CN105676455A - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于显示技术领域，提供了一种头戴式显示设备，包括图像显示部，头戴式显示设备具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式，图像显示部显示第一虚拟图像，在第二工作模式，图像显示部显示第二虚拟图像，头戴式显示设备还包括视透率处理部，当头戴式显示设备由第一工作模式切换到第二工作模式，或由第二工作模式切换到第一工作模式，视透率处理部调节头戴式显示设备的视透率，本发明提供的头戴式显示设备具有两种工作模式，在模式切换过程中，调节头戴式显示设备的视透率，观看者使用该头戴式显示设备，可以观看不同工作模式下图像显示部显示的虚拟图像，获得不同的观看体验。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本发明属于显示技术领域.，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

随着显示技术的不断提高，虚拟现实成为近年来的热门高科技技术。现有的虚拟现实系统是通过带有中央处理器的高性能运算系统模拟出一个虚拟的三维世界，再辅以显示系统和交互系统，向使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟体验，让使用者如同置身其中，像真实世界一样观察虚拟世界中的事物，并与其进行互动。虚拟现实是一门综合性很强的技术，涵盖了包括实时三维图形建模技术、宽视角立体显示技术、对使用者的头部运动、眼部运动和肢体运动的实时跟踪技术、触觉反馈技术、立体声技术以及高速数据传输和处理等技术。目前虚拟现实技术已经广泛应用于医学、建筑展示、军事等多个技术领域。

作为虚拟现实的分支，增强现实是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新兴计算机应用和人机交互技术，它以真实世界的物体作为目标物体，在识别出目标物体后，获取与该目标物体相关的增强信息，该增强信息例如是与该目标物体相关的咨询信息、距离信息或者其他虚拟物体等，再借助计算机和可视化技术将该目标物体与增强信息叠加在同一画面中，实现增强现实。

为进一步提升增强现实设备的使用体验，现有技术公开了一种显示装置，包括两块重叠的透明显示屏，第一显示屏显示计算机生成CGI图像；第二显示屏为像素级控制视透率的显示屏，根据环境光强对第二显示屏的整个区域进行视透率调节。该显示装置采用两块重叠设置的显示屏，增加设备整体重量，使用者佩戴该显示装置，不适感强烈，而且该显示装置只具备一种显示模式，无法提供使用者不同的观看体验。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种头戴式显示设备，旨在解决现有头戴式显示设备只具备一种显示模式，无法提供不同观看体验的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种头戴式显示设备，包括图像显示部，所述头戴式显示设备具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式，所述图像显示部显示第一虚拟图像，在所述第二工作模式，所述图像显示部显示第二虚拟图像，所述头戴式显示设备还包括视透率处理部，当所述头戴式显示设备由所述第一工作模式切换到所述第二工作模式，或由所述第二工作模式切换到所述第一工作模式，所述视透率处理部调节所述头戴式显示设备的视透率。

具体地，当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式，所述头戴式显示设备的视透率为a，且20％≤a≤100％，当所述头戴式显示设备处于所述第二工作模式，所述头戴式显示设备的视透率为b，且0％≤b≤30％。

进一步地，所述头戴式显示设备还包括模式检测部和模式切换部，当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式下，所述模式检测部检测到第一触发事件并检测所述第一触发事件是否满足第一预设条件，若所述第一触发事件满足所述第一预设条件，所述模式检测部发出第一切换指令，所述模式切换部根据所述第一切换指令将所述头戴式显示设备由所述第一工作模式切换至所述第二工作模式；

当所述头戴式显示设备处于所述第二工作模式下，所述模式检测部检测到第二触发事件并检测所述第二触发事件是否满足第二预设条件，若所述第二触发事件满足所述第二预设条件，所述模式检测部发出第二切换指令，所述模式切换部根据所述第二切换指令将所述头戴式显示设备由所述第二工作模式切换至所述第一工作模式。

具体地，所述第一触发事件为所述使用者发出的第一手势指令，所述第一预设条件为所述第一手势指令匹配第一预设手势规则，所述模式检测部包括第一手势识别模块，所述第一手势识别模块存储所述第一预设手势规则，当所述第一手势识别模块检测到匹配所述第一预设手势规则的所述第一手势指令则发出所述第一切换指令。

