头戴式显示设备及其控制方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种头戴式显示设备及其控制方法，该头戴式显示设备包括：显示元件，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区；光路调整元件，所述光路调整元件用于反射所述显示元件发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼。该头戴式显示设备可以增大人的左眼和右眼观看到的虚拟图像的尺寸，进而增大人眼观看到的虚拟图像的视场角，提高用户体验。

【技术实现步骤摘要】
头戴式显示设备及其控制方法
本专利技术涉及虚拟显示
，尤其涉及一种头戴式显示设备及其控制方法。
技术介绍
随着显示技术的发展，越来越多的增强现实头戴显示设备应用到人们的日常生活中。现有增强现实头戴显示设备主要是将显示屏幕一分为二，分别显示左右眼要观察到的内容，然后基于两次平面反射原理，将显示屏幕上的虚拟物投射到人眼中，实现立体效果。但是，这种头戴显示设备形成的虚像尺寸较小，导致人眼观察到的虚像的视场角不超过30°，用户体验较差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种头戴式显示设备及其控制方法，以增大人眼观看到的虚拟图像的视场角，提高用户体验。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种头戴式显示设备，包括：显示元件，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区；光路调整元件，所述光路调整元件用于反射所述显示元件发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼。可选的，所述光路调整元件包括分光板和反射棱镜，其中，所述分光板用于接收所述显示元件发出的第一光线，将其射向所述反射棱镜；所述反射棱镜用于将对应所述第一图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的左眼，将对应于所述第二图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的右眼。可选的，所述反射棱镜为自由曲面棱镜。可选的，所述分光板射向所述反射棱镜的光线在所述反射棱镜外表面上形成的入射角大于全反射角，其中，所述反射棱镜外表面为所述反射棱镜朝向人眼的两个表面中远离人眼的一个表面。可选的，所述反射棱镜背离人眼一侧设置有增反膜。可选的，所述反射棱镜外表面反射的光线形成的虚拟图像位于人眼前方。可选的，所述虚拟图像与人眼之间的距离位于2米-4米范围内，包括端点值。可选的，所述光路调整元件还包括：位于所述反射棱镜背离人眼一侧的补偿棱镜，所述补偿棱镜用于对所述反射棱镜投射所述自然光线形成的图像变形进行校正。一种头戴式显示设备的控制方法，所述头戴式显示设备，包括：显示元件，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区；光路调整元件，所述光路调整元件用于反射所述显示元件发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼；该控制方法包括：在第一时间段，控制所述显示元件显示第一图像，并控制所述光路调整元件，将所述第一图像对应的光线射向人的左眼；在第二时间段，控制所述显示元件显示第二图像，并控制所述光路调整元件，将所述第二图像对应的光线射向人的右眼；其中，所述第一时间段和所述第二时间段相邻。可选的，述光路调整元件包括分光板和反射棱镜，其中，所述分光板用于接收所述显示元件发出的第一光线，将其射向所述反射棱镜；所述反射棱镜用于将对应所述第一图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的左眼，将对应于所述第二图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的右眼；该控制方法还包括：调整所述分光板的旋转角度和所述反射棱镜的内表面的面型，使得所述分光板射向所述反射棱镜的光线，在所述反射棱镜的外表面发生全反射。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：本专利技术实施例所提供的技术方案中，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，且所述显示元件在分别显示第一图像和第二图像时，所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区，从而增大了人的左眼和右眼观看到的虚拟图像的尺寸，进而增大了人眼观看到的虚拟图像的视场角，将单眼(左眼或右眼)的视场角增大一倍以上，提高了用户体验。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，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为本专利技术一个实施例所提供的头戴式显示设备的结构示意图；图2为本专利技术一个实施例所提供的头戴式显示设备中，左右眼观看到的有效显示区域示意图；图3为本专利技术另一个实施例所提供的头戴式显示设备的结构示意图；图4为本专利技术又一个实施例所提供的头戴式显示设备的结构示意图；图5为本专利技术一个实施例所提供的头戴式显示设备的控制方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有头戴显示设备形成的虚像尺寸较小，导致人眼观察到的虚像的视场角不超过30°，用户体验较差。有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种头戴式显示设备，如图1所示，该头戴式显示设备包括：显示元件10，所述显示10元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，如图2所示，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件10的显示区，在本专利技术实施例中，所述显示元件10的显示区为所述显示元件的有效显示区域，即左右眼分别对应的有效显示区域；光路调整元件20，所述光路调整元件20用于反射所述显示元件10发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼。具体的，在本专利技术实施例中，当所述显示元件10显示第一图像时，所述光路调整元件20反射所述显示元件10发出的第一光线，使其射向人的左眼，并透射周围环境中的自然光线，也使其射向人的左眼，在人的左眼中呈现所述第一图像和所述周围环境组成的图像；当所述显示元件10显示第二图像时，所述光路调整元件20反射所述显示元件10发出的第一光线，使其射向人的右眼，并透射周围环境中的自然光线，也使其射向人的右眼，在人的右眼中呈现所述第二图像和周围环境组成的图像。由上可知，本专利技术实施例所提供的头戴式显示设备中，所述显示元件10分时显示第一图像和第二图像，且所述显示元件10在分别显示第一图像和第二图像时，所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件10的显示区，从而增大人的左眼和右眼观看到的虚拟图像的尺寸，进而增大人眼观看到的虚拟图像的视场角，将单眼(左眼或右眼)的视场角增大一倍以上，提高用户体验。在上述实施例的基础上，在本专利技术的一个实施例中，如图3所示，所述光路调整元件包括分光板21和反射棱镜22，其中，所述分光板21用于接收所述显示元件10发出的第一光线，将其射向所述反射棱镜22；所述反射棱镜22用于将对应所述第一图像的第一光线反射回所述分光板21，透过所述分光板21射向人的左眼，将对应于所述第二图像的第一光线反射回所述分光板21，透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：显示元件，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区；光路调整元件，所述光路调整元件用于反射所述显示元件发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼。

【技术特征摘要】
1.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：显示元件，所述显示元件分时显示第一图像和第二图像，其中，所述第一图像为人的左眼观察图像，所述第二图像为人的右眼观察图像，且所述第一图像和所述第二图像分别铺满所述显示元件的显示区；光路调整元件，所述光路调整元件用于反射所述显示元件发出的第一光线，使其射向人眼，并透射周围环境中的自然光线，使其射向人眼。2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述光路调整元件包括分光板和反射棱镜，其中，所述分光板用于接收所述显示元件发出的第一光线，将其射向所述反射棱镜；所述反射棱镜用于将对应所述第一图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的左眼，将对应于所述第二图像的第一光线反射回所述分光板，透过所述分光板射向人的右眼。3.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射棱镜为自由曲面棱镜。4.根据权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述分光板射向所述反射棱镜的光线在所述反射棱镜外表面上形成的入射角大于全反射角，其中，所述反射棱镜外表面为所述反射棱镜朝向人眼的两个表面中远离人眼的一个表面。5.根据权利要求3所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射棱镜背离人眼一侧设置有增反膜。6.根据权利要求4所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射棱镜外表面反射的光线形成的虚拟图像位于人眼前方。7.根据权利要求6所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述虚拟图像与人眼之间的距离位于2米-4米范围内，包括端点值。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洲，郭凤阳，兰顺，
申请(专利权)人：联想北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11