CN108845419A - 头戴式显示设备和用于头戴式显示设备的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种头戴式显示设备，包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构，切换机构用于切换目视光学组件和投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换。在第一工作模式下，显示屏发出的光入射至目视光学组件，目视光学组件出射平行光至头戴式显示设备的佩戴者的眼睛；在第二工作模式下，显示屏发出的光入射至投影光学组件，投影光学组件出射的光在头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。本公开还提供了一种用于头戴式显示设备的方法。

Description

头戴式显示设备和用于头戴式显示设备的方法

技术领域

本公开涉及一种头戴式显示设备和一种用于头戴式显示设备的方法。

背景技术

近年来，伴随着虚拟现实、增强现实、混合现实等技术的发展，头戴式显示设备大量涌入到我们的日常生活中。头戴式显示设备(HMD，Head Mount Display)是把二维图像直接投射到佩戴者的眼睛里，具体就是通过一组光学系统放大超微显示屏上的图像，将图像投射与佩戴者的视网膜上，使得佩戴者能够观看显示屏显示的图像。现有技术中，在用户使用头戴式显示设备时，仅限于佩戴者本人观看画面，而其他人无法观看，无法在需要时参与其中。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种头戴式显示设备，包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构。切换机构用于切换目视光学组件和投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换。在第一工作模式下，所述显示屏发出的光入射至所述目视光学组件，目视光学组件出射平行光至头戴式显示设备的佩戴者的眼睛，在第二工作模式下，显示屏发出的光入射至投影光学组件，投影光学组件出射的光在头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。

可选地，切换机构包括：导轨、第一运动部、第二运动部和马达。第一运动部和第二运动部在马达的驱动下可沿导轨运动，目视光学组件固定于第一运动部上，投影光学组件固定于第二运动部上。

可选地，导轨为圆弧导轨或直线导轨。

可选地，头戴式显示设备还包括引导光学组件，其中：在第一工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至目视光学组件。在第二工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至投影光学组件。

可选地，引导光学组件包括透镜组和转向镜，透镜组包括一个或多个透镜，转向镜为反射镜或半透半反镜。显示屏发出的光入射至透镜组，透镜组出射的光入射至转向镜，转向镜用于对透镜组出射的光进行转向。

可选地，目视光学组件包括一个或多个透镜。

可选地，目视光学组件包括凹面反射镜。

可选地，投影光学组件包括一个或多个透镜。

可选地，显示屏为以下任意一种或多种：LED显示屏、AM-LCD显示屏、OLED显示屏、LCOS显示屏。并且/或者，所述显示屏可通过光纤传导获得图像。

本公开的另一个方面提供了一种用于头戴式显示设备的方法，头戴式显示设备包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构。所述方法包括：通过切换机构切换目视光学组件和投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换。其中，在第一工作模式下，显示屏发出的光入射至目视光学组件，目视光学组件出射平行光至头戴式显示设备的佩戴者的眼睛，在第二工作模式下，显示屏发出的光入射至投影光学组件，投影光学组件出射的光在头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。

可选地，切换机构包括：导轨、第一运动部、第二运动部和马达。上述通过切换机构切换目视光学组件和投影光学组件的位置包括：通过马达驱动第一运动部沿导轨运动，使得第一运动部带动固定于第一运动部上的目视光学组件运动，并且/或者，通过马达驱动第二运动部沿导轨运动，使得第二运动部带动固定于第二运动部上的投影光学组件运动。

可选地，导轨为圆弧导轨或直线导轨。

可选地，头戴式显示设备还包括引导光学组件，其中，在第一工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至目视光学组件，在第二工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至投影光学组件。

可选地，引导光学组件包括透镜组和转向镜，透镜组包括一个或多个透镜，转向镜为反射镜或半透半反镜。显示屏发出的光入射至透镜组，透镜组出射的光入射至转向镜，转向镜用于对透镜组出射的光进行转向。

可选地，目视光学组件包括一个或多个透镜。

可选地，目视光学组件包括凹面反射镜。

可选地，投影光学组件包括一个或多个透镜。

可选地，显示屏为以下任意一种或多种：LED显示屏、AM-LCD显示屏、OLED显示屏、LCOS显示屏。并且/或者，显示屏可通过光纤传导获得图像。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开的实施例的头戴式显示设备和用于头戴式显示设备的方法的应用场景；

