一种头戴式显示器和应用于头戴式显示器的遮光方法

一种头戴式显示器和应用于头戴式显示器的遮光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及可视设备技术领域，尤其涉及一种头戴式显示器和应用于头戴式显示器的遮光方法。
【背景技术】
[0002]当前大多数头戴式显示器的设计方案包括两种:一是采用全遮光式的设计方案，二是采用透视型的设计方案。对于全遮光式的头戴式显示器，可以将使用者的视野与外界环境完全隔离，给使用者提供一种真正的影院式的观看环境，然而在某些特殊或紧急情况下，对外景环境的无防备存在一定的安全隐患，当使用者想要观察外界环境时，不得不取下头戴式显示器，当使用者想要观看影像时，又得重新佩戴该头戴式显示器，整个过程费时费力，很不方便。对于透视型的头戴式显示器，虽然可以让用户实时观察到外界环境，方便户外或旅途中的应用需求，但由于该头戴式显示器的透视程度的固定，使得透视型的头戴式显示器不能为使用者提供影院模式下的沉浸感，并且当外界光线过强时，会导致影像画面看不清楚，从而降低了观影体验。

【发明内容】

[0003]鉴于上述问题，本发明提供了一种头戴式显示器和应用于头戴式显示器的遮光方法，以解决上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0004]依据本发明的一个方面，提供了一种头戴式显示器，包括:输出携带影像信息的光的显示屏，将所述显示屏的输出光透射到透明反射镜上的透镜组，将所述透镜组的透射光反射进入人眼的透明反射镜；所述头戴式显示器还包括遮光调节镜，
[0005]所述遮光调节镜位于所述透明反射镜的外侧，具有可调的透光率，用于将外景入射光透射到所述透明反射镜上；
[0006]所述透明反射镜，用于将所述遮光调节镜的透射光透射进入人眼。
[0007]可选地，所述遮光调节镜包括:电子可控液晶镜片、用户输入模块和控制模块；所述用户输入模块的输出端通过电子线路连接到控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端；
[0008]所述用户输入模块，用于根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给所述控制模块；
[0009]所述控制模块，用于根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片；
[0010]所述电子可控液晶镜片，用于根据该控制信号调节透光率。
[0011]可选地，所述用户输入模块为旋钮开关；所述旋钮开关，具体用于根据用户转动旋钮的操作产生输出信号。
[0012]可选地，所述电子可控液晶镜片包括:第一偏振玻璃片、第二偏振玻璃片、填充在所述第一偏振玻璃片和所述第二偏振玻璃片之间的液晶材料、位于所述第一偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第一透明电极层、以及位于所述第二偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第二透明电极层；
[0013]所述第一透明电极层和所述第二透明电极层分别引出控制电极接到所述控制模块的输出端；
[0014]所述控制模块，具体用于根据所述输出信号在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间施加电场，利用电场的强弱控制所述液晶材料的分子的排列方式，进而控制经过所述液晶材料的光的偏振方向。
[0015]可选地，该头戴式显示器为双目式头戴显示器或单目式头戴显示器。
[0016]依据本发明的另一个方面，提供了一种应用于头戴式显示器的遮光方法，该方法包括:
[0017]利用透镜组将显示屏输出的携带影像信息的光透射到透明反射镜上；
[0018]利用所述透明反射镜将所述透镜组的透射光反射进入人眼；
[0019]在所述透明反射镜的外侧设置透光率可调的遮光调节镜；
[0020]利用所述遮光调节镜将外景入射光透射到所述透明反射镜上；
[0021]利用透明反射镜将所述遮光调节镜的透射光透射进入人眼。
[0022]可选地，所述遮光调节镜包括:电子可控液晶镜片、用户输入模块和控制模块；
[0023]所述设置透光率可调的遮光调节镜包括:
[0024]将所述用户输入模块的输出端通过电子线路连接到控制模块的输入端，将所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端；
[0025]利用所述用户输入模块根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给所述控制丰旲块;
[0026]利用所述控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片;
[0027]利用所述电子可控液晶镜片根据该控制信号调节透光率。
[0028]可选地，所述用户输入模块为旋钮开关；
