CN208384235U - 虚拟现实头戴显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种虚拟现实头戴显示装置，包括虚拟现实头戴显示系统及遮光件。虚拟现实头戴显示系统包括图像显示装置、阵列成像装置和液晶光开关。阵列成像装置包括至少两个成像镜面，液晶光开关包括至少两个子液晶光开关。子液晶开关在图像显示装置输出一束与该子液晶开关对应的子图像光线时处于开状态，使图像显示装置输出的与该子液晶开关对应的子图像光线被成像镜面反射会聚后穿过子液晶开关能在人眼形成待显示子图像。在图像显示装置输出完待显示图像的所有子图像光线后，在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为待显示图像。该虚拟现实头戴显示装置具有大视场、高分辨率的特点，且体积较小。

Description

虚拟现实头戴显示装置

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实技术领域，具体而言，涉及一种虚拟现实头戴显示装置。

背景技术

目前虚拟现实头戴显示装置普遍采用微型图像显示器作为图像源，并配合传统目视光学系统实现虚拟显示。受限于现有的技术和工艺水平，微型图像显示器的分辨率很难提高。并且，传统目视光学系统的显示视场与目视光学系统的体积密切相关。增大显示视场，目视光学系统的体积会随之剧增。因此，目前主流的虚拟现实头戴显示装置具有分辨率低，以及视场小或体积大的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大视场高分辨率的紧凑型的虚拟现实头戴显示装置，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型较佳实施例提供一种虚拟现实头戴显示装置，包括虚拟现实显示系统和遮光件，所述虚拟现实显示系统包括图像显示装置、阵列成像装置和液晶光开关，所述阵列成像装置包括至少两个成像镜面，每个成像镜面贴有可透可反膜，所述液晶光开关包括至少两个子液晶光开关，每个成像镜面与每个子液晶光开关对应；

所述图像显示装置用于依次输出待显示图像的至少两束子图像光线，其中，每幅待显示图像包括至少两幅待显示子图像，每幅待显示子图像与每束子图像光线对应，每束子图像光线与每个子液晶开关对应；

所述成像镜面用于对入射的子图像光线进行反射会聚；

所述子液晶开关用于在所述图像显示装置输出一束与该子液晶开关对应的子图像光线时处于开状态，使所述图像显示装置输出的与该子液晶开关对应的子图像光线被所述成像镜面反射会聚后穿过所述子液晶开关能在人眼形成待显示子图像；

所述子液晶开关还用于在所述图像显示装置输出一束与该子液晶开关不对应的子图像光线时处于关闭状态；

在所述图像显示装置输出完待显示图像的所有子图像光线后，穿过每个所述子液晶开关在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为所述待显示图像；

所述遮光件用于防止环境光线经过阵列成像装置和液晶光开关透射入人眼。

可选地，所述图像显示装置包括光源模组和图像显示单元，所述光源模组包括照明光源和光束整形合束器，所述光束整形合束器包括准直扩束整形组件和合束单元；

所述照明光源，用于提供多束照明光线；

所述准直扩束整形组件，用于对每束照明光线进行准直扩束整形；

所述合束单元，用于将所述准直扩束整形组件准直扩束整形处理后的光束合成为单光束；

所述图像显示单元，用于对所述合束单元输出的单光束的能量进行调制以形成待显示信息的图像光线。

可选地，所述图像显示装置包括光源模组和扫描装置；

所述光源模组，用于提供准直细光束；

所述扫描装置，用于对所述光源模组出射的光线进行高速偏转以形成图像光线。

可选地，所述扫描装置为MEMS扫描装置。

可选地，所述图像显示装置包括光源模组、偏振分光组件和图像显示单元，所述光源模组包括照明光源和准直扩束整形组件；

所述照明光源，用于提供照明光线；

所述准直扩束整形组件，用于对所述照明光线进行准直扩束整形；

所述偏振分光组件，用于所述准直扩束整形组件出射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射；

所述图像显示单元，用于根据此时待显示子图像的灰度对S偏振光束进行光能量调制，经所述图像显示单元调制后的光束转换为P偏振光束，P 偏振光束再次透过偏振分光组件后进入阵列成像装置中。

