虚拟图像显示放大装置及显示装置的制作方法

1.本发明涉及虚拟图像显示放大装置及显示装置。


背景技术：

2.现有的3d虚拟头戴式装置通常采用三种技术：手机嵌入式技术、双屏显示屏技术和ar、mr显示技术。手机嵌入式技术是将手机置于眼睛正前方，佩戴的眼罩内放置放大镜片，该放大镜片贴近眼睛及手机屏幕，且手机播放的3d片源内容还需经过特殊处理，以符合观看视角，由于眼睛与手机屏幕距离很近，眼睛具有压迫感，影响观看体验。双屏显示技术则需要两个显示屏，两显示屏分别针对左右眼睛布置，佩戴的眼罩内也放置放大镜片，该放大镜片贴近显示屏，是在封闭环境下显示图像，主要应用于3d游戏内容，制造成本较高。ar、mr显示技术的产品平台主要为“眼镜式”架构。须用微型显示器及技术门槛较高的光学引擎、光学镜片，才能达到性能规格，量产技术还不成熟，制造成本高。


技术实现要素：

3.本发明提出一种虚拟图像显示放大装置及显示装置，能够在开放的环境里观看放大后的图像内容，眼睛无压迫感，且具有高质量的解析度、对比度和明亮度，使用灵活方便。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.虚拟图像显示放大装置，用于放大显示设备的图像，包括第一支架、第二支架、连接机构、托架、第一反射装置、第二反射装置和偏振光极化装置，第一、第二支架间隔布置，连接机构设置在第一、第二支架之间以调整两者之间的间隔，托架可转动地设置在第二支架端部，显示设备设置在托架上，偏振光极化装置紧贴显示设备屏幕设置，第一反射装置可转动地设置在第一支架端部，第二反射装置设置在第二支架上端，第一反射装置包括全反射或者半反半透的曲面镜面，使用时，显示设备相对第二反射装置30
°‑
60
°
倾斜，第一反射装置接收来自第二反射装置的光线，光线入射角相对曲面镜面主轴中心线的角度为5
°‑
45
°
，显示设备播放的图像源经偏振光极化装置后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置反射至第一反射装置，以对图像源进行放大。
6.进一步的，所述偏振光极化装置包括安装架、开设在安装架上的安装孔、设置在安装孔内的透明支撑件、以及平贴设置在透明支撑件上的p光偏振极化片和s光偏振极化片，安装架与托架之间设置有快速接头以使p光偏振极化片和s光偏振极化片紧贴显示设备屏幕，p光偏振极化片与s光偏振极化片以显示设备屏幕的光轴对称排列布置。
7.进一步的，所述偏振光极化装置包括设置在显示设备屏幕上的p光偏振极化片和s光偏振极化片，p光偏振极化片与s光偏振极化片以显示设备屏幕的光轴对称排列布置。
8.进一步的，所述显示设备光轴中心与第二反射装置光轴中心之间的距离为第一光程，所述第二反射装置光轴中心与第一反射装置光轴中心之间的距离为第二光程，第一、第二光程之和的范围为50mm-350mm，所述第一反射装置的曲率半径范围为100mm-700mm。
9.进一步的，还包括可戴于人头上的头戴支撑框架，所述第一、第二支架设置在头戴
支撑框架上，第一反射装置位于人眼前方。
10.进一步的，还包括设置在托架或者第二支架上的游戏手柄，所述显示设备与游戏手柄通信连接。
11.本发明还通过以下技术方案实现：
12.虚拟图像显示放大装置，用于放大显示设备的图像，包括第一支架、第二支架、连接机构、托架、第一反射装置和偏振光极化装置，第一、第二支架间隔布置，连接机构设置在第一、第二支架之间以调整两者之间的间隔，托架可转动地设置在第二支架端部，显示设备设置在托架上，偏振光极化装置紧贴显示设备屏幕设置，第一反射装置可转动地设置在第一支架端部，第一反射装置包括曲面镜面，使用时，托架垂直于第二支架设置，第一反射装置接收来自显示设备的光线，光线入射角相对曲面镜面主轴中心线的角度为5
°‑
45
°