[0029]所述利用所述用户输入模块根据用户调节透光率的操作产生输出信号包括:利用所述旋钮开关根据用户转动旋钮的操作产生输出信号。
[0030]可选地，所述电子可控液晶镜片包括:第一偏振玻璃片、第二偏振玻璃片、填充在所述第一偏振玻璃片和所述第二偏振玻璃片之间的液晶材料、位于所述第一偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第一透明电极层、以及位于所述第二偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第二透明电极层；
[0031]所述将所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端包括:分别从所述第一透明电极层和所述第二透明电极层引出控制电极接到所述控制丰吴块的输出端；
[0032]所述利用所述控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片包括:利用所述控制模块根据所述输出信号在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间施加电场，利用电场的强弱控制所述液晶材料的分子的排列方式，进而控制经过所述液晶材料的光的偏振方向。
[0033]可选地，该方法为应用于双目式头戴显示器的遮光方法或应用于单目式头戴显示器的遮光方法。
[0034]由上述可知，本发明提供的技术方案使得使用者在观看显示屏所输出的影像的同时，还可以根据实际情况实时调整控制对外景环境的可视程度。例如，当使用者在家中观看影像时，可以将遮光调节镜的透光率调为零，将视野与外景环境完全隔离，享受影院模式的沉浸感；当使用者在户外或旅途中观看影像时，为满足安全需求，可以提高遮光调节镜的透光率，实时观察外景环境，并且外景环境的可视程度还可以根据外景光强来进行细微的调节，使之符合人眼需求，且不影响使用者对影像的观看。整个调节过程中，无需使用者将头戴显示设备摘下，操作十分简单快捷，增强使用体验，符合使用需求。
【附图说明】
[0035]图1示出了根据本发明一个实施例的一种头戴式显示器的示意图；
[0036]图2示出了根据本发明一个实施例的遮光调节镜的示意图；
[0037]图3示出了根据本发明一个实施例的电子可控液晶镜片的示意图；
[0038]图4示出了根据本发明的一个实施例的一种应用于头戴式显示器的遮光方法的流程图；
[0039]图中:1100、显示屏；1200、透镜组；1300、透明反射镜；1400、遮光调节镜；1410、用户输入模块；1420、控制模块；1430、电子可控液晶镜片；1431、第一偏振玻璃片；1432、第二偏振玻璃片；1433、液晶材料；1434、第一透明电极层；1435、第二透明电极层；2000、人眼位置；3000、外景。
【具体实施方式】
[0040]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0041]图1示出了根据本发明一个实施例的一种头戴式显示器的示意图。如图1所示，该头戴式显示器包括:显示屏1100、透镜组1200、透明反射镜1300和遮光调节镜1400 ;此夕卜，图1中还进一步示出了该头戴式显示器的使用者的人眼位置，标注为2000 ;外景标注为3000ο在本实施例中，透镜组1200包括一个或多个透镜，遮光调节镜1400的透光率可调，其透光率调节方式可以是电子调节也可以是机械调节。
[00 42]如图1所示，显示屏1100输出携带影像信息的光，透镜组1200将显示屏110的输出光透射到透明反射镜1300上，透明反射镜130再将透镜组1200的透射光反射进入人眼2000，使得显示屏1100输出的光经过透镜组1200的透射和透明反射镜1300的反射后，在人眼2000前一定距离处形成一个放大的虚像。与此同时，遮光调节镜1400将外景入射光透射到透明反射镜1300上，透明反射镜1300再将遮光调节镜1400的透射光透射进入人眼2000，通过调节遮光调节镜1400的透光率，控制外景入射光进入人眼的光通量，从而改变对外景环境的可视程度。
[0043]可见，图1所示的头戴式显示器，通过各部分的相互配合，使得使用者在观看显示屏1100所输出的影像的同时，还可以根据实际情况实时调整控制对外景环境的可视程度。例如，当使用者在家中观看影像时，可以将遮光调节镜1400的透光率调为零，将视野与外景环境完全隔离，享受影院模式的沉浸感；当使用者在户外或旅途中观看影像时，为满足安全需求，可以提高遮光调节镜1400的透光率，实时观察外景环境，并且外景环境的可视程度还可以根据外景光强来进行细微的调节，使之符合人眼需求，不影响使用者对影像的观看。整个调节过程中，无需使用者将头戴显示设备摘下，操作十分简单快捷，增强使用体验，符合使用需求。
[0044]图2示出了根据本发明一个实施例的遮光调节镜的示意图。如图2所示，该遮光调节镜1400包括:用户输入模块1410、控制模块1420和电子可控液晶镜片1430 ;用户输入模块1410的输出端通过电子线路连接到控制模块1420的输入端，控制模块1420的输出端通过电子线路连接到电子可控液晶镜片1430的输入端。