可选地，所述图像显示装置还包括光取向元件，所述光取向元件设置在所述准直扩束整形组件的出射光路，用于选取特定角度光束。

可选地，所述成像镜面为衍射平面或连续的曲面。

可选地，所述图像显示装置输出的与各子液晶开关对应的子图像光线的能量随与其对应的子液晶开关距图像显示装置距离增大而增大。

可选地，所述成像镜面的反射率沿远离图像显示装置的方向增大。

本实用新型提供的虚拟现实头戴显示装置通过对图像显示装置、阵列成像装置和液晶光开关的巧妙集成与设计，依次输出一待显示图像的至少两束子图像光线，通过每个成像镜面反射会聚在人眼形成与每束子图像光线对应的待显示子图像，利用视觉残留效应，使在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为待显示图像。因此，该虚拟现实头戴显示装置的视场角等于阵列成像装置包括的所有成像镜面的视场角之和。并且，每幅待显示子图像的分辨率可以相同且等于待显示图像的分辨率。故，该虚拟现实头戴显示装置具有大视场图像显示的同时具有高分辨率，且相对于具有传统目视光学系统的虚拟现实头戴显示装置体积较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种虚拟现实显示系统的方框示意图。

图2为一实施方式中虚拟现实显示系统的结构示意图。

图3为另一实施方式中虚拟现实显示系统的结构示意图。

图4为图2所示的虚拟现实显示系统显示第一待显示子图像的光路示意图。

图5为图2所示的虚拟现实显示系统显示第二待显示子图像的光路示意图。

图6为图2所示的虚拟现实显示系统显示第三待显示子图像的光路示意图。

图7为图2所示的虚拟现实显示系统显示待显示图像的光路示意图。

图8为另一实施方式中虚拟现实显示系统的结构示意图。

图9为另一实施方式中虚拟现实显示系统的结构示意图。

图10为另一实施方式中虚拟现实显示系统的结构示意图。

图标:1-虚拟现实显示系统；10-图像显示装置；30-阵列成像装置；50- 液晶光开关；31-成像镜面；51-子液晶光开关；11-光源模组；13-图像显示单元；111-照明光源；113-光束整形合束器；1111-红色LED光源；1112- 绿色LED光源；1113-蓝色LED光源；1131-准直扩束整形组件；1133-合束单元；11311-第一准直扩束整形单元；11312-第二准直扩束整形单元； 11313-第三准直扩束整形单元；311-第一成像镜面；312-第二成像镜面； 313-第三成像镜面；511-第一子液晶光开关；512-第二子液晶光开关；513- 第三子液晶光开关；15-扫描装置；17-准直透镜；18-光取向元件；19-偏振分光组件；70-可控背面层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

本实用新型实施例提供的虚拟现实显示系统1，可以应用于HMD(Head MountDisplay，头戴式可视设备)等虚拟现实设备，在此不做限制。

请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种虚拟现实显示系统1 的方框示意图。该虚拟现实显示系统1包括图像显示装置10、阵列成像装置30和液晶光开关50。所述阵列成像装置30包括至少两个成像镜面31，每个成像镜面31贴有可透可反膜，所述液晶光开关50包括至少两个子液晶光开关51，每个成像镜面31与每个子液晶光开关51对应。

所述图像显示装置10用于依次输出待显示图像的至少两束子图像光线。其中，每幅待显示图像包括至少两幅待显示子图像，每幅待显示子图像与每束子图像光线对应。每束子图像光线与每个子液晶开关对应。待显示图像为虚拟现实显示系统1显示的虚拟图像。为了提高显示效果，每幅待显示子图像的分辨率可以相同。而每幅待显示子图像的大小可以相同也可以不同。

所述成像镜面31用于对入射的子图像光线进行反射会聚。由于每个成像镜面31贴有可透可反膜，因此所述成像镜面31还用于对入射的子图像光线进行穿过，使其能继续向下一个成像镜面31传输。

