǎn)離顯示器一側(cè)的凸面上，也可以鍍于凹透鏡朝向顯示器的凹面上。該實(shí)施例即可以反射光路又可以透視，因此同時(shí)適用于VR產(chǎn)品和AR產(chǎn)品，屬于較優(yōu)實(shí)施例。

在該實(shí)施例中，凸透鏡和凹透鏡又有多種不同變形，一種是所述凸透鏡和凹透鏡的相對(duì)的光學(xué)面完全貼合，且所述凸透鏡的正焦距的絕對(duì)值等于凹透鏡的負(fù)焦距的絕對(duì)值。兩個(gè)透鏡對(duì)于所觀察的外景光線的發(fā)散和匯聚作用互相抵消，具有正常視力的觀察者可透過所述光學(xué)系統(tǒng)正常觀察外景。另一種是所述凸透鏡和凹透鏡的相對(duì)的光學(xué)面部分貼合，且所述凸透鏡的正焦距的絕對(duì)值大于或小于凹透鏡的負(fù)焦距的絕對(duì)值，使兩個(gè)透鏡的組合對(duì)于所觀察的外景產(chǎn)生相當(dāng)于遠(yuǎn)視鏡片或近視鏡片的效果，適合患有遠(yuǎn)視或近視的觀察者觀察外景使用。

本技術(shù)方案中，所述顯示器的畫面由與所述顯示器有線或無線連接的主機(jī)提供，所述主機(jī)具有可運(yùn)行應(yīng)用程序的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。所述顯示器為透明顯示器。

本實(shí)用新型還提出了采用上述顯示裝置制成的頭戴式設(shè)備，所述頭戴式設(shè)備包括一眼鏡架，所述顯示裝置的顯示器及復(fù)合鏡片均設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)復(fù)合鏡片分別固定在眼鏡架的鏡框中，兩個(gè)顯示器固定在所述鏡框與人眼之間。

本實(shí)用新型的成像放大原理不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且可大大縮短焦距、對(duì)圖像在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大限度的放大。同時(shí)可增強(qiáng)圖像的品質(zhì)和亮度。同時(shí)因?yàn)楸緦?shí)用新型的復(fù)合鏡片具有體積小、厚度薄、縮放比例大、短焦距等眾多優(yōu)點(diǎn)，通過復(fù)合鏡片替代頭盔式VR眼鏡里的凸透鏡就能克服其體積龐大的劣勢(shì)。再把該復(fù)合鏡片延伸應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪械难坨R上就能升級(jí)為一款新型的穿戴式設(shè)備，例如智能眼鏡，在外側(cè)遮住鏡面就是一款精華版的VR眼鏡，可實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)；如果不遮住鏡片而令人眼可以看到外景，實(shí)現(xiàn)外景與顯示器信息在人眼視場(chǎng)的疊加，則成為一款A(yù)R眼鏡，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；把顯示器關(guān)掉又是一款普通的太陽墨鏡，使得智能眼鏡具有的集合強(qiáng)大功能和輕巧便攜于一體的特性，這是市面上類似產(chǎn)品從未有過的。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的成像原理圖。

圖3為本實(shí)用新型的頭戴式設(shè)備一實(shí)施例的立體圖。

具體實(shí)施方式

下面通過多個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。

第一實(shí)施例

該實(shí)施例中，顯示裝置包括至少一組顯示器和復(fù)合鏡片。復(fù)合鏡片包括依次設(shè)置在顯示器一側(cè)的凸透鏡和反射膜，凸透鏡遠(yuǎn)離顯示器一側(cè)的光學(xué)面為凸面，反射膜鍍于該凸面上，形成一個(gè)凹面。