[0045]用户输入模块1410根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给控制模块1420 ;控制模块1420根据该输出信号产生控制信号，输出给电子可控液晶镜片1430 ;电子可控液晶镜片1430根据该控制信号调节透光率。
[0046]在本发明的一个实施例中，用户输入模块1410为旋钮开关；该旋钮开关具体用于根据用户转动旋钮的操作产生输出信号。本实施例中，使用者可以根据需要转动旋钮产生输出信号，控制电子可控液晶镜片1430的透光率，进而实时控制对外景环境的可视程度，方便用户操作的同时，又带来了完美的用户体验。需要说明的是，旋钮开关只是用户输入模块1410的一种形式，在其他实施例中，用户可以通过其他手动方式来对电子可控液晶镜片1430的透光率进行调节。
[0047]在本发明的另一个实施例中，头戴式显示器的遮光调节镜1400包括:环境光感应器，环境光感应器通过对外界环境光线强度的感应产生输出信号，进而对遮光调节镜1400的透光率进行调节，当外界环境光线很强时，环境光感应器输出信号控制遮光调节镜1400的透光率降低，当外界环境光线很弱时，环境光感应器输出信号控制遮光调节镜1400的透光率提高。本实施例根据外界环境光强来进行可视程度的自动调节，使之符合人眼观看需求。
[0048]图3示出了根据本发明一个实施例的电子可控液晶镜片的示意图。如图3所示，该电子可控液晶镜片1430包括:第一偏振玻璃片1431、第二偏振玻璃片1432、填充在第一偏振玻璃片1431和第二偏振玻璃片1432之间的液晶材料1433、位于第一偏振玻璃片1431和液晶材料1433之间的第一透明电极层1434、以及位于第二偏振玻璃片1432和液晶材料1433之间的第二透明电极层1435。
[0049]第一透明电极层1434和第二透明电极层1435分别引出控制电极接到控制模块1420的输出端；具体地，控制模块1420根据用户输入模块1410的输出信号在第一透明电极层1434和第二透明电极层1435之间施加电场，利用电场的强弱控制液晶材料1433的分子的排列方式，进而控制经过该液晶材料1433的光的偏振方向。
[0050]根据图3所示的电子可控液晶镜片1430可知，在外景入射光依次经过该电子可控液晶镜片1430的第一偏振玻璃片1431、液晶材料1433和第二偏振玻璃片1432的过程中，第一偏振玻璃片1431为起偏器，用于从外景入射光中获得偏振光，液晶材料1433用于改变该偏振光的偏振方向，第二偏振玻璃片1432为检偏器。通过改变施加在第一透明电极层1434和第二透明电极层1435之间的电场强弱，改变液晶材料1433的分子的排列方式，进而改变经过液晶材料1433后的光的偏振方向与第二偏振玻璃片1432的检偏方向之间的角度，最终实现对电子可控液晶镜片1430的透光率的调节。
[0051]例如，设置第一偏振玻璃片1431和第二偏振玻璃片1432的透光轴相同，即起偏方向与检偏方向相同，当施加在第一透明电极层1434和第二透明电极层1435之间的电场为零时，经过液晶材料1433的光不改变偏振方向，此时，经过第一偏振玻璃片1431的光可以完全通过第二偏振玻璃片1432，使用者可以以最大可视程度观察外景环境；当施加在第一透明电极层1434和第二透明电极层1435之间的电场为某一预设值时，经过液晶材料1433的光的偏振方向改变90°，此时，经过第一偏振玻璃片1431的光完全不能通过第二偏振玻璃片1432，外景环境的可视程度为零，使用者享受影院模式；其他情况同理，不再赘述。
[0052]上述各实施例中所述的头戴式显示器可以是双目式头戴显示器，也可以是单目式头戴显示器。
[0053]图4示出了根据本发明的一个实施例的一种应用于头戴式显示器的遮光方法的流程图。如图4所示，该方法包括:
[0054]步骤S410，利用透镜组将显示屏输出的携带影像信息的光透射到透明反射镜上，再利用透明反射镜将透镜组的透射光反射进入人眼。
[0055]步骤S420，在透明反射镜的外侧设置透光率可调的遮光调节镜。
[0056]本步骤所述的遮光调节镜的透光率调节方式可以是电子调节也可以是机械调节。
[0057]步骤S430，利用遮光调节镜将外景入射光透射到透明反射镜上，再利用透明反射镜将遮光调节镜的透射光透射进入人眼。
[0058]可见，图4所示的方法通过在头戴显示器的透明反射镜的外侧设置具有电子可调的透光率的遮光调节镜，使得使用者在观看显示屏所输出的影像的同时，还可以根据实际情况实时调整控制对外景环境的可视程度。例如，当使用者在家中观看影像时，可以将遮光调节镜的透光率调为零，将视野与外景环境完全隔离，享受影院模式的沉浸感；当使用者在户外或旅途中观看影像时，为满足安全需求，可以提高遮光调节镜的透光率，实时观察外景环境，并且外景环境的可视程度还可以根据外景光强来进行细微的调节，使之符合人眼需求，不影响使用者对影像的观看。在整个遮光方案的进行中，无需使用者将头戴显示设备摘下，操作十分简单快捷，增强使用体验，符合使用需求。