所述子液晶开关用于在所述图像显示装置10输出一束与该子液晶开关对应的子图像光线时处于开状态，使所述图像显示装置10输出的与该子液晶开关对应的子图像光线被所述成像镜面31反射会聚后穿过所述子液晶开关能在人眼形成待显示子图像。所述子液晶开关还用于在所述图像显示装置10输出一束与该子液晶开关不对应的子图像光线时处于关闭状态，以避免所述图像显示装置10输出的与该子液晶开关不对应的子图像光线被所述成像镜面31反射会聚后穿过所述子液晶开关进入人眼。其中，所述子液晶开关可以是液晶光开关50的一部分，也可以是独立的一个小尺寸液晶光开关50。随着技术的发展，当电致变色开关的开关速率达到液晶光开关50时，也可以用电致变色开关代替液晶光开关50和/或子液晶光开关51。

在所述图像显示装置10输出完待显示图像的所有子图像光线后，穿过每个所述子液晶开关在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为所述待显示图像。具体实施时，可以通过调整所述图像显示装置10输出每束子图像光线的频率以及输出每幅待显示图像的时间间隔，并配合调整每个子液晶开关的开关状态，利用视觉残留原理，就可以使穿过每个所述子液晶开关在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为所述待显示图像。

本实用新型实施例提供的虚拟现实显示系统1通过对图像显示装置10、阵列成像装置30和液晶光开关50的巧妙集成与设计，依次输出一待显示图像的至少两束子图像光线，通过每个成像镜面31反射会聚在人眼形成与每束子图像光线对应的待显示子图像，利用视觉残留效应，使在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为待显示图像。因此，该虚拟现实显示系统1的视场角等于阵列成像装置30包括的所有成像镜面31的视场角之和。并且，每幅待显示子图像的分辨率可以相同且等于待显示图像的分辨率。故，该虚拟现实显示系统1具有大视场图像显示的同时具有高分辨率，且相对于具有传统目视光学系统的虚拟现实显示系统体积较小。

由于图像显示装置10、阵列成像装置30和液晶光开关50的结构和设置方式可以有很多种。因此，基于上述实用新型构思，虚拟现实显示系统1 的具体结构可以是，但不限于如图2、图3、图8、图9和图10所示。应理解，为了便于描述，图2、图3、图8、图9和图10所示的虚拟现实显示系统1均以单目的形式呈现。本领域技术人员可以根据图2、图3、图8、图 9和图10所示的结构推出虚拟现实显示系统1为双目时的结构。

如图2所示，图2为一实施方式中虚拟现实显示系统1的结构图。图像显示装置10包括光源模组11和图像显示单元13。光源模组11包括照明光源111和光束整形合束器113。

照明光源111可以采用激光光源、LED光源等。可选地，在本实施方式中，该照明光源111为LED光源，该LED光源可以包括红色LED光源 1111、绿色LED光源1112和蓝色LED光源1113。在另一实施方式中，LED 光源中各个LED的颜色可以根据实际需要进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。

光束整形合束器113设置于照明光源111的光路上，用于对照明光源 111发出的光束进行准直扩束整形、合束处理。可选地，在本实施方式中，光束整形合束器113包括准直扩束整形组件1131和合束单元1133。准直扩束整形组件1131包括第一准直扩束整形单元11311、第二准直扩束整形单元11312和第三准直扩束整形单元11313。其中，第一准直扩束整形单元 11311用于对红色LED光源1111发出的光束进行准直扩束整形处理。第二准直扩束整形单元11312用于对绿色LED光源1112发出的光束进行准直扩束整形处理。第三准直扩束整形单元11313用于对蓝色LED光源1113发出的光束进行准直扩束整形处理。通常情况下，第一准直扩束整形单元11311、第二准直扩束整形单元11312和第三准直扩束整形单元11313的准直精度可以要求在几个毫弧度。合束单元1133用于将经过第一准直扩束整形单元 11311、第二准直扩束整形单元11312和第三准直扩束整形单元11313准直扩束整形处理后的光束合成为单光束。可选地，合束单元1133为x-cube 型合光棱镜。

