CN108333773A - Ar头戴式显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及增强现实技术领域。所提供的AR头戴式显示设备，包括发出P偏振光的显示屏、偏振分光棱镜、1/4波片、凹面镜、液晶光阀、光线感应器以及控制器；显示屏、偏振分光棱镜、1/4波片以及凹面镜从上到下依次设置；显示屏与1/4波片互相平行；液晶光阀位于显示屏、偏振分光棱镜以及1/4波片的左边且与显示屏垂直；偏振分光棱镜与显示屏之间的夹角为θ；显示屏与凹面镜的距离小于凹面镜的焦距；显示屏、液晶光阀以及光线感应器分别与控制器电连接。本发明提供的AR头戴式显示设备可以调节外界实景进入人眼的亮度从而实现自动匹配调节外界光线进入人眼的亮度以及显示屏亮度；同时具有结构简单、便于加工、装配的优点。

Description

AR头戴式显示设备

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，具体涉及AR头戴式显示设备。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，以下简称AR)，可以理解为通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

目前应用AR技术的消费类产品主要有AR眼镜和AR头盔(以下统称AR头戴式显示设备)，用户佩戴使用AR头戴式显示设备时，可以在看到外界实景的同时看到在外界实景上由AR头戴式显示设备叠加的虚拟的场景。由此，用户看到的是两方面场景的光线：外界实景与虚景；为使外界实景和虚景叠加之后能达到应有的效果，需要外界实景和虚景的亮度匹配，对于虚景的亮度可以由AR头戴式显示设备调节，而对于外界实景的亮度，由于大多是环境的亮度，所以将难以调节。

发明内容

本发明的目的在于提供可以自动匹配调节外界光线进入人眼的亮度以及显示屏亮度的AR头戴式显示设备。

AR头戴式显示设备，包括发出P偏振光的显示屏、偏振分光棱镜、1/4波片、凹面镜、液晶光阀、光线感应器以及控制器；

所述显示屏、所述偏振分光棱镜、所述1/4波片以及所述凹面镜从上到下依次设置；

所述显示屏与所述1/4波片互相平行；

所述液晶光阀位于所述显示屏、所述偏振分光棱镜以及所述1/4波片的左边且与所述显示屏垂直；

所述偏振分光棱镜与所述显示屏之间的夹角为θ；

所述显示屏与所述凹面镜的距离小于所述凹面镜的焦距；

所述显示屏、所述液晶光阀以及所述光线感应器分别与所述控制器电连接。

本发明提供的AR头戴式显示设备可以调节外界实景进入人眼的亮度从而实现自动匹配调节外界光线进入人眼的亮度以及显示屏亮度；同时具有结构简单、便于加工、装配的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的AR头戴式显示设备的结构原理示意图；

图2为本发明实施例提供的AR头戴式显示设备的电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

参照图1、图2。

本实施例提供的AR头戴式显示设备，包括P偏振光的显示屏1、偏振分光棱镜2、1/4波片3、凹面镜4、液晶光阀5、光线感应器6以及控制器8；

显示屏1、偏振分光棱镜2、1/4波片3以及凹面镜4从上到下依次设置；

显示屏1与1/4波片3互相平行；

液晶光阀5位于显示屏1、偏振分光棱镜2以及1/4波片3的左边且与显示屏1垂直；

偏振分光棱镜2与显示屏1呈45°夹角；

显示屏1与凹面镜4的距离小于凹面镜4的焦距；

显示屏1、液晶光阀5以及光线感应器6分别与控制器8电连接。

以下对本实施例提供的AR头戴式显示设备的工作原理作进一步说明：

显示屏1上显示的图像所发出的P偏振光a1入射到偏振分光棱镜2，根据偏振分光棱镜的特性，P偏振光a1将全部透射；透射后的P偏振光a2透过1/4波片3后变成椭圆形偏振光a3；由于显示屏1与凹面镜4的距离小于凹面镜4的焦距，所以椭圆形偏振光a3入射到凹面镜4后进行发射形成正立、放大的虚像；该虚像光线a4再次透过1/4波片3后变成S偏振光a5；S偏振光a5再次入射到偏振分光棱镜2，根据偏振分光棱镜的特性，S偏振光a5将全部反射，S偏振光a5反射后的S偏振光a6入射至人眼7。故人眼7看到的显示屏1的图像是正立、放大的虚像。

外界光线b1经过液晶光阀5后变成光线b2入射到偏振分光棱镜2，据偏振分光棱镜的特性，光线b2中的S偏振光被反射而P偏振光将全部透射形成光线b3入射至人眼。故人眼7看到的外界实景是等大的实像。

以上，在使用该AR头戴式显示设备时，人眼7看到的景象为显示屏1的正立、放大的虚像叠加在外界实景的等大实像上。

外界光线b1透过液晶光阀5后变成的光线b2为偏振光b2，偏振光b2的偏振方向与S方向成Q角；同时，光线感应器15实时检测外界环境的亮度，光线感应器15将检测到外界环境的亮度转换为亮度信号传输至控制器8，控制器8可根据预设的程序从而输出一定频率的脉冲方波施加在液晶光阀5上，从而控制液晶光阀5的偏振角Q，通过控制液晶光阀5的偏振角Q从而控制液晶光阀5的透射率，从而控制外界光线b1进入人眼的亮度，从而调节外界实景进入人眼7的亮度从而实现自动匹配调节外界光线进入人眼7的亮度以及显示屏1亮度。

进一步的，夹角θ的角度为布鲁斯特角。

进一步的，光线感应器6与液晶光阀5位于同一平面。

由上可知，本实施例提供的AR头戴式显示设备具有结构简单、便于加工、装配的优点。

以上为本发明举例说明。

Claims (3)

1.AR头戴式显示设备，其特征在于，包括发出P偏振光的显示屏(1)、偏振分光棱镜(2)、1/4波片(3)、凹面镜(4)、液晶光阀(5)、光线感应器(6)以及控制器(7)；

所述显示屏(1)、所述偏振分光棱镜(2)、所述1/4波片(3)以及所述凹面镜(4)从上到下依次设置；

所述显示屏(1)与所述1/4波片(3)互相平行；

所述液晶光阀(5)位于所述显示屏(1)、所述偏振分光棱镜(2)以及所述1/4波片(3)的左边且与所述显示屏(1)垂直；

所述偏振分光棱镜(2)与所述显示屏(1)之间的夹角为θ；

所述显示屏(1)与所述凹面镜(4)的距离小于所述凹面镜(4)的焦距；

所述显示屏(1)、所述液晶光阀(5)以及所述光线感应器(6)分别与所述控制器(7)电连接。

2.如权利要求1所述的AR头戴式显示设备，其特征在于，所述夹角θ的角度为布鲁斯特角。

3.如权利要求1所述的AR头戴式显示设备，其特征在于，所述光线感应器(6)与所述液晶光阀(5)位于同一平面。