CN107250885B - 头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

一种头戴式显示设备(100)，包括本体(20)，设置于本体中的显示模块(10)，以及转动设置于本体中的反射装置(30)。本体包括观看内侧(20A)及观看外侧(20B)，反射装置的反射面(301)可转向出瞳的方向经观看内侧将显示模块的显示源投射出本体以提供对内显示模式，以及反射面可转向观看外侧将显示模块的显示源沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质(200)以提供对外显示模式。头戴式显示设备将反射装置转动设置，如此，当佩戴者需要与他人共享显示内容时，转动反射装置以将显示模块的显示源沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质提供他人观看，无需佩戴者取下设备。

Description

头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及一种头戴显示设备技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备。

背景技术

随着科技的发展，头戴式显示设备已逐渐民用化，为越来越多的人提供高品质的视觉体验。然而，当佩戴者希望与其他人分享显示内容时，此时一般需要佩戴者取下设备给其他人佩戴，如此，导致佩戴者不能与旁人同时共享显示内容。

发明内容

本发明实施例公开了一种头戴式显示设备，允许佩戴者与其他人共享显示内容时无需佩戴者取下设备。

本发明实施例公开的头戴式显示设备，头戴式显示设备，包括本体及设置于所述本体中的显示模块。所述本体包括观看内侧及观看外侧。所述头戴式显示设备还包括转动设置于所述本体中的反射装置。所述反射装置的反射面可转向出瞳的方向经所述观看内侧将所述显示模块的显示源投射出所述本体以提供对内显示模式，以及所述反射面可转向所述观看外侧将所述显示模块的显示源沿所述观看外侧出射光源的方向投射至成像介质以提供对外显示模式。

本发明的头戴式显示设备将反射装置转动设置，如此，当佩戴者需要与他人共享显示内容时，转动反射装置以将显示模块的显示源沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质提供他人观看，无需佩戴者取下设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一实施例中的头戴式显示设备的立体示意图；

图2为本发明实施例提供的头戴式显示设备在对内显示模式下的光路示意图；

图3中的头戴式显示设备的模块示意图；

图4为本发明实施例提供的头戴式显示设备的显示模块切换至对外显示模式后的光路示意图；

图5为另一实施例中头戴式显示设备在对外显示模式下的光路示意图；

图6为又一实施例中头戴式显示设备的显示模块在对外显示模式下的光路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1和图2，本发明公开的一种实施例中的头戴式显示设备100包括本体20、设置于本体20中的两个显示模块10、转动设置于本体20中的两个反射装置30。该两个显示模块10分别提供供佩戴者左眼和右眼观看的显示内容。每一个反射装置30均可相对本体20旋转，以使每一个反射装置30能够在其反射面301转向出瞳的方向经观看内侧将显示模块10的显示源投射出本体20，当穿戴者佩戴该头戴式显示装置100后，穿戴者的眼睛201对应到该穿戴式显示装置100中的光学出瞳，即显示源通过观看内侧投射至佩戴者眼睛201，以提供对内显示模式。以及转向观看外侧将显示模块10的显示源沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质200(参图4)实现对外显示模式，从而提供了供佩戴者观看的对内显示模式和供佩戴者以外的其他人观看的对外显示模式之间的切换。为了形象说明本发明方案，以下将以穿戴者的眼睛201来示意出瞳。其中，显示模块10的光源为其显示面提供显示内容具有的光源，显示内容具体可以理解为图像。如此，当佩戴者需要与其他人分享显示内容时，可将其中一个反射装置30或两个反射装置30切换至对外显示模式，从而实现显示内容共享。

请一并参考图3，该头戴式显示设备100还包括连接于本体20且用于将头戴式显示设备100穿戴至佩戴者头部的头带42、耳机44、设置于本体20中的扬声器46及处理器50。处理器50电连接于耳机44、两个显示模块10、以及扬声器46，用于信号处理。处理器50在本实施例中装配于头戴式显示设备100中，例如，设置于本体20中。可以理解的，在其它实施方式中，处理器50和/或电源等功能模块可为分离式的独立设备，并通过插拔式接口连接至头戴式显示设备100。其中，扬声器46也可设置于头戴式显示设备100的任意位置，例如可设置于头带42、或耳机44。