图像显示单元13用于调制光源模组11提供的光线的能量以形成待显示信息的图像光线。图像显示单元13可以为反射式的，也可以为透射式的。可选地，在本实施方式中，图像显示单元13为透射式的。例如，图像显示单元13为透射式LOCS(Liquid CrystalonSilicon，硅基液晶)显示源。

阵列成像装置30包括至少两个成像镜面31，每个成像镜面31贴有可透可反膜。所述成像镜面31用于对入射的子图像光线进行反射会聚。所述成像镜面31具有将平面波转化为球面波的功能。成像镜面31可以为连续的曲面或衍射平面。可选地，在本实施方式中，成像镜面31为连续的曲面。显而易见，成像镜面31可以为光学实体的连续的曲面，多个光学实体胶合形成阵列成像装置30，如图2所示。成像镜面31也可以为曲面镜，多个曲面镜排列形成阵列成像装置30，如图3所示。

请再次参阅图2或图3，在本实施方式中，阵列成像装置30包括三个成像镜面31，分别记为第一成像镜面311、第二成像镜面312和第三成像镜面313。相应地，液晶光开关50包括三个子液晶光开关51，分别记为第一子液晶光开关511、第二子液晶光开关512和第三子液晶光开关513。

本实施方式提供的虚拟现实显示系统1进行一次虚拟图像显示的过程如下：将一幅待显示图像在水平方向分为三幅待显示子图像，分别记为第一待显示子图像、第二待显示子图像和第三待显示子图像。首先，请参阅图4，图像显示装置10根据第一待显示子图像输出一束子图像光线，第一子液晶开关处于开状态，第二子液晶开关和第三子液晶开关处于关闭状态。该束子图像光线被第一成像镜面311反射会聚后，穿过第一子液晶开关在人眼形成第一待显示子图像。由于第二子液晶开关和第三子液晶开关处于关闭状态，则在形成第一待显示子图像时，穿过第一成像镜面311被第二成像镜面312反射会聚后的光线及穿过第一成像镜面311和第二成像镜面 312被第三成像镜面313反射会聚后的光线不会进入人眼，造成干扰。其次，请参阅图5，图像显示装置10根据第二待显示子图像输出一束子图像光线，第二子液晶开关处于开状态，第一子液晶开关和第三子液晶开关处于关闭状态。该束子图像光线一部分被第一成像镜面311反射会聚后向第一子液晶开关传输，另一部分穿过第一成像镜面311。穿过第一成像镜面311的子图像光线一部分被第二成像镜面312反射会聚后穿过第二子液晶开关在人眼形成第二待显示子图像，另一部分穿过第二成像镜面312向第三成像镜面313传输。向第三成像镜面313传输的子图像光线一部分被第三成像镜面313反射会聚向第三子液晶开关传输，另一部分穿过第三成像镜面313。同理，由于第一子液晶开关和第三子液晶开关处于关闭状态，因此在形成第二待显示子图像时，被第一成像镜面311和第三成像镜面313反射会聚后的光线不会进入人眼，造成干扰。最后，请参阅图6，图像显示装置10 根据第三待显示子图像输出一束子图像光线，第三子液晶开关处于开状态，第一子液晶开关和第二子液晶开关处于关闭状态。同理，该束子图像光线的一部分可以穿过第一成像镜面311和第二成像镜面312被第三成像镜面 313反射会聚后，穿过第三子液晶开关在人眼形成第三待显示子图像。由于第一子液晶开关和第二子液晶开关处于关闭状态，因此在形成第三待显示子图像时，被第一成像镜面311和第二成像镜面312反射会聚后的光线不会进入人眼，造成干扰。

在上述过程中，可以通过调整所述图像显示装置10输出每束子图像光线的频率以及输出每幅待显示图像的时间间隔，并配合调整每个子液晶开关的开关状态，利用视觉残留原理，就可以使穿过每个所述子液晶开关在人眼形成的第一待显示子图像、第二待显示子图像和第三待显示子图像能在用户视觉上被拼接为所述待显示图像，如图7所示。