，显示设备播放的图像源经偏振光极化装置后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第一反射装置反射，以对图像源进行放大。
13.本发明还通过以下技术方案实现：
14.虚拟图像显示放大装置，用于放大显示设备的图像，包括第一支架、第二支架、连接机构、第一反射装置、第二反射装置和偏振光极化装置，第一、第二支架间隔布置，连接机构设置在第一、第二支架之间以调整两者之间的间隔，显示设备设置在第二支架上，偏振光极化装置紧贴显示设备屏幕设置，第一、第二反射装置分别可转动地设置在第一、第二支架端部，第一反射装置包括曲面镜面，使用时，第二反射装置相对显示设备向内倾斜，且与水平线之间的夹角为30
°‑
60
°
，第一反射装置接收来自第二反射装置的光线，光线入射角相对曲面镜面主轴中心线的角度为5
°‑
45度，显示设备播放的图像源经偏振光极化装置后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置反射至第一反射装置，以对图像源进行放大。
15.本发明还通过以下技术方案实现：
16.虚拟图像显示放大装置，用于放大显示设备的图像，包括第一支架、托架、第一反射装置、第二反射装置和偏振光极化装置，托架和第一反射装置分别可转动地设置在第一支架两端，显示设备设置在托架上，偏振光极化装置紧贴显示设备屏幕设置，第二反射装置设置在第一支架上端，第一反射装置包括曲面镜面，使用时，显示设备相对第二反射装置30
°‑
60度倾斜，第一反射装置接收来自第二反射装置的光线，该光线入射角相对曲面镜面主轴中心线的角度为5
°‑
45
°
，显示设备播放的图像源经偏振光极化装置后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置反射至第一反射装置，以对图像源进行放大。
17.本发明还通过以下技术方案实现：
18.一种显示装置，包括如上任一所述的虚拟图像显示放大装置及固定设置在虚拟图像显示放大装置上的显示设备。
19.本发明具有如下有益效果：
20.1、显示设备播放的3d图像源经偏振光极化装置后，以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置反射至第一反射装置，即可将3d图像源放大，配合偏振光眼镜即可观看放大后的虚拟图像，无需对3d图像源做其他特殊处理，而因图像的放大是镜面图像显示效果，因此能够在开放的环境里观看图像内容，眼睛无压迫感，观看感受舒适，且具有高质量的解析度、对比度和明亮度，观看位置也可自由选择，进一步提升观看体验，因无需
将显示设备固定在眼睛前方，可选择将装置置于桌上或者手持装置，使用灵活方便；本发明的光路径为反射式，第一发射装置和第二发射装置为同光轴布置，从显示设备投射出光至放大图像由第二反射装置投向人眼，为闭路循环光路径，显示设备相对第二反射装置30
°‑
60
°
倾斜，能够屏蔽环境光线进入光路径，使得图像画质不受环境光干扰；本装置结构简单，成本低廉，性价比高；托架和第一反射装置均可转动，在收纳时，可将托架和第一反射装置相对第一、第二支架折叠，既能保护偏振光极化装置和第一反射装置等，又更便于装置的收纳。
21.2、本发明的第一、第二光程之和的范围为50mm-350mm，第一反射装置的曲率半径范围为100mm-700mm，可将显示设备图像的开口斜率对角尺寸放大到2-6倍之间，且结构小巧，携带方便。
22.3、本发明能够应用于vr、ar、mr设备，制造成本低，量产容易。
23.4、偏振光极化装置通过安装架可拆卸地设置在托架上，当偏振光极化装置设置在托架上时，可观看3d图像，当偏振光极化装置从托架上拆除时，则可观看2d图像，即能够同时兼容2d图像与3d图像，适用性更广。
附图说明