本体20的结构为一具有内部容置空间的盒体，结合图1和图2所示，该盒体的观看内侧20A，即对应用户双眼的一侧，设有可投射出光束的对内观看视窗210，供佩戴者观看。本体20还包括观看外侧20B。本体20的观看外侧20B还开设有对外显示模式下提供显示模块10光源出射的对外观看视窗220，以供他人观看。具体的，当该本体20为上述盒体结构时，对外观看视窗210设置于观看外侧20B，即非观看内侧20A所在侧，例如，可以为对内观看视窗210所在侧的对侧。对内观看视窗210和对外观看视窗220可以为圆形、椭圆形、矩形等。其他实施方式下，对外观看视窗220还可以为本体20观看外侧20B整体采用透明材质来实现。对内观看视窗210和对外观看视窗220在本实施例中为圆形。本实施例中，观看视窗可以理解为本体20上设置的开口，以实现光线出射，为了防止粉尘等进入盒体内部，对内观看视窗210和对外观看视窗220均设有透明保护盖212。优先的，该透明保护盖212由盒体外壳在一体成型过程中在对应对外观看视窗和对内观看视窗的位置设置为透明材质而形成，从而提高设备外观的整体感。

请再次参考图2，该两个显示模块10设置于本体20中。每一个显示模块10可以为包括显示器102及光学模组104的一体结构，也可以为独立于光学模组104的单一显示器102结构。光学模组104为特殊光学透镜，用于将相应显示面101提供的光源按照预设的光路投射出放大正立的虚像。在本实施例中，该两个显示模块10相向设置即二者显示面正对，以减少头戴式显示设备100沿佩戴者观看方向的产品厚度，从而使产品的整体结构更加紧凑。显示模块10的显示源经光学模组104后的出射方向与观看内侧出射光源的方向相交于交点A。当设备处于对内显示模式时，该交点A位于反射装置30的反射面301上。

反射装置30在本实施例中为全反射镜片。反射装置30包括反射面301以及与反射面301相背的背面302。反射面301镀可见光宽带增透膜，背面302为磨砂面。每一个反射装置30相对两侧边(例如，上侧边和下侧边)均设置有转轴80。反射装置30通过转轴80转动连接于本体20。两转轴80共轴线设置。转轴的轴线在本实施例中分别为反射装置30的对称轴。转轴的轴线与显示模块10的显示源经光学模组104后的出射方向和观看内侧出射光源的方向垂直。在其它实施例中，在反射装置30能够满足将显示模块10的显示源沿观看内侧出射光源的方向投射至佩戴者眼睛201以提供对内显示模式以及沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质实现对外显示模式的前提下，转轴80还可设置于反射装置30的所述相对两侧边的其它位置，例如相应侧边的端部或者反射装置30的背面302，在这种情况下，转轴80的轴线与本实施方式中的轴线平行。转轴80还可以设置于反射装置30的一侧边，例如左侧边或右侧边，只要反射装置30的反射面301依据该转轴80可以转向实现将显示源投射至对应对内观看视窗210方向，并且可以转向实现将显示源投射至对应对外观看视窗220方向，从而可以实现对内显示模式及对外显示模式即可。具体的，如图2所示，当佩戴者无需与他人共享显示内容时，反射装置30转向观看内侧20A且其反射面301与水平面(即光学模组104的光轴X)的夹角α呈45度，此时，显示模块10显示面提供的光源经光学模组104投射至反射装置30的反射面301，并经反射面301反射后穿过对内观看视窗210沿对内观看出射光源的方向投射至佩戴者眼睛201。如图4所示，当佩戴者与他人共享显示内容时，反射装置30转向观看外侧20B且其反射面301与水平面(即光学模组104的光轴X)的夹角β呈135度，此时，显示模块10显示面提供的光源经光学模组104投射至反射装置30的反射面301，并经反射面301反射后穿过对外观看视窗220沿观看外侧出射光源的方向投射至成像介质200。

