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1、(10)申请公布号 CN 103018907 A (43)申请公布日 2013.04.03 CN 103018907 A *CN103018907A* (21)申请号 201210555486.6 (22)申请日 2012.12.19 G02B 27/01(2006.01) G02B 27/00(2006.01) (71)申请人 虢登科 地址 523000 广东省东莞市长安镇宵边大道 南 16 号 (72)发明人 虢登科 (74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人 张艳美 郝传鑫 (54) 发明名称 显示方法及头戴显示器 (57) 摘要 本发明公开一种影像设备技术领域的。
2、头戴显 示器， 包括显示元件、 用于放大所述显示元件的光 学元件以及头部固定装置， 所述显示元件、 光学元 件设置在头部固定装置上， 所述光学元件的周边 放大倍率大于中心放大倍率， 所述显示元件连接 有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸 变的图像处理模块 ； 通过提高所述光学元件周边 放大倍率来扩大视场范围， 维持光学元件中心区 域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨 率 ； 且为了校正光学元件因为周边放大倍率比中 心放大倍率大而导致的畸变 , 通过图像处理模块 对图像进行反畸变预处理后， 抵消了光学元件的 畸变， 使得眼睛看到的图像是正常的图像。 本发明 还公开一种显示方法。 (5。
3、1)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种头戴显示器， 包括显示元件、 用于放大所述显示元件的光学元件以及头部固定 装置， 所述显示元件、 光学元件设置在头部固定装置上， 其特征在于 ： 所述光学元件的周边 放大倍率大于中心放大倍率， 所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元 件的畸变的图像处理模块。 2. 如权利要求 1 所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述头部固定装置设有能检测使用 者头部的位置或运动趋势的头部运。
4、动跟踪模块， 头部运动跟踪模块与显示元件连接。 3. 如权利要求 1 所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述光学元件为离轴光学结构。 4. 如权利要求 1 3 任意一项所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述光学元件具有半 透半反射凹面镜。 5. 如权利要求 4 所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述半透半反射凹面镜背面设有通 过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调光层。 6. 如权利要求 1 3 任意一项所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述光学元件具有全 反射凹面镜。 7. 如权利要求 1 所述的头戴显示器， 其特征在于 ： 所述头戴显示器设有存有虚拟播放 场景数据的存储模块。
5、。 8. 如权利要求 1 所述的显示方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： A、 将待显示的图像先经过反畸变预处理 ； B、 通过显示元件将经过反畸变预处理后的图像以光的形式发出 ； C、 光经过光学元件后形成放大图像 ； 其中， 光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率。 9. 如权利要求 8 所述的显示方法， 其特征在于 ： 所述光学元件为离轴光学结构， 所述光 学元件具有半透半反射凹面镜， 所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面 镜对环境光的透过率的液晶调光层。 10. 如权利要求 8 所述的显示方法， 其特征在于 ： 所述光学元件为离轴光学结构， 所述 光学元件具有全反射凹面。
6、镜。 权 利 要 求 书 CN 103018907 A 2 1/4 页 3 显示方法及头戴显示器 技术领域 0001 本发明涉及影像设备技术领域， 尤其涉及一种头戴显示器。 背景技术 0002 头戴显示器 (Head-Mounted Display,HMD) 有两个重要的性能参数 ： 视场范围和 显示分辨率 （清晰度） ， 现有的产品很难同时做到大视场范围和高显示分辨率， 主要是现有 的产品力争做到中心显示分辨率与周边显示分辨率都要好， 在这个前提下要同时做到大视 场很困难， 因为这对显示元件的总像素和光学系统设计加工有很高的要求， 且总像素高对 图像处理单元处理的要求也很高。 发明内容 00。