具体地，所述第二触发事件为所述使用者发出的第二手势指令，所述第二预设条件为所述第二手势指令匹配第二预设手势规则，所述模式检测部包括第二手势识别模块，所述第二手势识别模块存储所述第二预设手势规则，当所述第二手势识别模块检测到匹配所述第二预设手势规则的所述第二手势指令则发出所述第二切换指令。

或者，具体地，所述第一触发事件为播放视频，所述第一预设条件为检测到所述图像显示部播放立体视频，所述模式检测部包括视频检测模块，当所述视频检测模块检测到所述图像显示部播放视频则发出所述第一切换指令。

或者，具体地，所述第一触发事件为所述使用者发出的游戏操作指令，所述第一预设条件为检测所述使用者发出游戏操作指令，所述模式检测部包括游戏操作检测模块，当所述游戏操作检测模块检测到所述游戏操作指令则发出所述第一切换指令。

或者，具体地，所述第二触发事件为所述使用者发出的语音指令，所述第二预设条件为所述语音指令匹配预设语音规则，所述模式检测部包括语音识别模块，所述语音识别模块存储所述预设语音规则，当所述语音识别模块检测到匹配所述预设语音规则的所述语音指令则发出所述第二切换指令。

进一步地，所述头戴式显示设备还包括环境光检测部，当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式，所述环境光检测部检测环境光强获得光强信息，所述视透率处理部根据所述光强信息调节所述头戴式显示设备的视透率。

具体地，所述视透率处理部包括控制模块和阵列排布的光学器件，所述控制模块通过控制施加于所述光学器件上的电压以调节所述头戴式显示设备的视透率。

进一步地，所述光学器件靠近所述使用者的一侧设有反射器件。

优选地，所述反射器件的反射率为20％～90％。

进一步地，所述视透率处理部还包括成像器件，所述成像器件设置于所述使用者的近眼侧，所述成像器件安装于所述反射器件上或安装于所述框架主体上。

具体地，所述光学器件为扭曲向列型液晶盒。

优选地，扭曲向列型液晶盒的厚度为b，且0mm＜b≤1mm。

本发明实施例提供的头戴式显示设备具有两种工作模式，在第一工作模式，图像显示部显示第一虚拟图像，在第二工作模式，图像显示部显示第二虚拟图像，当头戴式显示设备由第一工作模式切换至第二工作模式，或头戴式显示设备由第二工作模式切换至第一工作模式，视透率处理部调节头戴式显示设备的视透率，使用者佩戴头戴式显示设备获得不同的观看体验。

附图说明

图1是本实施例提供的头戴式显示设备的框图；

图2是本实施例提供的头戴式显示设备的结构示意图；

图3是本实施例提供的头戴式显示设备的另一结构示意图；

图4是本实施例提供的模式检测部结构示意图；

图5是本实施例提供的视透率处理部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供的头戴式显示设备10，包括图像显示部11和视透率处理部12，图像显示部11用于显示虚拟图像，头戴式显示设备10具有第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式，图像显示部11显示第一虚拟图像，在第二工作模式，图像显示部11显示第二虚拟图像，第一虚拟图像不同于第二虚拟图像，两者内容源并存于头戴式显示设备10中。当头戴式显示设备10由所述第一工作模式切换到第二工作模式，或由第二工作模式切换到第一工作模式，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率。本实施例提供的头戴式显示设备10具有两种工作模式，且第一工作模式不同于第二工作模式，在第一工作模式中，图像显示部11显示第一虚拟图像，在第二工作模式中，图像显示部11显示第二虚拟图像，模式切换时，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率，以使使用者观看到不同工作模式下图像显示部11显示的图像，使用者获得不同的观看体验。

本实施例中的第一工作模式可以是增强现实显示模式，第一虚拟图像为具有增强现实感的虚拟图像。在第一工作模式中，图像显示部11显示具有增强现实感的虚拟图像，使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，图像显示部11将具有增强现实感的图像发射向使用者的眼睛，从而使用者可以看到增强显示图像与真实场景叠加到同一画面或空间。当头戴式显示设备10处于第一工作模式，要求头戴式显示设备10的视透率较高，以确保使用者可以无障碍的观察到真实场景与虚拟图像的叠加，满足使用者对增强现实显示的观看要求。