优选的，该头戴式显示设备100还包括设置于对外观看视窗220中的投影镜头40。该投影镜头40的形状与对外观看视窗220的形状与相适配。为了保护投影镜头40，透明保护盖设置于对外观看视察220中且位于投影镜头40靠近观看外侧20B的一侧。该投影镜头40用于在对外显示模式时将经反射装置30反射过来的光源投射至设备外的成像介质200(例如屏幕或白墙)，形成放大的图像，以允许多人分享。该投影镜头40由各种透镜，例如，凹透镜、凸透镜、弯月透镜等根据投射距离的实际需求组合而成，附图中示意的投影镜头的结构组合仅仅为示例。该投影镜头40的光轴与所述观看外侧出射光源的方向重合。经投影镜头40透射出来的像的大小由投影镜头40以及投影镜头40到成像介质间的投影距离来确定，可通过调整投影镜头40到反射装置30之间的距离来实现调焦。因此，投影镜头40在本实施例中活动设置于本体20。在一实施例中，本体20开设有沿观看外侧出射光源的方向延伸的滑槽，所述投影镜头40滑动设置于滑槽中，并可通过电机等驱动投影镜头40沿滑槽来回滑动以实现调焦。滑槽在该实施例中允许并限制投影镜头40沿观看外侧出射光源的方向滑动。在其它实施例中，投影镜头40通过与公知技术中实现传统数码相机镜头伸缩相类似的伸缩机构设置于本体20。伸缩机构沿观看外侧出射光源的方向伸缩。

可以理解的是，图示仅为原理示意图，各模块并不用于限定本发明各模块的具体位置。其他实施方式中，可以根据需求灵活选择观看外侧，可转动的反射装置30的反射面301可以转向观看外侧20B对应的对外观看视窗220，也可以转动至其他方向，只要该模式下，反射装置30的反射面朝向光学模组104的出光侧，将通过该光学模组104设计的光路反射形成穿过对外观看视窗210出射光束即可。例如对外观看视窗220可以置于本体20的观看外侧20B的相对两端，当欲通过本体20侧前方进行对外分享时，该模式下反射装置30可通过转轴80转动一定角度以使显示模块10的光源经反射面301的反射后穿过该两个对外观看视窗220后投射至设备外的成像介质，例如，屏幕或白墙等，实现与他人共享显示内容。且在对内显示模式下，反射面301可以转向观看内侧20A对应的对内观看视窗210，也可以转动至其他方向，只要该模式下，反射装置30的反射面朝向光学模组104的出光侧，将通过该光学模组104设计的光路反射形成穿过观看内侧20A对应的对内观看视窗210出射光束即可。根据本发明上述原理，显示器102、光学模组、反射装置30以及投影镜头40可置于本体20任意位置。

该头戴式显示设备100还包括设置于本体20中的电机48。电机48用于转动反射装置30。电机48的轴承(未示出)在本实施例中固定连接于转轴80。可以理解的，在其实方式中，电机48的轴承也可以通过齿轮组等间接连接于转轴80。电机48优选为步进电机或伺服电机。

处理器50还电连接于电机48，用于控制电机48转动反射装置30，以使反射装置30的显示面301转向观看内侧20A实现对内显示模式以及转向观看外侧20B实现对外显示模式。优选地，该头戴式显示设备100在本实施例中还包括电连接于处理器50的输入模块70。所述输入模块70用于接受用户控制反射装置30转动的操作并产生用户输入指令。该处理器50响应控制用户输入指令控制电机48转动反射装置30。所述输入模块70可以是设置于本体20上的按键、触控板、语音输入模块等。如此，用户可通过按压按键或操作触控板转动反射装置30；或者通过输入语音口令，例如“向内转动”或“向外转动”控制反射装置30的显示面301转向观看内侧实现对内显示模式，或转向观看外侧实现对外显示模式。

在本实施例中，该头戴式显示设备100默认的声音播放模式为声音内放，即通过耳机44播放。当显示模块10切换至对外显示模式时，自动启动声音外放，即启动扬声器46播放。具体的，该头戴式显示设备100还包括两个转动传感器60。该两个转动传感器60电连接于处理器50，用于检测反射装置30的状态并当检测到任意反射装置30切换至对外显示模式时产生检测信号。处理器50用于当接收到检测信号时启动声音外放模式，即控制音频信号通过扬声器46播出。如此，佩戴者能够与其他人实现音频及显示内容同步分享，提高用户体验。可以理解的是，当接收到检测信号时，启动声音外放包括耳机44与扬声器46同时播放，也包括直接切换扬声器46播放，此时耳机44停止播放。该对应的播放选择模式，可以灵活设置，较优的可以提供至用户进行自配置选择。在其它实施方式中，该头戴式显示设备100也可以基于上述输入模块70，实现声音播放模式的切换，例如，当用户可通过按压按键或操作触控板转动反射装置30；或者通过输入语音口令，例如“向内转动”或“向外转动”控制反射装置30的显示面301转向观看内侧实现对内显示模式，或转向观看外侧实现对外显示模式时，处理器50相应地在对内显示模式时控制音频信号通过耳机42播放，和在对外显示模式时控制音频信号通过扬声器46播放。