从上述过程可以看出，图像显示装置10输出子图像光线在穿过成像镜面31向下一个成像镜面31传输时，能量会衰减。因此，为了避免第一待显示子图像、第二待显示子图像和第三待显示子图像能量不同，在第一成像镜面311、第二成像镜面312和第三成像镜面313的反射率相同时，可以使图像显示装置10根据第一待显示子图像输出的子图像光线的能量、根据第二待显示子图像输出的子图像光线的能量、根据第三待显示子图像输出的子图像光线的能量依次增大。或者在图像显示装置10根据第一待显示子图像输出的子图像光线的能量、根据第二待显示子图像输出的子图像光线的能量和根据第三待显示子图像输出的子图像光线的能量相等时，使第一成像镜面311、第二成像镜面312和第三成像镜面313的反射率依次增大，以免第一待显示子图像、第二待显示子图像和第三待显示子图像能量不同。也就是说，为避免待显示图像的各个待显示子图像的能量不同，可以使图像显示装置10输出的与各个子液晶开关对应的子图像光束的能量随与其对应的子液晶开关距图像显示装置10距离增大而增大或使所述成像镜面31 的反射率沿远离图像显示装置10的方向增大。

如图8所示，图8为另一实施方式中虚拟现实显示系统1的结构图。与图2类似，不同的是：图像显示装置10不采用图像显示单元13，而采用扫描装置15。对应地，图像显示装置10中光源模组11的光学参数和结构与图2中略有不同。

可选地，光源模组11包括照明光源111和光束整形合束器113。光束整形合束器113包括准直扩束整形组件1131和合束单元1133。光源模组 11中照明光源111可以采用激光光源、LED光源等。准直扩束整形组件1131 用于输出准直细光束。可选地，准直扩束整形组件1131可以由长焦准直镜、短焦聚焦镜、小孔光阑及短焦准直镜组成。照明光源111输出的光束经过长焦准直镜和短焦聚焦镜后重新会聚成光斑，小孔光阑对会聚后的光斑取中心区域，滤除光斑旁瓣，获得能量集中的小光斑，最后小光斑再次由短焦准直镜准直为能量分布均匀的准直细光束。当照明光源111输出多色光时，光束整形合束器113还包括合束单元1133。合束单元1133可以设置在准直扩束整形组件1131的出射光路上，用于对准直扩束整形组件1131输出的光束进行合束；或者设置在照明光源111的出射光路上，用于对照明单元输出的光束进行合束后再输出至准直扩束整形组件1131。

扫描装置15设置在光源模组11的出射光路上，用于对光源模组11出射的光线进行高速偏转以形成图像光线。扫描装置15可以选用公知技术中的具有扫描功能的器件。例如，该扫描装置15可以是MEMS扫描装置、压电陶瓷光纤扫描装置、电控晶体扫描装置等。可选地，在本实施方式中，扫描装置15为MEMS扫描装置。MEMS扫描装置可以由一个二维MEMS 扫描振镜组成，或者两个一维MEMS扫描振镜组成。光源模组11根据待发送图像(待发送到用户眼睛中的虚拟图像)的色彩和灰度要求进行调制后的光线输入到MEMS扫描装置。MEMS扫描装置能够根据驱动信号进行偏转，也即通过扫描这一过程实现了输出图像光线的目的。

可选地，所述图像显示装置10还包括准直透镜17。所述准直透镜17 设置于扫描装置15的出射光路上，用于对扫描装置15的出射光线进行准直处理，使经过处理后的光线能以近似平行的方式进入到后续的阵列成像装置30中。