7、03 本发明的目的在于提供一种具有大视场范围和中心视场具高分辨率的头戴显示 器。 0004 本发明的目的在于提供一种显示方法， 其具有大视场范围和中心视场具高分辨 率。 0005 为实现上述目的， 本发明的技术方案为提供一种头戴显示器， 包括显示元件、 用于 放大所述显示元件的光学元件以及头部固定装置， 所述显示元件、 光学元件设置在头部固 定装置上， 所述光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率， 所述显示元件连接有对图像 进行反畸变预处理来抵消光学元件的畸变的图像处理模块 ； 通过提高所述光学元件周边放 大倍率来扩大视场范围， 维持光学元件中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的 分辨率。
8、 ； 且为了校正光学元件因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变 , 通过图 像处理模块对图像进行反畸变预处理后， 抵消了光学元件的畸变， 使得眼睛看到的图像是 正常的图像。 0006 较佳地， 所述头部固定装置设有能检测使用者头部的位置或运动趋势的头部运动 跟踪模块， 头部运动跟踪模块与显示元件连接 ； 根据头部运动信息显示元件显示相应的图 像 , 使用者通过移动头部可以看到更大视场的图像， 使用灵活。 0007 较佳地， 所述光学元件为离轴光学结构。 0008 较佳地， 所述光学元件具有半透半反射凹面镜。 0009 较佳地， 所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光。
9、的 透过率的液晶调光层。 0010 较佳地， 所述光学元件具有全反射凹面镜。 0011 较佳地， 所述头戴显示器设有存有虚拟播放场景数据的存储模块。 0012 本发明还提供一种显示方法， 包括以下步骤 ： 0013 A、 将待显示的图像先经过反畸变预处理 ； 0014 B、 通过显示元件将经过反畸变预处理后的图像以光的形式发出 ； 0015 C、 光经过光学元件后放大图像 ； 说 明 书 CN 103018907 A 3 2/4 页 4 0016 其中， 光学元件的周边放大倍率大于中心放大倍率。 0017 较佳地， ： 所述光学元件为离轴光学结构， 所述光学元件具有半透半反射凹面镜， 所述半透。
10、半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调 光层。 0018 较佳地， 所述光学元件为离轴光学结构， 所述光学元件具有全反射凹面镜。 0019 与现有技术相比， 本发明包括显示元件、 用于放大所述显示元件的光学元件以及 头部固定装置， 所述显示元件、 光学元件设置在头部固定装置上， 所述光学元件的周边放大 倍率大于中心放大倍率， 所述显示元件连接有对图像进行反畸变预处理来抵消光学元件的 畸变的图像处理模块 ； 通过提高所述光学元件周边放大倍率来扩大视场范围， 维持光学元 件中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨率 ； 且为了校正光学元件因为周 边放大倍率比中。
11、心放大倍率大而导致的畸变 , 通过图像处理模块对图像进行反畸变预处 理后， 抵消了光学元件的畸变。同时， 仅通图像处理模块对图像进行反畸变预处理， 以及通 过将光学元件的周边大倍率大于中心放大倍率， 在扩大视场范围的同时又能使得中心区域 具有较高的分辨率， 一方面满足使用者的视觉享受， 另一方面降低了本发明的制作难度。 附图说明 0020 图 1 为本发明的原理图。 0021 图 2 为本发明光学元件为反射式的结构示意图。 0022 图 3 为本发明光学元件为折射式的结构示意图。 0023 图 4 为本发明光学元件为折反混合式的结构示意图。 0024 图 5 为本发明光学元件放大倍率分布的三种。
12、形式示意图。 0025 图 6 为本发明结构示意图。 0026 图 7 为本发明另一视角结构示意图。 具体实施方式 0027 下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步说明。 0028 请参照图17所示， 为本发明提供的头戴显示器， 包括显示元件1、 用于放大所述 显示元件1的光学元件2以及头部固定装置5， 所述头部固定装置5用于将头戴显示器固定 在头部合适的位置， 所述显示元件 1、 光学元件 2 设置在头部固定装置 5 上， 所述光学元件 2 的周边放大倍率大于中心放大倍率， 所述显示元件 1 连接有对图像进行反畸变预处理来抵 消光学元件2的畸变的图像处理模块3， 所述图像处理模块3设置在头。