如图2所示，本实施例提供的图像显示部11包括图像显示装置110、反射装置111和透镜组合112，其中，图像显示装置110显示虚拟图像，反射装置111设置于图像显示装置110的出光侧，并将图像装置110的出光形成反射光路，即反射装置111改变图像显示装置110的出光方向，形成反射光路，透镜组件112控制投射距离，即通过调节透镜组件112将图像显示装置110显示的虚拟图像投射于视透率处理部12上，使用者佩戴头戴式显示设备10就可以观看到虚拟图像。在本实施例中，头戴式显示设备10开启第一工作模式，图像显示装置110显示第一虚拟图像，使用者佩戴头戴式显示设备10，可以实现与现实场景进行互动或增强体验功能，视透率处理部12提高头戴式显示设备10的视透率，以使头戴式显示设备10的视透率达到20％～80％，同时图像显示装置110提高所显示的虚拟图像的亮度，图像显示装置110显示的亮度约为环境光亮度的50％～200％，使用者佩戴头戴式显示装置10可以在现实场景中自由观察，且图像显示装置110根据实际应用需求及时反馈显示内容与使用者进行视觉互动，如场景认知，路线导航等。当使用者中断与现实场景交互或增强现实功能体验完毕，视透率处理部12将头戴式显示设备10的视透率切换为初始视透率，初始视透率的设定值应使得使用者佩戴头戴式显示设备10可以无障碍的观看现实场景，初始视透率可以设定为40％～95％。本实施例提供的头戴式显示设备10还包括框架主体101，图像显示装置110、视透率处理部12分别安装于框架主体101上，便于使用者佩戴。本实施例中的第二工作模式可以是虚拟现实显示模式，第二虚拟图像为具有场景交互的虚拟图像。在第二工作模式中，图像显示部11显示立体场景，使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，图像显示部11将立体场景导入使用者的眼睛，从而使用者可以看到立体场景，使用者可以进行场景交互等操作，在第二工作模式中，要求头戴式显示设备10的视透率较低，隔绝外界环境光对头戴式显示设备10显示效果的影响，以使使用者佩戴该头戴式显示设备10可以沉浸于立体场景之中。在本实施例中，头戴式显示设备10开启第二工作模式，图像显示装置110显示第二虚拟图像，使用者佩戴头戴式显示设备10可以获得沉浸式场景体验，视透率处理部12降低头戴式显示设备10的视透率，以使头戴式显示设备10的视透率达到0％～30％，同时图像显示装置110提高所显示的虚拟图像的亮度，图像显示装置110显示的亮度约为环境光亮度的50％～200％，使用者可以专注观看图像显示装置110显示的虚拟图像，如观看视频，实况播放等，降低外界环境光对虚拟图像的影响。当使用者中断与现实场景交互或增强现实功能体验完毕，视透率处理部12将头戴式显示设备10的视透率切换为初始视透率，初始视透率的设定值应使得使用者佩戴头戴式显示设备10可以无障碍的观看现实场景，初始视透率可以设定为40％～95％。

头戴式显示设备10处于第一工作模式或第二工作模式，要求头戴式显示设备10具有不同的视透率，当头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式，视透率处理部12对头戴式显示设备10的视透率进行处理，以使使用者佩戴该头戴式显示设备10，可以沉浸于图像显示部11显示的立体场景中，避免外界环境光对立体场景的影响。当头戴式显示设备10由第二工作模式切换至第一工作模式，视透率处理部12对头戴式显示设备10的视透率进行处理，使用者佩戴该头戴式显示设备10，可以观察到真实场景与图像显示部11显示的虚拟图像的叠加，满足使用者对增强现实的需求。

本实施例提供的头戴式显示设备10可以采用手动切换或自动切换工作模式，手动切换，如使用者触摸头戴式显示设备10自带的感应开关，通过感应开关切换头戴式显示设备10的工作模式，当然，也可以采用其他手动切换方式，如摇一摇头戴式显示设备10等方式。自动切换，如采用手势识别，语音指令，蓝牙操作等，操作方便。以头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式为例简要介绍本实施例提供的头戴式显示设备10的工作原理。如，使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，当使用者要求观看立体视频，使用者手动切换或自动切换头戴式显示设备10的工作模式，头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式，在模式切换中，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率，以使使用者可以在第二工作模式下，观看立体视频，实现头戴式显示设备10带给使用者的沉浸感体验。再如，使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，当使用者进行游戏操作，使用者手动切换或自动切换头戴式显示设备10的工作模式，头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式，在模式切换中，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率，以使使用者可以在第二工作模式下，沉浸于游戏场景之中，充分体验游戏场景交互的快感。上述两个操作实例简要介绍本实施例提供的头戴式显示设备10的操作原理，并不局限头戴式显示设备10的使用范围。