同理，阵列成像装置30除了采用如图8所示的结构外，还可以采用图 3中阵列成像装置30的结构，即成像镜面31也可以为曲面镜，多个曲面镜排列形成阵列成像装置30。

如图9所示，图9为另一实施方式中虚拟现实显示系统1的结构图。与图2类似，不同的是：

照明光源111为单色光源，例如绿色的LED光源。因而，光束整形合束器113不包括合束单元1133，仅包括准直扩束整形组件1131。准直扩束整形组件1131用于对绿色LED光源1112发出的光束进行准直扩束整形处理。通常情况下，由于LED光源属于具有一定尺寸的面光源(通常为1mm)，根据能量守恒定律，经过准直扩束整形组件1131处理后的光束并不是绝对的准直光束。为更高程度的提高虚拟现实显示系统1的显示分辨率，可以在准直扩束整形组件1131的出射光路上设置一光取向元件18。本实施方式中，光取向元件18可以是角度敏感衍射元件或全息元件。

图像显示单元13为反射式的，例如为反射式LOCS显示源。所述图像显示装置10还包括偏振分光组件19。振分光组件是能够将入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射的一种光学元件。本实施方式中，偏振分光组件19可以是PBS棱镜 (polarization beam splitter，偏振分光棱镜)。

具体实施时，照明光源111输出的光束经过准直扩束整形组件1131准直扩束整形及光取向元件18处理后，进入偏振分光组件19，S偏振光束被偏振分光组件19反射至图像显示单元13，图像显示单元13根据此时待显示子图像的灰度对S偏振光束进行光能量调制，经图像显示单元13调制后的光束转换为P偏振光束，P偏振光束再次透过偏振分光组件19后进入阵列成像装置30中。

在其它实施方式中，上述的偏正分光组件还可以用倾斜的可透可反平面镜代替。但是采用倾斜的可透可反平面镜会对光束能量进行衰减。

可选地，在本实施方式中，成像镜面31为衍射平面。具体地，成像镜面31可以为平面基底型二元衍射反射镜面，该二元衍射反射镜面可以将平面波转化为球面波。显而易见，成像镜面31可以为倾斜棱镜的衍射平面，多个倾斜棱镜胶合形成阵列成像装置30，如图9所示。成像镜面31也可以为衍射平面镜，多个衍射平面镜排列形成阵列成像装置30如图10所示。需要说明的是，本实施方式中，第一成像镜面311、第二成像镜面312和第三成像镜面313的倾斜角度可以相同，也可以不同。相应地，第一成像镜面311、第二成像镜面312和第三成像镜面313的二元衍射图案可以相同，也可以不同。

请再次参阅图9，可选地，虚拟现实显示系统1还包括可控背面层70。所述可控背面层70能够将不透明度从清晰变为深色或不透明，以提高虚拟现实显示系统1显示的虚拟图像(待显示图像)的对比度。具体实施过程中，可控背面层70可以为电致变色层。电致变色层可以紧贴阵列成像装置 30，也可以与阵列成像装置30间隔一气隙或光学材料。

从上面可以看出，图2、图3、图8、图9和图10中图像显示装置10 和阵列成像装置30可以互相组合。例如，将图2中的图像显示装置10与图8中的图像显示装置10互换以构成新的两种虚拟现实显示系统1。又例如，将图9中的可控背面层70分别应用于图2、图3、图8和图10中以构成新的两种虚拟现实显示系统1。以及，图2、图3、图8、图9和图10所示的虚拟现实显示系统1仅是示意性的。例如，增加或减少图2、图3、图 8、图9和图10中的成像镜面31的个数就以构成新的虚拟现实显示系统1。又例如，增加或减少图2、图3、图8、图9和图10中的照明光源111的个数就以构成新的虚拟现实显示系统1。

本实用新型实施例还提供一种虚拟现实头戴显示装置，该虚拟现实头戴显示装置包括上述的虚拟现实显示系统1。在实际实施时，该虚拟现实头戴显示装置还可以包括头戴、眼罩、遮光件及将上述虚拟现实显示系统1 所包括的元器件连接起来的结构件。所述遮光件用于防止环境光线经过阵列成像装置30和液晶光开关50等透射入人眼。所述眼罩用于罩设于人眼，防止环境光线直接入眼。