图2A示意性示出了根据本公开的一个实施例的处于第一工作模式的头戴式显示设备的结构示意图；

图2B示意性示出了根据本公开的一个实施例的处于第二工作模式的头戴式显示设备的结构示意图；

图3A示意性示出了根据本公开的一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图；

图3B示意性示出了根据本公开的另一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图；

图3C示意性示出了根据本公开的又一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图；以及

图4示意性示出了根据本公开的一个实施例的用于头戴式显示设备的方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

本公开的实施例提供了一种头戴式显示设备以及能够用于头戴式显示设备的方法。该头戴式显示设备包括显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构。在使用过程中，头戴式显示设备中的切换机构可以切换目视光学组件和投影光学组件在头戴式显示设备中的位置，改变头戴式显示设备中的光路组成，以实现头戴式显示设备的第一工作模式和第二工作模式的转换，其中，第一工作模式为普通显示模式，仅限于头戴式显示设备的佩戴者能够观看头戴式显示设备中的显示屏所显示的画面，第二工作模式为投影显示模式，不限于头戴式显示设备的佩戴者，其他用户也可一同观看头戴式显示设备中的显示屏所显示的画面。

图1示意性示出了根据本公开的实施例的头戴式显示设备和用于头戴式显示设备的方法的应用场景。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本公开实施例的场景的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1所示，该应用场景展示了用户101使用头戴式显示设备102的场景，在此场景下，头戴式显示设备102是眼镜型的头戴式显示设备，用户101将该头戴式显示设备102通过镜腿和鼻托进行佩戴。当用户101佩戴头戴显示设备102时，头戴显示设备102中的显示屏贴近用户101的眼睛，头戴显示设备102中通过光路调整焦距以在近距离中对用户101的眼睛投射画面，以供用户101观看头戴式显示设备102中显示屏所显示的画面，并可基于头戴式显示设备102的辅助实现增强现实、虚拟现实、混合现实等效果。

应该理解，图1中所示的头戴式显示设备102以及用户101佩戴头戴式显示设备102的方式仅为示例，头戴式显示设备102可以是各种样式的头戴式显示设备，如眼镜型、眼罩型、头盔型、等等，用户101在使用头戴式显示设备102时可以根据头戴式显示设备102的样式进行佩戴，在此均不做限制。

首先通过图2A～2B对本公开实施例所提供的头戴式显示设备的结构进行示例性说明。

图2A示意性示出了根据本公开的一个实施例的处于第一工作模式的头戴式显示设备的结构示意图。

如图2A所示，该头戴式显示设备200包括显示屏201、目视光学组件202、投影光学组件203和切换机构204，图2A中还示出了该头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛的位置、一个透镜205和一个半透半返镜206。

在图2A所示的第一工作模式下，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光入射至目视光学组件202，目视光学组件202出射平行光至头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛。在第一工作模式下，头戴式显示设备200中的投影光学组件203暂时不发挥作用，切换机构204用于在需要进行工作模式切换时，将投影光学组件203和目视光学组件202的位置进行切换。本实施例先着重对头戴式显示设备200在第一工作模式下的静态结构进行描述，下文再对使得头戴式显示设备200发生动态切换的切换机构204做具体描述。

具体地，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光经过一个透镜205和一个半透半返镜206之后入射至目视光学组件202，本实施例中目视光学组件202具体为一个凹面反射镜202，该反射镜202对入射到其上的光进行反射得到平行的反射光，该平行的反射光进入该头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛，使得该头戴式显示设备200的佩戴者能够看到显示屏201所显示的画面的放大的虚像。

需要说明的是，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光可以如图2A所示的经过一些其他光学元件后再入射至目视光学组件202，也可以不经过其他光学元件而直接入射至目视光学组件202。在显示屏201发出的光经过其他光学元件后再入射至目视光学组件202的实施例中，所述其他光学元件可以是透镜、透镜组、反射镜、透镜与反射镜的组合、透镜组与反射镜的组合、等等，以及，目视光学组件202可以是如图2A所示的凹面反射镜，也可以是透镜、透镜组、透镜与反射镜的组合、透镜组与反射镜的组合、等等各种单一光学元件或光学元件的组合，在此均不需要做限制，只需要满足的条件是：所述其他光学元件将显示屏201发出的光引导至目视光学组件202，所述其他光学元件和目视光学组件202相互配合，使得目视光学组件202的输出光为向头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛方向传播的平行光。在显示屏201发出的光不经过其他光学元件而直接入射至目视光学组件202的实施例中，目视光学组件202可以是如图2A所示的凹面反射镜，也可以是透镜、透镜组、透镜与反射镜的组合、透镜组与反射镜的组合、等等各种单一光学元件或光学元件的组合，在此不需要做限制，只需要满足的条件是：显示屏201发出的光入射至目视光学组件202后，目视光学组件202输出向头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛方向传播的平行光。

