CN115877568A

CN115877568A - 头戴式图像显示装置

Info

Publication number: CN115877568A
Application number: CN202111128329.2A
Authority: CN
Inventors: 李福轩; 韩武
Original assignee: Beijing Youzhuju Network Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Youzhuju Network Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2023-03-31
Also published as: WO2023045711A1

Abstract

本公开涉及图像显示领域，具体涉及一种头戴式图像显示装置。本公开提供的头戴式图像显示装置包括：支撑部件；图像显示装置，设置于支撑部件上，用于提供图像光束；光学镜片和反射单元，均设置于图像光束向佩戴者的眼睛传播的路径上；其中，光学镜片相对于入射的图像光束倾斜设置；反射单元反射的图像光束经过光学镜片传播至佩戴者的眼睛；光线调节装置，设置于图像光束向外界物体传播的路径上；处理装置，用于控制光线调节装置至少部分地遮挡向外界物体传播的图像光束。本公开提供的头戴式图像显示装置，通过光线调节装置响应于处理装置的控制，可以自动对向外界物体传播的图像光束进行至少部分地遮挡，从而保护佩戴者的隐私。

Description

头戴式图像显示装置

技术领域

本公开涉及图像显示领域，具体涉及一种头戴式图像显示装置。

背景技术

目前AR技术(Augmented Reality，增强现实)和MR技术(Mixed Reality，混合现实)在很多领域都有比较广泛应用，例如，设备检修、建筑设计、出行导航、娱乐观影等，给用户带来了全新的观感体验。然而，用户在使用AR或MR图像设备的同时需要可以观察到外界的真实环境，不能将图像设备产生的虚拟图像光束与外界环境完全隔绝，因而在一些情况下可以从外界观察到图像设备产生的虚拟图像，从而导致泄露设备使用者的隐私。

发明内容

提供该发明内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

根据本公开的一个或多个实施例，提供了一种头戴式图像显示装置，包括：

支撑部件；

图像显示装置，设置于所述支撑部件上，用于提供图像光束；

光学镜片和反射单元，均设置于所述图像光束向佩戴者的眼睛传播的路径上；其中，所述光学镜片相对于入射的图像光束倾斜设置；所述反射单元反射的图像光束经过所述光学镜片传播至所述佩戴者的眼睛；

光线调节装置，设置于所述图像光束向外界物体传播的路径上；

处理装置，用于控制所述光线调节装置至少部分地遮挡向外界物体传播的所述图像光束。

根据本公开的一个或多个实施例，通过光线调节装置响应于处理装置的控制，可以自动对向外界物体传播的图像光束进行至少部分地遮挡，从而保护佩戴者的隐私。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1为根据本公开一实施例提供的头戴式图像显示装置的外部结构示意图；

图2为根据本公开一实施例提供的头戴式图像显示装置的内部结构示意图；

图3为根据本公开一实施例提供的光线调节装置的结构示意图；

图4为根据本公开一实施例提供的头戴式图像显示装置的外部结构示意图；

图5为根据本公开一实施例提供的控制装置的示例硬件组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的实施方式中记载的步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。术语“响应于”以及有关的术语是指一个信号或事件被另一个信号或事件影响到某个程度，但不一定是完全地或直接地受到影响。如果事件x“响应于”事件y而发生，则x可以直接或间接地响应于y。例如，y的出现最终可能导致x的出现，但可能存在其它中间事件和/或条件。在其它情形中，y可能不一定导致x的出现，并且即使y尚未发生，x也可能发生。此外，术语“响应于”还可以意味着“至少部分地响应于”。

术语“确定”广泛涵盖各种各样的动作，可包括获取、演算、计算、处理、推导、调研、查找(例如，在表、数据库或其他数据结构中查找)、探明、和类似动作，还可包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)和类似动作，以及解析、选择、选取、建立和类似动作等等。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、装置或单元进行区分，并非用于限定这些装置、装置或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

为了本公开的目的，短语“A和/或B”意为(A)、(B)或(A和B)。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

参见图1和图2，头戴式图像显示装置10包括支撑部件20、图像显示装置30、光线调节装置40、处理装置50、光学镜片60和反射单元70。

支撑部件20呈眼镜框式结构，其可用于安装头戴式图像显示装置10的其他部件，并可以用于将头戴式图像显示装置10佩戴在用户的眼睛前方。在一些实施例中，支撑部件20还可以呈头盔、遮光罩、护目镜等结构，本公开对此不做限制。