具體的放大成像原理在于，凸透鏡相對(duì)于顯示器具有正的焦距，可將顯示器的畫面發(fā)出的光線進(jìn)行第一次匯聚；然后凸透鏡的凸面相對(duì)于顯示器來說其實(shí)就是一個(gè)凹面，其上面還鍍著反射膜，因此相對(duì)于顯示器成為一個(gè)凹面鏡，可將顯示器發(fā)出的光線朝人眼方向反射回去的同時(shí)進(jìn)行第二次匯聚，然后，光線將第二次通過凸透鏡進(jìn)行光線的第三次匯聚，最終為人眼所觀察到。這個(gè)經(jīng)過三次光線匯聚的光學(xué)系統(tǒng)在光路上等效于一個(gè)具有更大曲率的單一凹面鏡，但避免了過于突兀的外觀，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大通光孔徑和短焦距，這樣就實(shí)現(xiàn)了大的觀察視角。因此，該實(shí)施例十分適用于VR產(chǎn)品，可以大大減小現(xiàn)有的VR產(chǎn)品的厚度，使其朝著輕薄化發(fā)展。

第二實(shí)施例

如圖2所示，本實(shí)用新型顯示裝置的另一較佳實(shí)施例，也包括至少一組：顯示器2和復(fù)合鏡片4。復(fù)合鏡片相對(duì)于顯示器的畫面具有放大功能，可以將顯示器顯示的畫面在人眼3前進(jìn)行放大形成像1。

在該實(shí)施例中，復(fù)合鏡片自顯示器的一側(cè)朝向遠(yuǎn)離顯示器的方向依次設(shè)置了一個(gè)凸透鏡41和一個(gè)凹透鏡42，凹透鏡42的凹面朝向顯示器2，反射膜采用的是半透半反射膜，并且設(shè)置在凸透鏡41和凹面鏡42之間。半透半反射膜既可以固定在凸透鏡的遠(yuǎn)離顯示器一側(cè)的凸面上也可以固定在凹透鏡的凹面上。半透半反射膜具體的可以采用增反膜，也可以采用厚度為納米級(jí)的薄金屬反射膜。

第二實(shí)施例的光學(xué)成像原理與第一實(shí)施例大致相同，凸透鏡相對(duì)于顯示器具有正的焦距，可將顯示器發(fā)出的光線進(jìn)行第一次匯聚；半透半反射膜無論是位于凸透鏡的凸面上還是位于凹透鏡的凹面上，均會(huì)在凸透鏡遠(yuǎn)離顯示器的一側(cè)形成一個(gè)相對(duì)于顯示器的凹面鏡，并將顯示器發(fā)出的光線朝人眼方向反射回去，同時(shí)進(jìn)行第二次匯聚，匯聚后的光線將會(huì)再次通過凸透鏡進(jìn)行第三次匯聚，最終為人眼所觀察到。這個(gè)經(jīng)過三次光線匯聚的光學(xué)系統(tǒng)在光路上等效于一個(gè)具有更大曲率的單一凹面鏡，但避免了過于突兀的外觀，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了大通光孔徑和短焦距，這樣就實(shí)現(xiàn)了大的觀察視角。另一方面，外景發(fā)出的光線先經(jīng)過凹透鏡進(jìn)行一定程度的發(fā)散，然后穿過半透半反射膜后馬上被凸透鏡進(jìn)行大致是同等程度的匯聚，然后為人眼接收，因此該復(fù)合鏡片可以實(shí)現(xiàn)人眼對(duì)外景的直接觀察，人的視野中將同時(shí)出現(xiàn)外景和顯示器畫面，因此該顯示裝置可以實(shí)現(xiàn)普通眼鏡形態(tài)下的大視角虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）或混合現(xiàn)實(shí)（MR）功能。

在該實(shí)施例當(dāng)中，凸透鏡和凹透鏡之間的具體結(jié)構(gòu)可以有多種實(shí)施例。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，凸透鏡41和凹透鏡42相對(duì)的兩個(gè)光學(xué)面完全貼合，且外徑差不多一致，凸透鏡的正焦距的絕對(duì)值等于凹透鏡的負(fù)焦距的絕對(duì)值，兩個(gè)透鏡對(duì)于所觀察的外景光線的發(fā)散和匯聚作用互相抵消，使得復(fù)合鏡片為度數(shù)為0的平光鏡，從外觀上看，復(fù)合鏡片4與普通的墨鏡鏡片一樣，可以適用于視力正常的用戶。