本实用新型实施例提供的虚拟现实显示系统1通过对图像显示装置10、阵列成像装置30和液晶光开关50的巧妙集成与设计，依次输出一待显示图像的至少两束子图像光线，通过每个成像镜面31反射会聚在人眼形成与每束子图像光线对应的待显示子图像，利用视觉残留效应，使在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为待显示图像。因此，该虚拟现实显示系统1的视场角等于阵列成像装置30包括的所有成像镜面31的视场角之和。并且，每幅待显示子图像的分辨率可以相同且等于待显示图像的分辨率。故，该虚拟现实显示系统1具有大视场图像显示的同时具有高分辨率，且相对于具有传统目视光学系统的虚拟现实显示系统体积较小。

本实用新型提供的虚拟现实头戴显示装置包括上述虚拟现实显示系统 1，因而具有类似的有益效果。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，包括虚拟现实显示系统和遮光件，所述虚拟现实显示系统包括图像显示装置、阵列成像装置和液晶光开关，所述阵列成像装置包括至少两个成像镜面，每个成像镜面贴有可透可反膜，所述液晶光开关包括至少两个子液晶光开关，每个成像镜面与每个子液晶光开关对应；

所述图像显示装置用于依次输出待显示图像的至少两束子图像光线，其中，每幅待显示图像包括至少两幅待显示子图像，每幅待显示子图像与每束子图像光线对应，每束子图像光线与每个子液晶开关对应；

所述成像镜面用于对入射的子图像光线进行反射会聚；

所述子液晶开关用于在所述图像显示装置输出一束与该子液晶开关对应的子图像光线时处于开状态，使所述图像显示装置输出的与该子液晶开关对应的子图像光线被所述成像镜面反射会聚后穿过所述子液晶开关能在人眼形成待显示子图像；

所述子液晶开关还用于在所述图像显示装置输出一束与该子液晶开关不对应的子图像光线时处于关闭状态；

在所述图像显示装置输出完待显示图像的所有子图像光线后，穿过每个所述子液晶开关在人眼形成的待显示子图像能在用户视觉上被拼接为所述待显示图像；

所述遮光件用于防止环境光线经过阵列成像装置和液晶光开关透射入人眼。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示装置包括光源模组和图像显示单元，所述光源模组包括照明光源和光束整形合束器，所述光束整形合束器包括准直扩束整形组件和合束单元；

所述照明光源，用于提供多束照明光线；

所述准直扩束整形组件，用于对每束照明光线进行准直扩束整形；

所述合束单元，用于将所述准直扩束整形组件准直扩束整形处理后的光束合成为单光束；

所述图像显示单元，用于对所述合束单元输出的单光束的能量进行调制以形成待显示信息的图像光线。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示装置包括光源模组和扫描装置；

所述光源模组，用于提供准直细光束；

所述扫描装置，用于对所述光源模组出射的光线进行高速偏转以形成图像光线。

4.根据权利要求3所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述扫描装置为MEMS扫描装置。

5.根据权利要求1所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示装置包括光源模组、偏振分光组件和图像显示单元，所述光源模组包括照明光源和准直扩束整形组件；

所述照明光源，用于提供照明光线；

所述准直扩束整形组件，用于对所述照明光线进行准直扩束整形；

所述偏振分光组件，用于所述准直扩束整形组件出射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，其中P偏光完全通过，而S偏光以45度角被反射；

所述图像显示单元，用于根据此时待显示子图像的灰度对S偏振光束进行光能量调制，经所述图像显示单元调制后的光束转换为P偏振光束，P偏振光束再次透过偏振分光组件后进入阵列成像装置中。

6.根据权利要求5所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示装置还包括光取向元件，所述光取向元件设置在所述准直扩束整形组件的出射光路，用于选取特定角度光束。

7.根据权利要求1-6任一项所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述成像镜面为衍射平面或连续的曲面。

8.根据权利要求1-6任一项所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述图像显示装置输出的与各子液晶开关对应的子图像光线的能量随与其对应的子液晶开关距图像显示装置距离增大而增大。

9.根据权利要求1-6任一项所述的虚拟现实头戴显示装置，其特征在于，所述成像镜面的反射率沿远离图像显示装置的方向增大。