图像显示装置30用于提供图像光束IB，示例性地，图像显示装置30可以包括但不限于诸如OLED、Micro Oled、LCD显示屏或任何其他合适的显示装置。

光学镜片60和反射单元70二者均设置于图像显示装置30提供的图像光束IB向佩戴者的眼睛UE传播的路径上，其中，显示屏提供的图像光束首先被倾斜设置的光学镜片60反射至反射单元，反射单元将入射的图像光束再次反射至光学镜片60并向佩戴者的眼睛UE透射。

光线调节装置40设置于图像光束向佩戴者之外的外界物体传播的路径上，其在处理装置50的控制下，可以至少部分地遮挡从头戴式显示装置10内向外界传递的图像光束。示例性地，光线调节装置可贴附于安装在眼镜框式支撑部件20的透明眼镜片上，从而可用于对途经眼镜片向外界传播的图像光束进行至少部分地遮挡。

在一些实施例中，参见图3，光线调节装置40从上至下依次包括第一透明导电层410、液晶层420、第二透明导电层430和第一偏振片440。

在本实施例中，可以通过调整第一透明导电层410和第二透明导电层430的电信号来调节液晶层420内的液晶体的翻转角度，以调整入射至第一偏振片440的图像光束的光振动方向与第一偏振片440的偏振化方向之间的夹角，从而可以降低透过光线调节装置后的图像光束的光强，进而可以保护用户隐私。

优选地，光线调节装置40还可以具备至少一个表面保护层，其可以位于第一透明导电层410的左侧，或第一偏振片440的右侧。

在一些实施例中，光线调节装置还可以包括电致变色装置，其可基于施加至其上的电压改变自身的可见光透射率。示例性地，电致变色装置包括但不限于全固态电致变色玻璃、染色液晶等。

在一些实施例中，所述图像显示装置提供的图像光束具有非偏振性，参考图2，图像显示装置10提供的非偏振性图像光束入射至倾斜设置的光学镜片后，反射出的图像光束具有了偏振性，为部分偏振光或者完全偏振光，当此部分偏振光或完全偏振光穿过反射单元70入射至光线调节装置40时，光线调节装置40可通过调节液晶层420内的液晶体的翻转角度，以调整入射至第一偏振片440的图像光束的光振动方向与第一偏振片440的偏振化方向之间的夹角，从而可以降低透过光线调节装置后的图像光束的光强，进而可以保护用户隐私。这样，在本实施例中，倾斜设置的光学镜片既能用于配合反射单元将图像光束向佩戴者的眼睛传播，其反射的具有偏振性的图像光束亦可被光线调节装置调整亮度，从而可对诸如OLED屏幕等非偏振光源提供的图像光束进行亮度调节。

在一些实施例中，反射单元70为圆弧形镜片。

参见图4，在一些实施例中，头戴式图像显示装置10还包括手动控制装置80，其设置于支撑部件用于基于用户的操作产生第一控制信号，以使所述处理装置基于所述第一控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的所述图像光束的遮挡程度。这样，用户可以通过调节手动控制装置80根据自身喜好控制光线调节装置对途经的图像光束的遮挡程度。

在一些实施例中，手动控制装置可以包括但不限于触摸控制器件、实体旋钮或者按键。示例性地，手动控制装置80可以设置于支撑部件20上。

参见图4，在一些实施例中，头戴式图像显示装置10还包括环境光线传感器90，用于基于环境光线强度产生第二控制信号，以使所述处理装置基于所述第二控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的所述图像光束的遮挡程度。这样，头戴式图像显示装置可以自动根据外界环境光线强度来控制光线调节装置对途经的图像光束的遮挡程度。

参考图5，头戴式图像显示装置10包括处理装置50、手动控制装置80、环境光线传感器90、电源管理装置100、电源110和光线调节装置40。其中，处理装置50分别与手动控制装置80、环境光线传感器90和电源管理装置100可通信地耦合。处理装置50可以根据预设的图像光束调节算法，基于手动控制装置80和/或环境光线传感器90产生的信号，向电源管理装置100发出相应的指令，以控制施加至光线调节装置40的电信号，从而使光线调节装置至少部分地遮挡向外界物体传播的图像光束。