图2B示意性示出了根据本公开的一个实施例的处于第二工作模式的头戴式显示设备的结构示意图。

如图2B所示，该头戴式显示设备200包括显示屏201、目视光学组件202、投影光学组件203、切换机构204，图2B中还示出了一个透镜205、一个半透半返镜206和投影屏幕207。

在图2B所示的第二工作模式下，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光入射至投影光学组件203，投影光学组件203出射的光在头戴式显示设备200外的预设距离处汇聚成像。在第二工作模式下，头戴式显示设备200中的目视光学组件202暂时不发挥作用，切换机构204用于在需要进行工作模式切换时，将目视光学组件202和投影光学组件203的位置进行切换。本实施例先着重对头戴式显示设备200在第二工作模式下的静态结构进行描述，下文再对使得头戴式显示设备200发生动态切换的切换机构204做具体描述。

具体地，投影屏幕207置于头戴式显示设备200外的预设距离处，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光经过一个透镜205和一个半透半返镜206之后入射至投影光学组件203，本实施例中投影光学组件203具体为一个投影透镜203，该投影透镜203对入射到其上的光进行投射，输出的光在头戴式显示设备200外的预设距离处的投影屏幕207上汇聚成像，使得任意用户都可以在投影屏幕207上看到头戴式显示设备200中的显示屏201所显示的画面的放大的像。

需要说明的是，头戴式显示设备200中的显示屏201发出的光可以如图2B所示的经过一些其他光学元件后再入射至投影光学组件203，也可以不经过其他光学元件而直接入射至投影光学组件203。在显示屏201发出的光经过其他光学元件后再入射至投影光学组件203的实施例中，所述其他光学元件可以是透镜、透镜组、反射镜、透镜与反射镜的组合、透镜组与反射镜的组合、等等，以及，投影光学组件203可以是如图2A所示的单一透镜，也可以是多个透镜形成的透镜组，各透镜的参数可以根据需要调整，在此均不需要做限制，只需要满足的条件是：所述其他光学元件将显示屏201发出的光引导至投影光学组件203，所述其他光学元件和投影光学组件203相互配合，使得投影光学组件203的输出光为向头戴式显示设备200外的方向传播的、能够在一定距离处汇聚成像的光。在显示屏201发出的光不经过其他光学元件而直接入射至投影光学组件203的实施例中，投影光学组件203可以是如图2A所示的单一透镜，也可以是多个透镜形成的透镜组，各透镜的参数可以根据需要调整，在此不需要做限制，只需要满足的条件是：显示屏201发出的光入射至投影光学组件203后，投影光学组件203输出向头戴式显示设备200外的方向传播的、能够在一定距离处汇聚成像的光。

结合图2A～2B所示的头戴式显示设备200，其中，切换机构204用于切换目视光学组件202和投影光学组件203的位置，以实现头戴式显示设备200的第一工作模式和第二工作模式的转换，在第一工作模式下，显示屏201发出的光入射至目视光学组件202，目视光学组件202出射平行光至头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛，在第二工作模式下，显示屏201发出的光入射至投影光学组件203，投影光学组件203出射的光在头戴式显示设备200外的预设距离处汇聚成像。可知，头戴式显示设备200的第一工作模式对应于佩戴者单独观看的场景，第二工作模式对应于多个用户共享观看的场景，本公开实施例提供的头戴式显示设备200通过切换组件204的机械动作来实现上述私密和共享的场景的切换，符合用户在使用头戴式显示设备时的需求。

在本公开的一个实施例中，头戴式显示设备200中的切换机构204可以是由导轨、运动部和马达组成的机械装置，马达可以驱动运动部在导轨上运动，将目视光学组件202和/或投影光学组件203安装于运动部上，由运动部带动目视光学组件202和/或投影光学组件203一同运动，以实现目视光学组件202和/或投影光学组件203在头戴式显示设备200中的位置的改变。

其中，导轨方向可以是各种形式的，如导轨可以为圆弧导轨，即运动部可以带动目视光学组件202和/或投影光学组件203在导轨上沿圆弧方向运动以实现位置的改变，或者，导轨可以为直线导轨，即运动部可以带动目视光学组件202和/或投影光学组件203在导轨上沿直线方向运动以实现位置的改变，等等，在此不做限制。