如图1所示，本实施例提供的头戴式显示设备10处于第一工作模式，在第一工作模式，图像显示部11显示具有增强现实感的虚拟图像，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率为a，且20％≤a≤100％，即使用者佩戴该头戴式显示设备10，可以确保使用者可以无障碍的观察到真实场景与虚拟图像的叠加，满足使用者对增强现实显示的观看要求，且本实施例提供的视透率处理部12可以根据使用者的观看需求，连续调节头戴式显示设备10的视透率，直至使用者获得满意的观看效果。当头戴式显示设备10处于第二工作模式，在第二工作模式，图像显示部11显示立体图像，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率为b，且0％≤b≤30％，使用者使用本实施例提供的头戴式显示设备10，用于观看立体图像，因此，要求头戴式显示设备10的视透率较低，以消除外界环境光线对立体图像的影响，设置头戴式显示设备10的视透率可调，以确保使用者获得较满意的观看体验。

在本实施例中，虽然设定，头戴式显示设备10在第一工作模式，图像显示部11显示具有增强现实感的虚拟图像，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率，头戴式显示设备10的视透率较高，以使使用者可以观看到虚拟图像与真实场景的叠加，获得增强现实的观看体验；设定头戴式显示设备10在第二工作模式，图像显示部11显示立体图像，视透率处理部12调节头戴式显示设备10的视透率，头戴式显示设备10的视透率较低，以使使用者沉浸于立体场景之后，获得虚拟现实的观看体验。当然，可以通过设定图像显示部11的显示方式，改变头戴式显示设备10的工作模式，即在第一工作模式，图像显示部11显示立体图像，在第二工作模式，图像显示部11显示具有增强现实感的虚拟图像，视透率处理部12相应的处理头戴式显示设备10的视透率。

如图1所示，为更加明确的介绍本实施例提供头戴式显示设备10的模式切换原理，头戴式显示设备10还包括模式检测部13和模式切换部14，当头戴式显示设备10处于第一工作模式下，模式检测部13检测到第一触发事件并检测第一触发事件是否满足第一预设条件，若第一触发事件满足第一预设条件，模式检测部13发出第一切换指令，模式切换部14根据第一切换指令将头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式；

当头戴式显示设备10处于第二工作模式下，模式检测部13检测到第二触发事件并检测第二触发事件是否满足第二预设条件，若第二触发事件满足第二预设条件，模式检测部13发出第二切换指令，模式切换部14根据第二切换指令将头戴式显示设备10由第二工作模式切换至第一工作模式。

本实施例提供的头戴式显示设备10，在第一工作模式下，模式检测部13检测到第一触发事件，第一触发事件可以是使用者发出的手势指令、语音指令或触摸指令等，模式检测部13检测第一触发事件是否满足第一预设条件，即判断第一触发事件是使用者的正常操作，还是使用者的误操作。若第一触发事件满足第一预设条件，即使用者要求进行模式切换，模式检测部13发出第一切换指令，模式切换部14根据第一切换指令将头戴式显示设备10由第一工作模式切换至第二工作模式。本实施例提供的模式切换方案自动识别使用者发出的操作指令，并进行准确判断，避免使用者误操作对头戴式显示设备10正常工作的影响。

同样地，在第二工作模式下，模式检测部13检测到第二触发事件，第二触发事件可以是使用者发出的手势指令、语音指令或触摸指令等，模式检测部13检测第二触发事件是否满足第二预设条件，即判断第二触发事件是使用者的正常操作，还是使用者的误操作。若第二触发事件满足第二预设条件，即使用者要求进行模式切换，模式检测部13发出第二切换指令，模式切换部14根据第二切换指令将头戴式显示设备10由第二工作模式切换至第一工作模式。本实施例提供的模式切换方案自动识别使用者发出的操作指令，并进行准确判断，避免使用者误操作对头戴式显示设备10正常工作的影响。本实施例提供的模式检测部13和模式切换部14可以有效地识别使用者发出的操作指令，准确地进行模式切换，消除使用者误操作对头戴式显示设备10的影响。