在一些实施例中，所述光学镜片60上还设置有第二偏振片，第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片440的偏振化方向相同。这样，在环境光线EL入射至佩戴者的眼镜UE的光线传播路径上，环境光线EL需要经过两个偏光片和一个液晶层。根据马吕斯定理(Malus’law)，强度为I₀的线偏振光，透过检偏片后，透射光的强度(不考虑吸收)为经过为I＝I₀*cos²θ，在本实施例中，因第二偏振片与第一偏振片的偏振化方向相同，θ仅取决于液晶层的翻转角度。因此，在本实例中，仅需控制液晶层中液晶的反转角度，即可精准地对入射至佩戴者眼睛的环境光强进行控制和调节，从而提升用户观看图像光束的清晰度。

在一些实施例中，处理装置50还可以根据预设的环境光线调节算法，基于手动控制装置80和/或环境光线传感器90产生的信号，来控制施加至光线调节装置40的电信号，从而使光线调节装置40可以调节入射佩戴者的眼睛的环境光强。

根据本公开的一个或多个实施例，提供了一种头戴式图像显示装置，包括：支撑部件；图像显示装置，设置于所述支撑部件上，用于提供图像光束；光学镜片和反射单元，均设置于所述图像光束向佩戴者的眼睛传播的路径上；其中，所述光学镜片相对于入射的图像光束倾斜设置；所述反射单元反射的图像光束经过所述光学镜片传播至所述佩戴者的眼睛；光线调节装置，设置于所述图像光束向外界物体传播的路径上；处理装置，用于控制所述光线调节装置至少部分地遮挡向外界物体传播的图像光束。

根据本公开的一个或多个实施例，头戴式图像显示装置还包括：手动控制装置，用于基于用户的操作产生第一控制信号，以使所述处理装置基于所述第一控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的图像光束的遮挡程度。

根据本公开的一个或多个实施例，头戴式图像显示装置还包括：环境光线传感器，用于基于环境光线强度产生第二控制信号，以使所述处理装置基于所述第二控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的图像光束的遮挡程度。

根据本公开的一个或多个实施例，所述光线调节装置包括：液晶层；

第一透明导电层和第二透明导电层，分别设置于所述液晶层的两侧；第一偏振片，设置于所述第一透明导电层和第二透明导电层中的任意一个透明导电层的远离所述液晶层的一侧。

根据本公开的一个或多个实施例，所述光线调节装置还包括保护层。

根据本公开的一个或多个实施例，头戴式图像显示装置还包括：透明镜片，设置于所述支撑部件上；所述光线调节装置贴附于所述透明镜片设置。

根据本公开的一个或多个实施例，所述光线调节装置包括电致变色装置。

根据本公开的一个或多个实施例，所述图像显示装置提供的图像光束具有非偏振性。

根据本公开的一个或多个实施例，所述光学镜片上设置有第二偏振片，所述第二偏振片的偏振化方向与所述第一偏振片的偏振化方向相同。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或装置逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims

1.一种头戴式图像显示装置，其特征在于，包括：

支撑部件；

处理装置，用于控制所述光线调节装置至少部分地遮挡向外界物体传播的图像光束。

2.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，还包括：

手动控制装置，用于基于用户的操作产生第一控制信号，以使所述处理装置基于所述第一控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的图像光束的遮挡程度。

3.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，还包括：

环境光线传感器，用于基于环境光线强度产生第二控制信号，以使所述处理装置基于所述第二控制信号控制所述光线调节装置对向外界物体传播的图像光束的遮挡程度。

4.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，所述光线调节装置包括：

液晶层；

第一透明导电层和第二透明导电层，分别设置于所述液晶层的两侧；

第一偏振片，设置于所述第一透明导电层和第二透明导电层中的任意一个透明导电层的远离所述液晶层的一侧。

5.根据权利要求4所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，

所述光线调节装置还包括保护层。

6.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，还包括：

透明镜片，设置于所述支撑部件上；所述光线调节装置贴附于所述透明镜片设置。

7.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，所述光线调节装置包括电致变色装置。

8.根据权利要求1所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，

所述图像显示装置提供的图像光束具有非偏振性。

9.根据权利要求8所述的头戴式图像显示装置，其特征在于，

所述光学镜片上设置有第二偏振片，所述第二偏振片的偏振化方向与所述第一偏振片的偏振化方向相同。