[0059]在本发明的一个实施例中，遮光调节镜包括:电子可控液晶镜片、用户输入模块和控制模块；图1所示方法的步骤S420设置透光率可调的遮光调节镜包括:
[0060]步骤S421，将用户输入模块的输出端通过电子线路连接到控制模块的输入端，将控制模块的输出端通过电子线路连接到电子可控液晶镜片的输入端；
[0061]步骤S422，利用用户输入模块根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给控制模块。
[0062]步骤S423，利用控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给电子可控液晶镜片。
[0063]步骤S424，利用电子可控液晶镜片根据该控制信号调节透光率。
[0064]在一个具体的实施例中，用户输入模块可以是旋钮开关，上述步骤S422具体为:利用旋钮开关根据用户转动旋钮的操作产生输出信号，输出给控制模块。
[0065]在本发明的其他实施例中，还可以将环境光感应器通过电子线路连接到控制模块的输入端，将控制模块的输出端通过 电子线路连接到电子可控液晶镜片的输入端。环境光感应器通过对外界环境光线强度的感应产生输出信号，进而对遮光调节镜的透光率进行调节。本实施例根据外界环境光强来进行可视程度的自动调节，使之符合人眼观看需求。
[0066]在另一个具体的实施例中，电子可控液晶镜片包括:第一偏振玻璃片、第二偏振玻璃片、填充在第一偏振玻璃片和第二偏振玻璃片之间的液晶材料、位于第一偏振玻璃片和液晶材料之间的第一透明电极层、以及位于第二偏振玻璃片和液晶材料之间的第二透明电极层。上述步骤S421将控制模块的输出端通过电子线路连接到电子可控液晶镜片的输入端具体为:分别从第一透明电极层和第二透明电极层引出控制电极接到控制模块的输出端。上述步骤S423利用控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给电子可控液晶镜片具体为:利用所述控制模块根据所述输出信号在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间施加电场，利用电场的强弱控制所述液晶材料的分子的排列方式，进而控制经过所述液晶材料的光的偏振方向。
[0067]依据本实施例，在外景入射光依次经过该电子可控液晶镜片的第一偏振玻璃片、液晶材料和第二偏振玻璃片的过程中，第一偏振玻璃片为起偏器，用于从外景入射光中获得偏振光，液晶材料用于改变该偏振光的偏振方向，第二偏振玻璃片为检偏器。通过改变施加在第一透明电极层和第二透明电极层之间的电场强弱，改变液晶材料的分子的排列方式，进而改变经过液晶材料后的光的偏振方向与第二偏振玻璃片的检偏方向之间的角度，最终实现对电子可控液晶镜片的透光率的调节。
[0068]上述各实施例中的应用于头戴式显示器的方法可以是应用于双目式头戴显示器的遮光方法，也可以是应用于单目式头戴显示器的遮光方法。
[0069]综上所述，本发明提供的技术方案使得使用者在观看显示屏所输出的影像的同时，还可以根据实际情况实时调整控制对外景环境的可视程度。例如，当使用者在家中观看影像时，可以将遮光调节镜的透光率调为零，将视野与外景环境完全隔离，享受影院模式的沉浸感；当使用者在户外或旅途中观看影像时，为满足安全需求，可以提高遮光调节镜的透光率，实时观察外景环境，并且外景环境的可视程度还可以根据外景光强来进行细微的调节，使之符合人眼需求，不影响使用者对影像的观看。在整个应用于头戴式显示器的遮光方案的进行中，无需使用者将头戴显示设备摘下，与现有技术相比，操作十分简单快捷，符合使用需求，能够给使用者提供完美的体验。
[0070]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种头戴式显示器，包括:输出影像光信息的显示屏，将所述显示屏的输出光透射到透明反射镜上的透镜组，将所述透镜组的透射光反射进入人眼的透明反射镜；其特征在于，所述头戴式显示器还包括遮光调节镜， 所述遮光调节镜位于所述透明反射镜的外侧，具有可调的透光率，用于将外景入射光透射到所述透明反射镜上； 所述透明反射镜，用于将所述遮光调节镜的透射光透射进入人眼。2.如权利要求1所述的头戴式显示器，其特征在于，所述遮光调节镜包括:电子可控液晶镜片、用户输入模块和控制模块；所述用户输入模块的输出端通过电子线路连接到控制模块的输入端，所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端; 所述用户输入模块，用于根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给所述控制模块； 所述控制模块，用于根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片； 所述电子可控液晶镜片，用于根据该控制信号调节透光率。