下面通过图3A～3C来对头戴式显示设备200通过切换设备204在第一工作模式和第二工作模式间切换的方案进行具体说明。

图3A示意性示出了根据本公开的一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图。

如图3A所示，该头戴式显示设备200包括显示屏201、目视光学组件202、投影光学组件203、导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达(图中未示出)。此外，图3A中还示出了该头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛的位置、一个透镜205和一个半透半返镜206，前文中已详细说明过，在此不再赘述。

其中，导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达构成了前文所述的切换机构204，导轨2041的导向方向是如图中所示的上下方向，第一运动部2042和第二运动部2043分别与马达连接，马达可以驱动第一运动部2042在导轨2041上沿图中所示的上下方向运动，马达可以驱动第二运动部2043在导轨2041上沿图中所示的上下方向运动。目视光学组件202固定于第一运动部2042上，第一运动部2042可带动目视光学组件202在导轨2041上沿图中所示的上下方向运动，投影光学组件203固定于第二运动部2043上，第二运动部2043可带动投影光学组件203在导轨2041上沿图中所示的上下方向运动。

图3A所示的头戴式显示设备200处于第一工作模式下，当头戴式显示设备200的佩戴者需要将观看的内容与其他用户进行分享时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第一工作模式切换至第二工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041向下运动，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041向上运动，使得显示屏201发出的光最终入射至投影光学组件203，投影光学组件203出射的光在头戴式显示设备200外的预设距离处汇聚成像，即实现了头戴式显示设备200从第一工作模式到第二工作模式的切换。

反之，当头戴式显示设备200处于第二工作模式时，当头戴式显示设备200的佩戴者不再需要与其他用户共享画面，希望独自观看时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第二工作模式切换至第一工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041向上运动，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041向下运动，使得显示屏201发出的光最终入射至目视光学组件202，目视光学组件202出射平行光至头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛，即实现了头戴式显示设备200从第二工作模式到第一工作模式的切换。

图3B示意性示出了根据本公开的另一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图。

如图3B所示，该头戴式显示设备200包括显示屏201、目视光学组件202、投影光学组件203、导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达(图中未示出)。此外，图3B中还示出了该头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛的位置、一个透镜205和一个半透半返镜206，前文中已详细说明过，在此不再赘述。

其中，导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达构成了前文所述的切换机构204，导轨2041的导向方向是如图中所示的圆弧方向，第一运动部2042和第二运动部2043分别与马达连接，马达可以驱动第一运动部2042在导轨2041上沿图中所示的圆弧方向运动，马达可以驱动第二运动部2043在导轨2041上沿图中所示的圆弧方向运动。目视光学组件202固定于第一运动部2042上，第一运动部2042可带动目视光学组件202在导轨2041上沿图中所示的圆弧方向运动，投影光学组件203固定于第二运动部2043上，第二运动部2043可带动投影光学组件203在导轨2041上沿图中所示的圆弧方向运动。

图3B所示的头戴式显示设备200处于第一工作模式下，当头戴式显示设备200的佩戴者需要将观看的内容与其他用户进行分享时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第一工作模式切换至第二工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041向下旋转，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041向上旋转，使得显示屏201发出的光最终入射至投影光学组件203，投影光学组件203出射的光在头戴式显示设备200外的预设距离处汇聚成像，即实现了头戴式显示设备200从第一工作模式到第二工作模式的切换。

反之，当头戴式显示设备200处于第二工作模式时，当头戴式显示设备200的佩戴者不再需要与其他用户共享画面，希望独自观看时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第二工作模式切换至第一工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041向上旋转，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041向下旋转，使得显示屏201发出的光最终入射至目视光学组件202，目视光学组件202出射平行光至头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛，即实现了头戴式显示设备200从第二工作模式到第一工作模式的切换。

图3C示意性示出了根据本公开的又一个实施例的头戴式显示设备的结构示意图。

如图3C所示，该头戴式显示设备200包括显示屏201、目视光学组件202、投影光学组件203、导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达(图中未示出)，第一运动部2042分为上下两个配合一起运动的子运动部，第二运动部2043分为上下两个配合一起运动的子运动部。此外，图3C中还示出了一个透镜205、一个半透半返镜206和一个投影屏幕207，前文中已详细说明过，在此不再赘述。