24.下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
25.图1为本发明实施例一的结构示意图。
26.图2为本发明实施例一中托架与安装架的结构示意图。
27.图3为本发明实施例一中托架与安装架的分解结构示意图。
28.图4为本发明实施例一中托架与安装架的另一角度的分解结构示意图。
29.图5为本实施例一的收纳状态图。
30.图6为本发明实施例二中p光偏振极化片和s光偏振极化片与显示设备的结构示意图。
31.图7为本发明实施例三的结构示意图。
32.图8为本发明实施例四的结构示意图。
33.图9为本发明实施例五的结构示意图。
34.图10为本发明实施例六的结构示意图。
35.图11为本发明实施例七的结构示意图。
36.其中，0、显示设备；1、第一支架；11、第一延伸部；2、第二支架；21、第二延伸部；3、连接机构；4、托架；41、基板；42、槽位；43、第一磁铁；44、第二磁铁；5、第一反射装置；51、曲面镜面主轴中心线；6、第二反射装置；7、偏振光极化装置；71、安装架；72、安装孔；73、透明支撑件；74、第三磁铁；75、p光偏振极化片；76、s光偏振极化片；8、头戴支撑框架；9、游戏手柄。
具体实施方式
37.实施例一：
38.如图1至图4所示，虚拟图像显示放大装置用于放大显示设备0的图像，该显示设备0可以是手机或者其他设备。放大装置包括第一支架1、第二支架2、连接机构3、托架4、第一
反射装置5、第二反射装置6和偏振光极化装置7，第一支架1、第二支架2间隔布置，连接机构3设置在第一支架1、第二支架2之间以调整两者之间的间隔，托架4可转动地设置在第二支架2端部，显示设备0设置在托架4上，偏振光极化装置7紧贴显示设备屏幕设置，偏振光极化装置7与显示设备屏幕之间不存在间隙，从而避免光在显示设备屏幕与偏振光极化装置7之间发生散射，并导致放大的图像存在暗带的情况，第一反射装置5可转动地设置在第一支架1端部，第二反射装置6设置在第二支架2上端，第一反射装置5包括曲面镜面，使用时，显示设备0相对于第二反射装置6 30
°‑
60
°
倾斜，第一反射装置5接收来自第二反射装置6的光线，该光线入射角相对曲面镜面主轴中心线51的角度a为5
°‑
45
°
，显示设备0播放的图像源经偏振光极化装置7后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置6反射至第一反射装置5，以对图像源进行放大。第一反射装置5可以是全反射或者半反半透的曲面镜面，这两种曲面镜面均是现有的，若采用半反半透的曲面镜面，那么在使用者在观看放大的虚拟图像的同时，还可以透过曲面镜面观看到前方视野内的事物，可以满足使用者的特别需求。
39.第一支架1为一横板，第二支架2为另一横板，连接机构3为设置在两横板之间的伸缩杆，更具体的，伸缩杆固定的一端设置在第二支架2上，可伸缩的一端则设置在第一支架1上。第一支架1端部设置有向上的第一延伸部11，第一反射装置5包括下端铰接设置在第一延伸部11上端的曲面镜面，托架4下端铰接设置在第二支架2端部，第二反射装置6包括设置在第二支架2上端的平面镜面。第二支架2与托架4之间、第一支架1与第一反射装置5之间均设置有转动限位机构，以避免托架4和第一反射装置5的转动超过限定角度，转动限位机构具体结构为现有技术。