如图1与图4所示，以使用者发出的手势指令为例，简要介绍本实施例提供头戴式显示设备10进行模式切换的工作原理。第一触发事件为使用者发出的第一手势指令，第一预设条件为第一手势指令匹配第一预设手势规则，模式检测部13包括第一手势识别模块131，第一手势识别模块131存储第一预设手势规则，当第一手势识别模块131检测匹配第一预设手势规则的第一手势指令发出第一切换指令。只有使用者发出匹配于第一预设手势规则的手势指令，第一手势识别模块131才发出第一切换指令，模式切换部14对头戴式显示设备10的工作模式进行切换。第一手势识别模块131自动识别使用者发出的手势指令，并准确判断该手势指令是否匹配预设的第一预设手势规则，检测准确，且响应灵敏。

如图1与图4所示，使用者可以采用不同的手势指令，对头戴式显示设备10的工作模式进行切换。第二触发事件为使用者发出的第二手势指令，第二预设条件为第二手势指令匹配第二预设手势规则，模式检测部13包括第二手势识别模块132，第二手势识别模块132存储第二预设手势规则，当第二手势识别模块132检测匹配第二预设手势规则的第二手势指令发出第二切换指令。只有使用者发出匹配于第二预设手势规则的手势指令，第二手势识别模块132才发出第二切换指令，模式切换部14对头戴式显示设备10的工作模式进行切换。第二手势识别模块132自动识别使用者发出的手势指令，并准确判断该手势指令是否匹配预设的第二预设手势规则，检测准确，且响应灵敏。为确保头戴式显示设备10模式切换准确，应设定第一预设手势规则不同于第二预设手势规则，这样，第一手势识别模块131可以准确检测第一手势指令是否满足第一预设条件，若第一手势指令匹配第一预设手势规则，则第一手势识别模块131发出第一切换指令，模式切换部14根据第一切换指令，切换头戴式显示设备10的工作模式。同样地，第二手势识别模块132可以准确检测第二手势指令是否满足第二预设条件，若第二手势指令匹配第二预设手势规则，则第二手势识别模块132发出第二切换指令，模式切换部14根据第二切换指令，切换头戴式显示设备10的工作模式。

如图1与图4所示，本实施例提供的第一触发事件还可以为播放视频，第一预设条件为检测图像显示部11播放立体视频，模式检测部13包括视频检测模块133，当视频检测模块133检测图像显示部11播放视频发出第一切换指令。由于观看视频，需在较为密闭的环境中进行播放，以免外界环境光对视频播放的影响，因此，视频检测模块133检测图像显示部11播放视频发出第一切换指令，模式切换部14根据第一切换指令对头戴式显示设备10的工作模式进行切换，降低头戴式显示设备10的视透率，以确保使用者获得较好的观看效果。

如图1与图4所示，或者，本实施例提供的第一触发事件还可以为使用者发出的游戏操作指令，第一预设条件为检测使用者发出游戏操作指令，模式检测部13包括游戏操作检测模块134，当游戏操作检测模块134检测游戏操作指令发出第一切换指令。在游戏操作环节，需在较为密闭的环境中进行，以免外界环境光对游戏场景交互的影响，因此，游戏操作检测模块134检测使用者发出的游戏操作指令发出第一切换指令，模式切换部14根据第一切换指令对头戴式显示设备10的工作模式进行切换，降低头戴式显示设备10的视透率，以确保使用者获得较好的游戏操作体验。

如图1与图4所示，本实施例提供的第二触发事件还可以为使用者发出的语音指令，第二预设条件为语音指令匹配预设语音规则，模式检测部13包括语音识别模块135，语音识别模块135存储预设语音规则，当语音识别模块135检测匹配预设语音规则的语音指令发出第二切换指令。只有使用者发出匹配于预设语音规则的语音指令，语音识别模块135才发出第二切换指令，模式切换部14对头戴式显示设备10的工作模式进行切换。语音识别模块135自动识别使用者发出的语音指令，并准确判断该语音指令是否匹配预设的预设语音规则，检测准确，且响应灵敏。