其中，导轨2041、第一运动部2042、第二运动部2043和马达构成了前文所述的切换机构204，导轨2041的导向方向是如图中所示的水平方向，第一运动部2042和第二运动部2043分别与马达连接，马达可以驱动第一运动部2042在导轨2041上沿图中所示的水平方向运动，马达可以驱动第二运动部2043在导轨2041上沿图中所示的水平方向运动。目视光学组件202固定于第一运动部2042上，第一运动部2042可带动目视光学组件202在导轨2041上沿图中所示的水平方向运动，投影光学组件203固定于第二运动部2043上，第二运动部2043可带动投影光学组件203在导轨2041上沿图中所示的水平方向运动。

图3C所示的头戴式显示设备200处于第二工作模式下，当头戴式显示设备200的佩戴者不再需要与其他用户共享画面，希望独自观看时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第二工作模式切换至第一工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041水平向左运动，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041水平向右运动，使得显示屏201发出的光最终入射至目视光学组件202，目视光学组件202出射平行光至头戴式显示设备200的佩戴者的眼睛，即实现了头戴式显示设备200从第二工作模式到第一工作模式的切换。

反之，当头戴式显示设备200处于第一工作模式时，当头戴式显示设备200的佩戴者需要将观看的内容与其他用户进行分享时，需要进行头戴式显示设备200的工作模式的切换，从第一工作模式切换至第二工作模式。此时，需要通过头戴式显示设备200中的切换机构204的马达驱动第一运动部2042带动目视光学组件202沿导轨2041水平向右运动，以及通过切换机构204的马达驱动第二运动部2043带动投影光学组件203沿导轨2041水平向左运动，使得显示屏201发出的光最终入射至投影光学组件203，投影光学组件203出射的光在头戴式显示设备200外的预设距离处汇聚成像，即实现了头戴式显示设备200从第一工作模式到第二工作模式的切换。

结合图3A～3C可知可以通过多种方式实现头戴式显示设备200的工作模式的切换，应当理解，图3A～3C仅示意性地通过几个具体的例子进行说明，在同样的思想下，其他方式也均可以实现同样的效果，在此不做限制。

在本公开的一个实施例中，头戴式显示设备还包括引导光学组件，其中，在第一工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至目视光学组件，在第二工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至投影光学组件。

再看图2A～2B所示的头戴式显示设备200，其中的透镜205和半透半返镜206构成了头戴式显示设备200中的引导光学组件，显示屏201发出的光首先入射至引导光学组件中的透镜205，透镜205出射的光入射至半透半返镜206，半透半返镜206用于对透镜205出射的光进行转向，使得光入射至目视光学组件202或投影光学组件203。

其中，引导光学组件能够合理地配置在目视光学组件202或投影光学组件203之前的光路，使得头戴式显示设备200中的光路能够更加节省空间，进而能够实现更小巧便捷的头戴式显示设备200。特别地，当引导光学组件中采用了半透半返镜206来起到光路转向作用而不是其他具有转向功能的转向镜，目视光学组件202向佩戴者的眼睛出射的光可以通过该半透半返镜206，而不需要在头戴式显示设备200特意为目视光学组件202出射的光留出无遮挡的传播空间，进而能够进一步压缩头戴式显示设备200所占空间。

需要说明的是，引导光学组件可以是透镜、透镜组、反射镜、透镜与反射镜的组合、透镜组与反射镜的组合、等等，在此不做限制。

在本公开的一个实施例中，头戴式显示设备200中的显示屏201的图像可以直接通过发光二极管(LED)、主动式矩阵液晶显示器(AM-LCD)、有机发光二极管(OLED)、液晶附硅(LCOS)等等获得，也可以通过光纤等传导方式间接获得。

图4示意性示出了根据本公开的一个实施例的用于头戴式显示设备的方法的流程图。

如图4所示，该方法包括操作S401～S403，用于说明前文中所示的头戴式显示设备实现工作模式切换的方案流程，其中，所述头戴式显示设备包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构。

在操作S401，通过切换机构切换目视光学组件和投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换。

在操作S402，当在第一工作模式时，显示屏发出的光入射至目视光学组件，目视光学组件出射平行光至头戴式显示设备的佩戴者的眼睛。

在操作S403，当在第二工作模式时，显示屏发出的光入射至投影光学组件，投影光学组件出射的光在头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。

可知，头戴式显示设备的第一工作模式对应于佩戴者单独观看的场景，第二工作模式对应于多个用户共享观看的场景，图4所示的方法使得头戴式显示设备200通过切换组件204的机械动作来实现上述私密和共享的场景的切换，符合用户在使用头戴式显示设备时的需求。

