一種多飛行視角的頭戴顯示設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及配合無人飛行器和航模飛行使用的頭戴顯示設備，尤其是一種多飛行視角的頭戴顯示設備。
【背景技術】
[0002]在無人飛行器和航模飛行中，操縱人員通常以第三人稱視角(theThird-personPoint of View，TPV)目視觀察并操縱飛行器，從而進行起飛、降落以及近場飛行。在距離較遠(或者超出目視距離以外)，操縱人員會通過第一人稱視角(the First-person Point ofView，FPV)視頻眼鏡(或地面站顯示屏)獲得機載攝像頭傳回的視頻和傳感器信號，從而控制飛行器進行飛行。這種依靠視頻眼鏡(或地面站)獲得信息控制飛行的方式即FPV飛行。在實際飛行過程中，操縱人員必須轉移視線，佩戴(摘取)視頻眼鏡，從而在TPV和FPV視角之間進行切換。而轉移視線容易導致操縱人員失去飛行器的蹤跡，給FPV飛行帶來困難。操縱人員通常需要助手輔助觀察飛行器，或者借助自動駕駛儀進行定點(或預設航線)飛行，以確保能夠順利地切換視角。
【發明內容】
[0003]為了克服操縱人員在飛行中必須轉移視線帶來的問題，本發明提供一種多飛行視角的頭戴顯示設備，可同時顯示TPV和FPV信息，進一步地，在操縱人員不摘取該設備的情況下，可以選擇顯示或者關閉任意視角信息，進行視角切換。
[0004]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0005]—種多飛行視角的頭戴顯示設備，包括佩戴裝置和安裝在所述佩戴裝置上的FPV信息顯示單元、成像透鏡和目視屏，所述目視屏包括半反射半透射層，所述FPV信息顯示單元獲取由飛行器傳來的FPV信息并進行顯示，所顯示的圖像的光線經過所述成像透鏡后在所述半反射半透射層進行反射，以虛像的形式顯示在佩戴者視野內，飛行器產生的自然光線作為TPV信息穿過所述目視屏的半反射半透射層，透射至眼睛而產生實像。
[0006]進一步地:
[0007]所述目視屏還包括光閥，所述光閥設置成可受控打開或關閉，從而允許或阻擋所述TPV信息穿過所述目視屏。
[0008]所述光閥包括電控液晶層，所述電控液晶層可由電信號控制連續改變透光率，以實現使自然光線完全導通、完全切斷或對光線強弱的調節。
[0009]所述光閥包括可旋轉偏振鏡，所述可旋轉偏振鏡通過改變偏振鏡的相對角度來改變透光特性。
[0010]所述目視屏還包括用于吸收有害光線的保護層。
[0011]所述成像透鏡包括菲涅爾透鏡或者凸透鏡，所述菲涅爾透鏡或者所述凸透鏡設置成位置可調以便調整虛像的成像距離。
[0012]所述成像透鏡設置成使虛像與眼睛之間的像距大于2000毫米，所述成像透鏡的焦距為80?200毫米，所述FPV信息顯示單元與所述成像透鏡之間的物距小于所述成像透鏡的焦距。
[0013]所述FPV信息顯示單元包括智能手機。
[0014]所述佩戴裝置上還安裝有頭部動作檢測單元，所述頭部動作檢測單元用于檢測頭部動作，所檢測的信號通過WIFI傳輸至信息中樞，再由所述遙控器無線傳輸至飛行器，以對飛行器的攝像頭進行調控，所述遙控器還采集佩戴者的飛行器操縱指令并無線傳輸至飛行器，以控制飛行器飛行，所述信息中樞為佩戴者手持的遙控器或單獨的地面站。
[0015]所述FPV信息包括飛行器的攝像頭拍攝的視頻信號和飛行器的傳感器信號，所述視頻信號和所述傳感器信號無線傳輸至所述信息中樞，再通過WIFI傳輸至FPV信息顯示單元，所述信息中樞為佩戴者手持的遙控器或單獨的地面站。
[0016]本發明的有益效果:
[0017]相對于現有FPV視頻眼鏡(或FPV頭戴設備)，本發明克服了操縱人員必須轉移視線所帶來的問題。操縱人員可在不摘取該設備的情況下，同時獲取TPV和FPV信息，同時顯示兩種飛行視角;進一步地，通過設置光閥，控制FPV信息顯示單元和光閥，還可以切換視角或者改變顯示內容。
[0018]現有FPV視頻眼鏡僅顯示FPV信息。本發明不僅可以單獨顯示FPV信息，而且可以在飛行器處于視距范圍內(例如〈300米)顯示TPV信息。即在光閥打開的情況下，不顯示，部分顯示或者完全顯示FPV信息。
[0019]在同時顯示TPV信息和FPV信息的情況下，操縱人員眼睛的注視點會在飛行器和FPV信息之間切換。優選地，使FPV信息的虛像與眼睛之間的像距大于2000毫米，較遠的像距可使眼睛可以快速對焦，減小視覺疲勞。