3.如权利要求2所述的头戴式显示器，其特征在于，所述用户输入模块为旋钮开关；所述旋钮开关，具体用于根据用户转动旋钮的操作产生输出信号。4.如权利要求2所述的头戴式显示器，其特征在于，所述电子可控液晶镜片包括:第一偏振玻璃片、第二偏振玻璃片、填充在所述第一偏振玻璃片和所述第二偏振玻璃片之间的液晶材料、位于所述第一偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第一透明电极层、以及位于所述第二偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第二透明电极层； 所述第一透明电极层和所述第二透明电极层分别引出控制电极接到所述控制模块的输出端； 所述控制模块，具体用于根据所述输出信号在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间施加电场，利用电场的强弱控制所述液晶材料的分子的排列方式，进而控制经过所述液晶材料的光的偏振方向。5.如权利要求1-4中任一项所述的头戴式显示器，其特征在于，该头戴式显示器为双目式头戴显示器或单目式头戴显示器。6.一种应用于头戴式显示器的遮光方法，其特征在于，该方法包括: 利用透镜组将显示屏输出的影像光信息透射到透明反射镜上； 利用所述透明反射镜将所述透镜组的透射光反射进入人眼； 在所述透明反射镜的外侧设置透光率可调的遮光调节镜； 利用所述遮光调节镜将外景入射光透射到所述透明反射镜上； 利用所述透明反射镜将所述遮光调节镜的透射光透射进入人眼。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述遮光调节镜包括:电子可控液晶镜片、用户输入模块和控制模块； 所述设置透光率可调的遮光调节镜包括: 将所述用户输入模块的输出端通过电子线路连接到控制模块的输入端，将所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端； 利用所述用户输入模块根据用户调节透光率的操作产生输出信号，输出给所述控制模块； 利用所述控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片； 利用所述电子可控液晶镜片根据该控制信号调节透光率。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述用户输入模块为旋钮开关； 所述利用所述用户输入模块根据用户调节透光率的操作产生输出信号包括:利用所述旋钮开关根据用户转动旋钮的操作产生输出信号。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电子可控液晶镜片包括:第一偏振玻璃片、第二偏振玻璃片、填充在所述第一偏振玻璃片和所述第二偏振玻璃片之间的液晶材料、位于所述第一偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第一透明电极层、以及位于所述第二偏振玻璃片和所述液晶材料之间的第二透明电极层； 所述将所述控制模块的输出端通过电子线路连接到所述电子可控液晶镜片的输入端包括:分别从所述第一透明电极层和所述第二透明电极层引出控制电极接到所述控制模块的输出端； 所述利用所述控制模块根据该输出信号产生控制信号，输出给所述电子可控液晶镜片包括:利用所述控制模块根据所述输出信号在所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间施加电场，利用电场的强弱控制所述液晶材料的分子的排列方式，进而控制经过所述液晶材料的光的偏振方向。10.如权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，该方法为应用于双目式头戴显示器的遮光方法或应用于单目式头戴显示器的遮光方法。
【专利摘要】本发明公开了一种头戴式显示器和应用于头戴式显示器的遮光方法，该头戴式显示器包括：输出携带影像信息的光的显示屏，将显示屏的输出光透射到透明反射镜上的透镜组，将透镜组的透射光反射进入人眼的透明反射镜；其特征在于，该头戴式显示器还包括遮光调节镜，遮光调节镜位于透明反射镜的外侧，具有可调的透光率，用于将外景入射光透射到透明反射镜上；透明反射镜，进一步用于将遮光调节镜的透射光透射进入人眼。本发明提供的技术方案使得使用者在观看影像的同时，还可以根据实际情况实时调整控制对外景环境的可视程度，使之符合人眼需求，不影响使用者对影像的观看。无需使用者将头戴显示设备摘下，操作十分简单快捷，符合使用需求。
【IPC分类】G02F1/13, G02B27/01
【公开号】CN104880824
【申请号】CN201510235987
【发明人】张金国, 邓雪冰, 周红刚
【申请人】青岛歌尔声学科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月11日