在另一個(gè)實(shí)施例中，凸透鏡的正焦距的絕對(duì)值可以大于或小于凹透鏡的負(fù)焦距的絕對(duì)值，這樣它們的曲率半徑不一致，凸透鏡和凹透鏡的相對(duì)的光學(xué)面只有部分可以貼合，兩個(gè)透鏡相互組合形成的復(fù)合鏡片對(duì)于所觀察的外景產(chǎn)生相當(dāng)于遠(yuǎn)視鏡片或近視鏡片的效果，適合患有遠(yuǎn)視或近視的觀察者觀察外景使用。

在上述兩個(gè)實(shí)施例當(dāng)中，反射膜可以只鍍需要進(jìn)行反射的部分，也可以鍍滿整個(gè)鏡片的一個(gè)光學(xué)面，為了在本實(shí)施例中，但是為了整體美觀，較優(yōu)的是鍍滿整個(gè)光學(xué)面。

上述兩個(gè)實(shí)施例中，顯示器2與一主機(jī)進(jìn)行無線或無線的方式進(jìn)行連接（圖中未示出），通過主機(jī)提供相應(yīng)的畫面，該主機(jī)具有可運(yùn)行應(yīng)用程序的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，譬如計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、微型電腦等等。顯示器2可以采用透明顯示器，放置于人眼的正前方，讓人眼視線穿過，以實(shí)現(xiàn)最大視角，也可以采用普通的不透明微型顯示器，放置于人眼下方。

采用與本實(shí)用新型的復(fù)合鏡片同樣大小且曲率相同的透鏡時(shí)，假設(shè)其放大倍數(shù)為2倍，應(yīng)用至具體的智能頭戴式設(shè)備中時(shí)，只能放大2倍。而本實(shí)用新型的復(fù)合鏡片的放大倍數(shù)則變?yōu)?×2×2等于約為8倍。提供給人眼接收的像屏也大大增加，其視覺感受不言而喻。同時(shí)因?yàn)閺?fù)合鏡片等效于三個(gè)凸透鏡的效果疊加，根據(jù)透鏡成像原理公式，復(fù)合鏡片的成像焦距也相應(yīng)減小，這樣為后續(xù)其延伸的穿戴式設(shè)備奠定了基礎(chǔ)，有利于智能穿戴式設(shè)備減小體積。

圖3是本實(shí)用新型的顯示裝置具體應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，本實(shí)用新型保護(hù)采用上述顯示裝置作為一個(gè)部件的頭戴式設(shè)備，具體的該頭戴式設(shè)備是一種智能眼鏡，包括一個(gè)眼鏡架，顯示裝置的顯示器及復(fù)合鏡片均設(shè)有兩個(gè)，兩個(gè)復(fù)合鏡片4分別固定在眼鏡架的鏡框中，兩個(gè)顯示器2固定在鏡框與人眼之間，通過一些固定裝置與眼鏡框固定，盡量隱藏在復(fù)合鏡片后，使得智能眼鏡看起來與普通墨鏡差不多。

以第二實(shí)施例為例，人們戴上這款智能眼鏡后，顯示器2中的畫面經(jīng)過復(fù)合鏡片在人眼3的前方形成一個(gè)巨大的像1，人們用擋板擋住復(fù)合鏡片4前方時(shí)，該智能眼鏡就是一款體積小、輕便且功能增強(qiáng)型的VR眼鏡產(chǎn)品。因該復(fù)合鏡片具有短焦距的特點(diǎn)，微型的顯示器完全可置于鏡片與人臉的空隙之間又不影響成像、不影響人的正常視角，當(dāng)人們不需要VR功能時(shí)，只需關(guān)閉顯示器即可。智能眼鏡又可以充當(dāng)普通的墨鏡。所以使智能眼鏡成為一款集AR和VR功能之大成的混合現(xiàn)實(shí)（MR）產(chǎn)品。

以上具體實(shí)施例僅用以舉例說明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的構(gòu)思下可以做出多種變形和變化，這些變形和變化均包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。