[0020]對于固定翼類飛行器進行目視(TPV視角)滑跑起飛和降落，操縱人員由于缺乏飛行數據(如速度，高度，下沉率)而容易失誤導致飛行器失速。本發明可用在TPV視角下提供飛行數據，利用于控制人員精確控制飛行器速度和航線。
[0021]現有FPV視頻眼鏡切換視角，操縱人員佩戴和摘取眼鏡都可能導致進入眼睛的光線強度發生很大變化，導致瞳孔很難快速調節。本發明的目視屏可實現透光率的延時變化，使眼睛順利適應視角切換引起的光線強度變化。
[0022]在戶外以TPV視角觀察飛行器飛行時，操縱人員一般需要佩戴墨鏡過濾炫光、紫外線等有害光線。本發明的目視屏包含保護層，如偏光膜，可有效濾除有害光線，保護眼睛。
[0023]相對于現有FPV視頻眼鏡，本發明優選實施例利用智能手機的屏幕作為FVP信息的圖像源，并且利用智能手機內置的傳感器采集機載攝像頭動作信號。在智能手機普及的情況下，可顯著降低成本。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明多飛行視角的頭戴顯示設備一種實施例的結構示意圖；
[0025]圖2為本發明多飛行視角的頭戴顯示設備一種實施例的工作原理圖；
[0026]圖3為本發明多飛行視角的頭戴顯示設備一種實施例的視角切換原理圖。
【具體實施方式】
[0027]以下對本發明的實施方式作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0028]參閱圖1至圖3，在一種實施例中，一種多飛行視角的頭戴顯示設備，包括佩戴裝置I和安裝在所述佩戴裝置I上的FPV信息顯示單元2、成像透鏡3和目視屏6，所述目視屏6包括半反射半透射層9，所述FPV信息顯示單元2獲取由飛行器10傳來的FPV信息并進行顯示，所顯示的圖像的光線經過所述成像透鏡3后在所述半反射半透射層9進行反射，以虛像5的形式顯示在佩戴者視野內，飛行器10產生的自然光線4作為TPV信息穿過所述目視屏6的半反射半透射層9，透射至眼睛而產生實像。
[0029]在優選的實施例中，所述目視屏6還包括光閥，所述光閥設置成可受控打開或關閉，從而允許或阻擋所述TPV信息穿過所述目視屏6。通過控制FPV信息顯示單元2和光閥，操縱人員可以不摘取該設備的情況下選擇顯示或者關閉任意視角信息，進行視角切換。
[0030]在優選的實施例中，所述光閥采用電控液晶層8，所述電控液晶層8可由電信號控制連續改變透光率，以實現使自然光線4完全導通、完全切斷或對光線強弱的調節。可利用感光元件的檢測來控制電控液晶層8調節光線強弱，可保持虛像和實象的亮度相對恒定。在環境光線發生變化時，該方案保證FPV和TPV信息仍然可以同時清晰成像。
[0031]所述光閥還可以采用可旋轉偏振鏡，所述可旋轉偏振鏡通過改變偏振鏡的相對角度來改變透光特性。
[0032]在優選的實施例中，所述目視屏6還包括用于吸收有害光線的保護層7。保護層7可以是透明的或不完全透明的。
[0033]在優選的實施例中，成像透鏡3采用菲涅爾透鏡或者凸透鏡，所述菲涅爾透鏡或者凸透鏡設置成位置可調以便調整虛像5的成像距離。菲涅爾透鏡或者凸透鏡的位置可調可由內置的滑槽或四連桿機構來實現。
[0034]成像透鏡3設置成使虛像5與眼睛之間的像距大于2000毫米，成像透鏡3的焦距為80?200毫米，所述FPV信息顯示單元2與成像透鏡3之間的物距小于成像透鏡3的焦距。
[0035]所述FPV信息顯示單元2優選可以采用智能手機。FPV信息顯示單元2也可以采用單獨的LED/0LED顯示屏或數字微鏡晶片DMD。
[0036]在優選的實施例中，所述佩戴裝置I上還安裝有頭部動作檢測單元，所述頭部動作檢測單元用于檢測頭部動作，所檢測的信號通過WIFI傳輸至佩戴者手持的遙控器13，再由所述遙控器13無線傳輸至飛行器10，以對飛行器10的攝像頭11進行調控，所述遙控器13還采集佩戴者的飛行器操縱指令并無線傳輸至飛行器10，以控制飛行器10飛行。
[0037]所述FPV信息包括飛行器10的攝像頭11拍攝的視頻信號和飛行器10的傳感器信號，所述視頻信號和所述傳感器信號無線傳輸至佩戴者手持的遙控器13，再通過WIFI傳輸至FPV信息顯示單元2。
[0038]為了完整實現該頭戴設備切換視角的功能，本發明的原理包含三個方面:信息傳輸，成像和光閥切換視角。
[0039]1、信息傳輸
[0040]信息為雙向傳輸，包括地/空傳輸，空/