40.在本实施例中，托架4包括下端铰接设置在第二支架2端部的基板41、设置在基板41上且上端具有开口以供显示设备0向下插入的槽位42、分别设置在槽位42底部和槽位42左右两侧的第一磁铁43和设置在基板41前端的第二磁铁44，位于槽位42底部的第一磁铁43顶端与槽位42底部位于同一平面，位于槽位42左右两侧的第一磁铁43顶端分别与槽位42两侧面位于同一平面，第二磁铁44顶端与基板41前端位于同一平面，显示设备0上设置有可被第一磁铁43吸附的吸附件。偏振光极化装置7包括安装架71、开设在安装架71上的安装孔72、设置在安装孔72内的透明支撑件73、设置在安装架71后端的第三磁铁74和平贴设置于透明支撑件73后端的p光偏振极化片75和s光偏振极化片76，p光偏振极化片75与s光偏振极化片76以显示设备屏幕的光轴对称排列布置，透明支撑件73可以是通过镀膜形成有空气涂层的玻璃片，p光偏振极化片75和s光偏振极化片76平贴于玻璃片上的结构为现有技术，玻璃片固定于安装孔72内的结构也为现有技术。第三磁铁74与第二磁铁44匹配，以使安装架71固定在基板41上，显示设备0设置在槽位42内后，其屏幕前端与基板41前端处于同一平面，p光偏振极化片75和s光偏振极化片76设置在玻璃片上后，其后端与安装架71后端处于同一平面，在第三磁铁74和第二磁铁44的作用下，p光偏振极化片75和s光偏振极化片76能够紧贴显示设备屏幕。在本实施例中，第三磁铁74和第二磁铁44即为快速接头，在其他实施例中，也可设置其他的快速接头结构。
41.显示设备0光轴中心a与第二反射装置6光轴中心b之间的距离为第一光程，第二反射装置6光轴中心b与第一反射装置5光轴中心c之间的距离为第二光程，通过伸缩杆调节第一支架1与第二支架2之间的距离，可改变第二光程的大小，从而改变图像的放大倍率，满足
使用者的不同需要，在本实施例中，第一、第二光程之和的范围为200mm，第一反射装置5的曲率半径范围为500mm。
42.如图5所示，需要收纳时，将托架4和第一反射装置5分别相对第二支架2和第一支架1转动至大致水平状态即可。
43.实施例二：
44.本实施例与实施一的区别在于：
45.实施例一中，p光偏振极化片75与s光偏振极化片76通过安装架布置，本实施例中，如图6所示，将p光偏振极化片75与s光偏振极化片76设置在显示设备屏幕上，即与显示设备屏幕为一体，要求p光偏振极化片75与s光偏振极化片76以显示设备的光轴对称。其中，光偏振极化片可以是波片或者波片，可根据显示设备屏幕的具体参数，选择合适的p光偏振极化片75和s光偏振极化片76。
46.实施例三：
47.如图7所示，虚拟图像显示放大装置用于放大显示设备0的图像，包括第一支架1、第二支架2、连接机构3、托架4、第一反射装置5和偏振光极化装置7，第一支架1、第二支架2间隔布置，且位于同一平面，连接机构3设置在第一支架1、第二支架2之间以调整两者之间的间隔，托架4可转动地设置在第二支架2端部，显示设备0设置在托架4上，偏振光极化装置7紧贴显示设备屏幕设置，偏振光极化装置7与显示设备屏幕之间不存在间隙，从而避免光在显示设备屏幕与偏振光极化装置7之间发生散射，并导致放大的图像存在暗带的情况，第一反射装置5可转动地设置在第一支架1端部，偏振光极化装置7与第一反射装置5同光轴布置，第一反射装置5包括曲面镜面，使用时，托架4垂直于第二支架2设置，第一反射装置5接收来自显示设备0的光线，该光线入射角相对曲面镜面主轴中心线51的角度a为5
°‑
45
°
，显示设备0播放的图像源经偏振光极化装置7后，以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第一反射装置5反射，以将图像源放大。
48.显示设备0光轴中心a与第一反射装置5光轴中心c之间的距离为第一光程，在本实施例中，第一光程的范围为150mm，第一反射装置5的曲率半径范围为400mm。
49.本实施例的第二支架2端部设置有第二延伸部21，托架4可转动地设置在第二延伸部21上。
50.本实施例的其他部件与实施例一相同，在此不再赘述。
51.实施例四：