如图2所示，使用时，若佩戴者不需要与他人共享显示内容，可将反射装置30切换至对内显示模式，此时，反射装置30的显示面301均朝向观看内侧20A，显示模块10显示面提供的光源经光学模组104及反射面301后沿观看内侧出射光源的方向投射至佩戴者双眼。如图4所示，当佩戴者需要与他人共享显示内容时，转动其中一个或两个反射装置30以使该反射装置30切换至对外显示模式，此时，该反射装置30的反射面301转向观看外侧20B，显示模块10显示面提供的光源经光学模组104、反射面301以及投影镜头40后沿观看外侧出射光源的方向投射至设备外的成像介质，以使其他人能看到显示内容。与此同时，转动传感器60产生检测信号，处理器50控制音频信号通过扬声器46以外放的形式播出。如此，佩戴者能够与其他人实现音频及显示内容同步分享，提高用户体验。

如图5所示，在其它实施方式中，当采用上述两个显示模块10的方案时，可将其中一个反射装置30固定设置，另一个反射装置30转动设置以实现对外显示，例如右侧显示模块10对应的反射装置30(右反射装置)转动设置。如此，当需要对外显示时，转动该右反射装置30以使其反射面301转向观看外侧20B即可。

如图6所示，为了使佩戴者在与他人共享显示内容的同时依然可保持双眼观看，可以在设备中增设分光模组109。在对外显示模式下，左显示器10显示的光束通过分光模组109分离出两路光束，该两路光束并穿过对内观看视窗210后分别投射至佩戴者的双眼。

以上所述是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种头戴式显示设备，包括本体及设置于所述本体中的显示模块，所述本体包括观看内侧及观看外侧，其特征在于，所述头戴式显示设备还包括转动设置于所述本体中的反射装置，所述反射装置的反射面可转向出瞳的方向经所述观看内侧将所述显示模块的显示源投射出所述本体以提供对内显示模式，以及所述反射面可转向所述观看外侧将所述显示模块的显示源沿所述观看外侧出射光源的方向投射至成像介质以提供对外显示模式。

2.如权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述显示模块包括设置于所述本体中的光学模组及投影镜头，所述光学模组用于将所述显示模块提供的显示源按照预设的光路投射出放大的虚像至所述反射装置，所述反射装置在所述对外模式时将所述光学模组投射出的放大的虚像沿所述观看外侧出射光源的方向投射至所述投影镜头，所述投影镜头用于所述对外显示模式时将所述光学模组投射出并形成在所述反射装置上的显示源的虚像投射至所述成像介质形成放大的实像。

3.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述投影镜头的光轴与所述观看外侧出射光源的方向重合。

4.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述观看外侧开设有对外观看视窗，用于所述对外显示模式时提供经所述反射装置反射后的光源出射，所述投影镜头装设于所述对外观看视窗。

5.如权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射装置通过转轴转动设置于所述本体，所述反射装置在所述对内显示模式时其反射面与所述光学模组的光轴及所述观看内侧出射光源的方向的夹角均呈45度。

6.如权利要求5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设置于所述本体中的电机、及电连接于所述显示模组和所述电机的处理器，所述处理器用于控制所述电机转动所述反射装置。

7.如权利要求6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电连接于所述处理器的输入模组，所述输入模组用于接受用户控制所述反射装置转动的操作并产生用户输入指令，所述处理器响应所述用户输入指令控制所述电机转动所述反射装置。

8.如权利要求7所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述输入模组为设置于所述本体上的按键、或触控板、或语音输入模块。

9.如权利要求6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电连接于所述处理器的耳机、扬声器，所述处理器用于当所述对内显示模式时控制音频信号通过所述耳机播放，以及当所述对外显示模式时控制音频信号通过所述扬声器播放。

10.如权利要求9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电连接于所述处理器的转动传感器，所述转动传感器用于检测所述反射装置的状态并当检测到任意一个反射装置的反射面转向所述观看外侧出射光源的方向时产生检测信号，所述处理器用于当接收到检测信号时控制音频信号通过所述扬声器播出。

11.如权利要求1-7任意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包括一个分光模组，所述分光模组用于在所述对外显示模式下将所述显示模组的光源分离出两路光束，所述两路光束穿过所述对内观看视窗后分别投射至佩戴者的双眼。

12.如权利要求1-7任意一项所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射装置为全反射镜片。

13.如权利要求12所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射装置的反射面镀可见光宽带增透膜。