如图1所示，本实施例提供的头戴式显示设备10还包括环境光检测部15，当头戴式显示设备10处于第一工作模式，环境光检测部15检测检测环境光强获得光强信息，视透率处理部12根据光强信息调节头戴式显示设备10的视透率。具体而言，当外界环境光发生明暗变化，如天气突然由阴暗变得晴朗，外界环境光强较强，正在驾驶的使用者，因已经适应在阴暗环境下佩戴该头戴式显示设备10进行增强现实显示，由于外部环境光的变化，导致使用者一时无法适应环境变化，影响驾驶。使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，当头戴式显示设备10处于第一工作模式，环境光检测部15根据外界环境光的变化，及时调整头戴式显示设备10的视透率，在满足使用者观看虚拟图像与真实场景叠加获得增强现实显示体验的同时，消除强烈环境光对视觉影响，避免因视觉不适应而导致事故的发生。如图1所示，当使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，从阳光明媚的户外回到户内的时候，环境光强由强变弱，环境光检测部15检测检测到环境光强发生改变并发出光强检测信息，控制模块122接收光强检测信号，对施加在扭曲向列型液晶盒的驱动电压进行调整，减小扭曲向列型液晶盒内的液晶分子的偏转角度，增大头戴式显示设备10的透光率，避免户内的光线不足带给使用者的观看不适。

如图2所示，本实施提供的视透率处理部12设置为两组，并分别设置于使用者的左眼观看处与右眼观看处，相应的，图像显示装置110、反射装置111以及透镜组件112设置两组，并且对称设置，即两组图像显示装置110显示的虚拟图像经由反射装置的反射以及透镜组件112的调节投射距离，使得使用者的双眼可以同时观看图像显示装置110显示的虚拟图像。当然，为满足使用者的单目切换沉浸式场景体验功能或现实场景互动或增强现实观看体验，本实施例提供的视透率处理部12可以独立控制头戴式显示设备10的视透率。在使用者体验沉浸式尝尽体验功能或者现实场景互动或增强体验功能时，如需暂时停止或单目正常观看外界现实场景时，视透率处理部12将头戴式显示设备10的视透率调节为初始视透率，相应的图像显示装置110也随之调节虚拟图像的亮度。如图2与图5所示，本实施例提供的视透率处理部12包括控制模块122和阵列排布的光学器件121，控制模块122通过控制施加于光学器件121上的电压，以调节头戴式显示设备10的视透率，控制模块122可以采用单片机或逻辑控制器。上述两种控制方式的工作原理为本领域技术人员熟知，在此并不赘述。单片机或逻辑控制器的信号通道设置有多个，可根据实际应用具体选择，操作灵活。控制模块122可以实现独立控制每个光学器件121对图像显示部11的出光进行处理，实现逐区域改变头戴式显示设备10的视透率，操作更加方便。

如图2所示，光学器件121靠近使用者的一侧设有反射器件123。反射器件123贴设于光学器件121的近眼侧，即透镜组件112将图像显示装置110显示的虚拟图像投射于反射器件123的表面，反射器件123将虚拟图像反射进入使用者的眼中，避免图像损失。本实施提供反射器件123的反射率20％～90％，采用该反射器件123，反射效果较佳，且不会影响头戴式显示设备10在第一工作模式下的正常工作。

本实施例提供的视透率处理部12还包括成像器件124，成像器件124设置与使用者的近眼侧，成像器件124安装于反射器件123上。成像器件124的宽度应大于使用者的瞳孔大小，以使使用者观看到完整的虚拟图像。透镜组件112将图像显示装置110显示的虚拟图像投射于反射器件123的表面，反射器件123将虚拟图像反射进入使用者的眼中，通过成像器件124可以使得观看者在合理的距离内观看虚拟图像，缩小头戴式显示设备10的体积，便于使用者携带与使用。本实施例设置的成像器件124便于使用者近距离观看图像显示装置110显示的虚拟图像，当然，当反射器件123与使用者的距离为可观看距离，即使未设置成像器件124使用者也可以观看到虚拟图像。

如图3所示，本实施例提供的成像器件124a还可以安装于框架主体101上，框架主体101上设有支架103，支架103滑动安装于框架主体101上，成像器件124安装于支架103上，成像器件124a与反射器件123之间的距离可调，使用者可根据自己的瞳距调节成像器件124a与反射器件123之间的距离，操作方便。本实施例提供的支架103未遮挡透镜组件112的出光，确保使用者可以观看到完整的图像显示装置110显示的虚拟图像，无图像损失。

如图2所示，视透率处理部12还包括透明胶层125，透明胶层125设置于反射器件123与成像器件124之间，通过调整透明胶层125的厚度，从而调节使用者的观看距离，获得较好的观看效果。