52.如图8所示，虚拟图像显示放大装置包括第一支架1、第二支架2、连接机构3、第一反射装置5、第二反射装置6和偏振光极化装置7，第一支架1、第二支架2间隔布置，连接机构3设置在第一支架1、第二支架2之间以调整两者之间的间隔，显示设备0通过快速接头设置在第二支架2上，偏振光极化装置7紧贴显示设备屏幕设置，第一反射装置5、第二反射装置6分别可转动地设置在第一支架1、第二支架2端部，使用时，第二反射装置6相对显示设备0向内倾斜，且与水平线之间的夹角为30
°‑
60
°
，第一反射装置5接收来自第二反射装置6的光线，该光线入射角相对曲面镜面主轴中心线51的角度a为5
°‑
45
°
，显示设备0播放的图像源经偏振光极化装置7后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置6反射至第一反射装置5，以对图像源进行放大。其中，快速接头的结构为现有技术。
53.显示设备0光轴中心a与第二反射装置6光轴中心b之间的距离为第一光程，第二反射装置6光轴中心b与第一反射装置5光轴中心c之间的距离为第二光程，在本实施例中，第一、第二光程之和的范围为250mm，第一反射装置5的曲率半径范围为600mm。
54.本实施例的其他部件与实施例一相同，在此不再赘述。
55.实施例五：
56.如图9所示，虚拟图像显示放大装置包括第一支架1、托架4、第一反射装置5、第二反射装置6和偏振光极化装置7，托架4和第一反射装置5分别可转动地设置在第一支架1两端，显示设备0设置在托架4上，偏振光极化装置7紧贴显示设备屏幕设置，第二反射装置6设置在第一支架1上端，第一反射装置5包括曲面镜面，使用时，显示设备0相对第二反射装置6 30
°‑
60
°
倾斜，第一反射装置5接收来自第二反射装置6的光线，该光线入射角相对曲面镜面主轴中心线51的角度a为5
°‑
45
°
，显示设备0播放的图像源经偏振光极化装置7后以光轴对称的p偏振光与s偏振光呈现，再经第二反射装置6反射至第一反射装置5，以对图像源进行放大。
57.显示设备0光轴中心a与第二反射装置6光轴中心b之间的距离为第一光程，第二反射装置6光轴中心b与第一反射装置5光轴中心c之间的距离为第二光程，在本实施例中，第一、第二光程之和的范围为50mm，第一反射装置5的曲率半径范围为150mm。
58.本实施例的其他部件与实施例一相同，在此不再赘述。本实施例与实施例一的区别在于：本实施例去除了实施例一中的连接机构。在其他实施例中，也可将实施例二或者实施例三中的连接机构去除，以得到新的虚拟图像显示放大装置。
59.实施例六：
60.如图10所示，本实施例在实施例一、实施例二、实施例三或实施例四的基础上，增加了头戴支撑框架8，第一、第二支架2设置在头戴支撑框架8上，第一反射装置5位于人眼前方，能够增大观看视角，改善视觉不适或者疲劳现象。其中，头戴支撑框架8的具体结构为现有技术。在另一实施例中，还可在人眼与第一反射装置5之间布置一组放大镜片，以进一步增大观看视角。
61.实施例七：
62.如图11所示，本实施例在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，增加了游戏手柄9，游戏手柄9通过磁吸机构设置在第二支架2上端或者下端，游戏手柄9与显示设备0通信连接，如此能够使得虚拟图像显示放大装置更为平衡。在实施例四的基础上，也可添加游戏手柄，游戏手柄通过磁吸机构设置在第一支架上端或者上端。在其他实施例中，游戏手柄也可通过磁吸机构设置在托架上。其中，磁吸机构的具体结构为现有技术。
63.实施例八：
64.在上述实施例中，虚拟图像显示放大装置与显示设备为两个独立的产品，使用时将两者结合起来。在本实施例中，将显示设备固定在虚拟图像显示放大装置的托架或者第二支架上，即形成了本身具有放大功能的显示装置，该显示装置可作为一个完整的产品进行使用。
65.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。