13、部固定装置上， 当然， 所述图像处理模块 3 亦可设置于所述显示元件 1 上 ； 通过提高所述光学元件 2 周边放大倍 率来扩大视场范围， 维持光学元件 2 中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分 辨率 ； 且为了校正光学元件 2 因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变 , 通过图 像处理模块3对图像进行反畸变预处理后， 抵消了光学元件2的畸变， 使得眼睛看到的图像 是正常的图像 6。 0029 较佳地， 所述头部固定装置 5 设有能检测使用者头部的位置或运动趋势的头部运 动跟踪模块 4， 头部运动跟踪模块 4 与显示元件 1 连接 ； 根据头部运动信息显示元件 1 显示 相应的。
14、图像 , 使用者通过移动头部可以看到更大视场的图像， 使用灵活。所述头部运动跟 说 明 书 CN 103018907 A 4 3/4 页 5 踪模块 4 可以为惯性传感器、 电子陀螺仪或其它运动感应传感器， 利用头部运动跟踪模块 4 使显示画面可相对于外部环境静止， 使用者可以通过移动头部来转移视野范围， 使用者通 过移动头部可以观看很大视场的画面， 通过移动头部可以实现用较低像素的显示元件 1 观 看高像素的影片如 IMAX 影片。 0030 较佳地， 所述光学元件 2 为离轴光学结构。较佳地， 所述光学元件 2 具有全反射凹 面镜， 通过调整全反射凹面镜中心和周边的曲率来实现光学元件 2 。
15、的周边放大倍率大于中 心放大倍率。当然， 所述光学元件 2 亦可具有半透半反射凹面镜， 较佳地， 所述半透半反射 凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶调光层 （图未示） 。 0031 本发明实现光学元件 2 周边放大倍率大中心放大倍率小的具体方式有 ： 对于反射 式光学系统， 通过调整反射镜中心和周边的曲率来实现 ； 对于折射式光学系统， 通过调整透 镜的表面曲率来实现 ； 如果是折反混合式光学系统， 可以通过以上两种方式或者其中任一 种方式来实现 ； 本发明光学系统不限于以上三种方式， 任何现有光学技术能够实现且具有 中心放大倍率小于周边放大倍率这一成像特征的光学系统。
16、均属于本发明的保护范围。 0032 本发明可以是单目显示也可以是双目立体显示。 0033 较佳地， 本发明设有存储模块 （图未示） ， 所述存储模块中存有虚拟播放场景数据。 该存有虚拟播放场景数据的存储模块与显示元件连接 1。即显示元件 1 除了显示输入片源 的视频内容， 还可在片源的视频内容周边显示一个附加的虚拟播放场景， 此播放场景可以 是影剧院或野外等场景， 有多个场景模式可供选择 ； 此虚拟的播放场景可以显示为 2D 的也 可以显示为 3D 的， 可以是静态的也可以是动态的 ； 利用头部运动跟踪模块 4， 此虚拟的播放 环境可随头部的移动变换视角。 0034 本发明还提供一种显示方法，。
17、 包括以下步骤 ： 0035 A、 将待显示的图像先经过反畸变预处理 ； B、 通过显示元件 1 将经过反畸变预处理 后的图像以光的形式发出 ； C、 光经过光学元件 2 放大后进入人眼形成放大图像 ； 其中， 光学 元件 2 的周边放大倍率大于中心放大倍率。本方法通过提高所述光学元件 2 周边放大倍率 来扩大视场范围， 维持光学元件 2 中心区域较低放大倍率以确保中心区域具有较高的分辨 率 ； 且为了校正光学元件 2 因为周边放大倍率比中心放大倍率大而导致的畸变 , 通过图像 处理模块3对图像进行反畸变预处理后， 抵消了光学元件2的畸变， 使得眼睛看到的图像是 正常的图像。 0036 较佳地。
18、， ： 所述光学元件 2 为离轴光学结构， 所述光学元件 2 具有半透半反射凹面 镜， 所述半透半反射凹面镜背面设有通过改变电压来调节凹面镜对环境光的透过率的液晶 调光层。 0037 较佳地， 所述光学元件 2 为离轴光学结构， 所述光学元件 2 具有全反射凹面镜。通 过调整全反射凹面镜中心和周边的曲率来实现光学元件 2 的周边放大倍率大于中心放大 倍率。 0038 较佳地， 所述显示元件1连接有存有虚拟播放场景数据的存储模块。 显示元件1除 了显示输入片源的视频内容， 还可在片源的视频内容周边显示一个附加的虚拟播放环境， 此播放环境可以是影剧院或野外等场景， 有多个场景模式可供选择 ； 此虚。
19、拟的播放环境可 以显示为2D的也可以显示为3D的， 可以是静态的也可以是动态的 ； 利用头部运动跟踪模块 4， 此虚拟的播放环境可随头部的移动变换视角。 说 明 书 CN 103018907 A 5 4/4 页 6 0039 以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已， 当然不能以此来限定本发明之权利 范围， 因此依本发明申请专利范围所作的等同变化， 仍属本发明所涵盖的范围。 说 明 书 CN 103018907 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103018907 A 7 2/4 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103018907 A 8 3/4 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103018907 A 9 4/4 页 10 图 7 说 明 书 附 图 CN 103018907 A 10 。