如图2所示，本实施例提供的头戴式显示设备10还包括镜片102，镜片安装于框架主体101上，光学器件121安装于镜片102上，本实施例提供的头戴式显示设备10配置镜片102，满足近视人群的观看需求，扩充头戴式显示设备10的使用人群。

如图1、图2及图5所示，本实施例提供的光学器件121为扭曲向列型液晶盒，扭曲向列型液晶盒包括相对设置且偏振方向相互垂直的偏光片，两片偏光片之间夹设有液晶分子，在第一工作模式，图像显示装置110显示具有增强现实感的虚拟图像，控制模块122未对扭曲向列型液晶盒施加外部电压，扭曲向列型液晶盒内的液晶分子的偏转角度不发生改变，外界环境光入射至扭曲向列型液晶盒，平行于偏光片的偏振方向的入射光进入扭曲向列型液晶盒，在液晶分子的旋光作用下改变入射光的偏振方向，再经由偏振片出射。此时，头戴式显示设备10的视透率为100％，外界环境光可以完全进入使用者的眼睛，图像显示装置110显示的虚拟图像与外界现实场景结合，使用者佩戴头戴式显示设备10可以获得增强现实的体验。当然，在第一工作模式中，可以通过控制模块对扭曲向列型液晶盒施加电压以适当降低头戴式显示设备10的视透率，以弱化外界环境光对虚拟图像的影响。在第二工作模式中，图像显示装置110显示具有场景交互的虚拟图像，控制模块122对扭曲向列型液晶盒施加外部电压，扭曲向列型液晶盒内的液晶分子的偏转角度发生改变，外界环境光入射至扭曲向列型液晶盒，平行于偏光片的偏振方向的入射光进入扭曲向列型液晶盒，偏转后的液晶分子无法改变入射光的偏振方向，因此，入射光无法由偏振片出射。此时，头戴式显示设备10的视透率为0％，扭曲向列型液晶盒屏蔽外界环境光对使用者的干扰，图像显示装置110显示的具有场景交互的虚拟图像，使用者佩戴头戴式显示设备10可以获得虚拟现实的体验。采用扭曲向列型液晶盒调节入射光的入射率进而实现调节头戴式显示设备10的视透率，使用者佩戴头戴式显示设备10可以同时获得两种不同的感官体验，提高本设备的利用率。在光强较弱的环境中，头戴式显示设备10的视透率为50％～70％，当环境光检测部15检测到环境光强发生改变并发出光强检测信息，控制模块122接收光强检测信号，对施加在扭曲向列型液晶盒的驱动电压进行调整，增大扭曲向列型液晶盒内的液晶分子的偏转角度，降低头戴式显示设备10的视透率至20％～40％，确保使用者佩戴本实施例提供的头戴式显示设备10，不受到外界环境光变化的影响。图像显示装置110显示的虚拟图像经由反射装置111形成反射光路，透镜组件112将反射装置111出射的虚拟图像投射于各个扭曲向列型液晶盒上，经过反射器件123的反射，由成像器件124进入使用者的眼睛，同时现实世界的真实图像经由扭曲向列型液晶盒进入使用者的眼中，继而虚拟图像与真实图像在使用者的大脑中形成增强现实图像。其中使用者的双目与成像器件124距离为5～10mm，虚拟图像的大小由决定，其中，f为成像器件124的焦距，w'为使用者的观看视角。

本实施例提供的反射器件123可以是反射膜或反射片，反射器件123贴设于扭曲向列型液晶盒上，控制模块122控制施加于扭曲向列型液晶盒的电压，在电压的作用下，扭曲向列型液晶盒的液晶分子发生偏转，改变入射至扭曲向列型液晶盒光线的入射率，从而实现调节头戴式显示设备10的视透率，使用者通过扭曲向列型液晶盒可以实现头戴式显示设备10在第一工作模式与第二工作模式中自由切换，操作方便，图像显示装置110显示的虚拟图像通过反射装置111反射至透镜组件113，通过透镜组件113调整投射距离，以使虚拟图像投射于反射器件123的表面，在反射器件123的作用下，虚拟图像进入使用者的眼中。相较于现有技术，本实施例提供的扭曲向列型液晶盒靠近使用者的一侧设置反射器件123，确保虚拟图像进入使用者的眼中，而不需要采用多层显示屏，减轻头戴式显示设备10体积。