在本公开的一个实施例中，切换机构包括：导轨、第一运动部、第二运动部和马达。上述操作S401通过切换机构切换目视光学组件和投影光学组件的位置包括：通过马达驱动第一运动部沿导轨运动，使得第一运动部带动固定于第一运动部上的目视光学组件运动，并且/或者，通过马达驱动第二运动部沿导轨运动，使得第二运动部带动固定于第二运动部上的投影光学组件运动。可选地，导轨可以为圆弧导轨或直线导轨。

在本公开的一个实施例中，头戴式显示设备还包括引导光学组件，上述操作S402当在第一工作模式时，显示屏发出的光入射至目视光学组件，目视光学组件出射平行光至头戴式显示设备的佩戴者的眼睛包括：在第一工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至所述目视光学组件。上述操作S403当在第二工作模式时，显示屏发出的光入射至投影光学组件，投影光学组件出射的光在头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像包括：在第二工作模式下，显示屏发出的光经过引导光学组件后入射至投影光学组件。

其中，引导光学组件包括透镜组和转向镜，透镜组包括一个或多个透镜，转向镜为反射镜或半透半反镜。显示屏发出的光入射至透镜组，透镜组出射的光入射至转向镜，转向镜用于对透镜组出射的光进行转向。

在本公开的一个实施例中，目视光学组件包括一个或多个透镜。也可以是，目视光学组件包括凹面反射镜。投影光学组件包括一个或多个透镜。

在本公开的一个实施例中，显示屏可以为以下任意一种或多种：LED显示屏、AM-LCD显示屏、OLED显示屏、LCOS显示屏；并且/或者，显示屏可通过光纤传导获得图像。

根据本公开的实施例，通过头戴式显示设备中的切换组件切换目视光学组件和投影光学组件的位置，以实现头戴式显示设备的第一工作模式和第二工作模式的切换，具体的各实施方式在上文中已有详细说明，可以参见上面参考图2A～图3C的描述，这里不再重复。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (10)

1.一种头戴式显示设备，包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构；

所述切换机构用于切换所述目视光学组件和所述投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换；

在第一工作模式下，所述显示屏发出的光入射至所述目视光学组件，所述目视光学组件出射平行光至所述头戴式显示设备的佩戴者的眼睛；

在第二工作模式下，所述显示屏发出的光入射至所述投影光学组件，所述投影光学组件出射的光在所述头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述切换机构包括：导轨、第一运动部、第二运动部和马达；

所述第一运动部和所述第二运动部在所述马达的驱动下可沿导轨运动；

所述目视光学组件固定于所述第一运动部上；

所述投影光学组件固定于所述第二运动部上。

3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其中，所述导轨为圆弧导轨或直线导轨。

4.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，还包括引导光学组件，

其中：

在第一工作模式下，所述显示屏发出的光经过所述引导光学组件后入射至所述目视光学组件；

在第二工作模式下，所述显示屏发出的光经过所述引导光学组件后入射至所述投影光学组件。

5.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其中：

所述引导光学组件包括透镜组和转向镜；

所述透镜组包括一个或多个透镜；

所述转向镜为反射镜或半透半反镜；

所述显示屏发出的光入射至所述透镜组，所述透镜组出射的光入射至所述转向镜，所述转向镜用于对所述透镜组出射的光进行转向。

6.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述目视光学组件包括一个或多个透镜。

7.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述目视光学组件包括凹面反射镜。

8.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中，所述投影光学组件包括一个或多个透镜。

9.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其中：

所述显示屏为以下任意一种或多种：LED显示屏、AM-LCD显示屏、OLED显示屏、LCOS显示屏；并且/或者

所述显示屏可通过光纤传导获得图像。

10.一种用于头戴式显示设备的方法，所述头戴式显示设备包括：显示屏、目视光学组件、投影光学组件和切换机构；

所述方法包括：

通过所述切换机构切换所述目视光学组件和所述投影光学组件的位置，以实现第一工作模式和第二工作模式的转换，

其中：

在第一工作模式下，所述显示屏发出的光入射至所述目视光学组件，所述目视光学组件出射平行光至所述头戴式显示设备的佩戴者的眼睛；

在第二工作模式下，所述显示屏发出的光入射至所述投影光学组件，所述投影光学组件出射的光在所述头戴式显示设备外的预设距离处汇聚成像。