本实施例提供的扭曲向列型液晶盒的厚度为b，且0mm＜b≤1mm。进一步降低视透率处理部12的厚度，减轻头戴式显示设备10的厚度，便于使用者佩戴，提升舒适度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.头戴式显示设备，包括图像显示部，其特征在于：所述头戴式显示设备具有第一工作模式和第二工作模式，在所述第一工作模式，所述图像显示部显示第一虚拟图像，在所述第二工作模式，所述图像显示部显示第二虚拟图像，所述头戴式显示设备还包括视透率处理部，当所述头戴式显示设备由所述第一工作模式切换到所述第二工作模式，或由所述第二工作模式切换到所述第一工作模式，所述视透率处理部调节所述头戴式显示设备的视透率。

2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于：当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式，所述头戴式显示设备的视透率为a，且20％≤a≤100％，当所述头戴式显示设备处于所述第二工作模式，所述头戴式显示设备的视透率为b，且0％≤b≤30％。

3.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述头戴式显示设备还包括模式检测部和模式切换部，当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式下，所述模式检测部检测到第一触发事件并检测所述第一触发事件是否满足第一预设条件，若所述第一触发事件满足所述第一预设条件，所述模式检测部发出第一切换指令，所述模式切换部根据所述第一切换指令将所述头戴式显示设备由所述第一工作模式切换至所述第二工作模式；

当所述头戴式显示设备处于所述第二工作模式下，所述模式检测部检测到第二触发事件并检测所述第二触发事件是否满足第二预设条件，若所述第二触发事件满足所述第二预设条件，所述模式检测部发出第二切换指令，所述模式切换部根据所述第二切换指令将所述头戴式显示设备由所述第二工作模式切换至所述第一工作模式。

4.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述第一触发事件为所述使用者发出的第一手势指令，所述第一预设条件为所述第一手势指令匹配第一预设手势规则，所述模式检测部包括第一手势识别模块，所述第一手势识别模块存储所述第一预设手势规则，当所述第一手势识别模块检测到匹配所述第一预设手势规则的所述第一手势指令则发出所述第一切换指令。

5.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述第二触发事件为所述使用者发出的第二手势指令，所述第二预设条件为所述第二手势指令匹配第二预设手势规则，所述模式检测部包括第二手势识别模块，所述第二手势识别模块存储所述第二预设手势规则，当所述第二手势识别模块检测到匹配所述第二预设手势规则的所述第二手势指令则发出所述第二切换指令。

6.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述第一触发事件为播放视频，所述第一预设条件为检测到所述图像显示部播放立体视频，所述模式检测部包括视频检测模块，当所述视频检测模块检测到所述图像显示部播放视频则发出所述第一切换指令。

7.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述第一触发事件为所述使用者发出的游戏操作指令，所述第一预设条件为检测所述使用者发出游戏操作指令，所述模式检测部包括游戏操作检测模块，当所述游戏操作检测模块检测到所述游戏操作指令则发出所述第一切换指令。

8.如权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述第二触发事件为所述使用者发出的语音指令，所述第二预设条件为所述语音指令匹配预设语音规则，所述模式检测部包括语音识别模块，所述语音识别模块存储所述预设语音规则，当所述语音识别模块检测到匹配所述预设语音规则的所述语音指令则发出所述第二切换指令。

9.如权利要求1至8任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述头戴式显示设备还包括环境光检测部，当所述头戴式显示设备处于所述第一工作模式，所述环境光检测部检测环境光强获得光强信息，所述视透率处理部根据所述光强信息调节所述头戴式显示设备的视透率。

10.如权利要求9所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述视透率处理部包括控制模块和阵列排布的光学器件，所述控制模块通过控制施加于所述光学器件上的电压以调节所述头戴式显示设备的视透率。

11.如权利要求10所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述光学器件靠近所述使用者的一侧设有反射器件。

12.如权利要求11所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述反射器件的反射率为20％～90％。

13.如权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述视透率处理部还包括成像器件，所述成像器件设置于所述使用者的近眼侧，所述成像器件安装于所述反射器件上或安装于所述框架主体上。

14.如权利要求11至13中任一项所述的头戴式显示设备，其特征在于：所述光学器件为扭曲向列型液晶盒。

15.如权利要求14所述的头戴式显示设备，其特征在于：扭曲向列型液晶盒的厚度为b，且0mm＜b≤1mm。