头戴式显示设备、及其控制方法和控制装置

技术领域

本申请涉及可穿戴设备技术领域，尤其涉及一种头戴式显示设备、及其控制方法和控制装置。

背景技术

参考图1，在相关技术中，AR/VR头戴式显示设备一般包括显示装置210和镜片220。AR/VR头戴式显示设备的佩戴者可以透过镜片220观看到外界画面。而且，显示装置210可以在虚拟图像投射至镜片220上，以供佩戴者观看。

由于显示装置210在不同角度下出射的光线的光强度不同，通常是小视角下发光强度大，大视角下发光强度小，这就造成投射至镜片220并传递至佩戴者的眼睛的光线的强度不同，造成人眼看到的画面亮度不均匀。

发明内容

本申请实施例提供了一种头戴式显示设备、及其控制方法和控制装置，以解决背景技术中存在的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种头戴式显示设备。

本申请实施例提供的头戴式显示设备包括：显示装置和镜片；所述镜片包括内侧和外侧，所述外侧具有投影区，所述显示装置的显示部朝向所述投影区，所述显示部的朝向所述投影区的表面设有第一液晶调光片，所述内侧设有第二液晶调光片，所述显示部发出的光线能够依次透过所述第一液晶调光片、所述镜片和所述第二液晶调光片后，投射至所述头戴式显示设备的佩戴者的眼睛。

可选地，所述第一液晶调光片包括层叠设置的第一电极层、第一液晶层和第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第一子电极拼接而成。

可选地，所述第二液晶调光片包括层叠设置的第三电极层、第二液晶层和第四电极层；所述第三电极层和所述第四电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第二子电极拼接而成。

第二方面，本申请实施例提供了一种应用于本申请实施例提供的任意一种头戴式显示设备的控制方法。

本申请实施例提供的控制方法包括：调整所述第一液晶调光片的出光角度，以使所述显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至所述投影区调整所述第二液晶调光片的出光角度，以使投射至所述投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至所述佩戴者的眼睛。

可选地，所述第一液晶调光片包括层叠设置的第一电极层、第一液晶层和第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第一子电极拼接而成所述调整所述第一液晶调光片的出光角度，以使所述显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至所述投影区，包括：基于所述显示部的轮廓尺寸、所述投影区的轮廓尺寸、以及所述显示部与所述投影区的间距，调整各所述第一子电极的电压，以调整所述第一液晶调光片的出光角度，以使得所述显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至所述投影区。

可选地，所述第二液晶调光片包括层叠设置的第三电极层、第二液晶层和第四电极层；所述第三电极层和所述第四电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第二子电极拼接而成所述调整所述第二液晶调光片的出光角度，以使投射至所述投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至所述佩戴者的眼睛，包括：基于所述投影区的轮廓尺寸、以及所述投影区与所述佩戴者的眼睛的间距，调整各所述第二子电极的电压，以调整所述第二液晶调光片的出光角度，以使得投射至所述投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至所述佩戴者的眼睛。

可选地，所述控制方法还包括：确定射向所述镜片的环境光的光强参数基于所述光强参数调整所述第一液晶调光片的透光率和所述第二液晶调光片的透光率，以使所述显示装置发出的光线依次透过所述第一液晶调光片和所述第二液晶调光片后，强度处于第一预设区间，所述环境光透过所述第二液晶调光片后，强度处于第二预设区间。

可选地，所述控制方法还包括：获取所述佩戴者的眼睛的屈光度基于所述屈光度调整所述第二液晶调光片的焦距。

第三方面，本申请实施例提供了一种应用于本申请实施例提供的任意一种头戴式显示设备的控制装置。

本申请实施例提供的控制装置包括：调整单元，用于调整所述第一液晶调光片的出光角度，以使所述显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至所述投影区，以及调整所述第二液晶调光片的出光角度，以使投射至所述投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至所述佩戴者的眼睛。

可选地，所述控制装置还包括：环境光检测器，用于确定射向所述镜片的环境光的光强参数所述调整单元还用于基于所述光强参数调整所述第一液晶调光片的透光率和所述第二液晶调光片的透光率，以使所述显示装置发出的光线依次透过所述第一液晶调光片和所述第二液晶调光片后，强度处于第一预设区间，所述环境光透过所述第二液晶调光片后，强度处于第二预设区间。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

在本申请的实施例中，采用本申请实施例提供的方案，由于显示装置的显示部的表面设有第一液晶调光片，从而可以基于液晶的电光效应的原理，调整第一液晶调光片的液晶的排列状态，进而达到调整透过液晶的光线的出射角度的效果，以使得显示装置的显示部发出的光线能够对应地投射至投影区的各区域。进而，可以通过使得显示装置的显示部发出的光线对应地投射至投影区的各区域的方式，达到提升投射至投影区的光线的均匀性的效果。

由于镜片的内侧设有第二液晶调光片，从而，可以基于液晶的电光效应的原理，调整第二液晶调光片的液晶的排列状态，以达到调整第二液晶调光片的焦距的效果。从而，使得第二液晶调光片能够起到类似近视镜片或远视镜片的作用。这样，佩戴者在不佩戴近视眼镜或老花眼镜的情况下，也能够较清楚地看到头戴式显示设备所呈现的画面。

此外，还可以通过对第一液晶调光片和第二液晶调光片的液晶排列状态进行调整的方式，达到调整第一液晶调光片和第二液晶调光片的透光率的效果。进而，可以通过调整第一液晶调光片和第二液晶调光片的透光率的方式，对由显示装置发出并射向佩戴者的眼睛的光线的强度进行调整；可以通过调整第二液晶调光片的透光率的方式，对环境中射向佩戴者的眼睛的光线的强度进行调整，以使得显示装置显示的画面和环境光的画面以较合适的强度射向佩戴者的眼睛。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中的头戴式显示设备的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种头戴式显示设备的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种第一液晶调光片的示意图，其示出了第一液晶调光片的电极层处于未通电状态的情形；

图4为本申请实施例提供的一种第一液晶调光片的示意图，其示出了第一液晶调光片的电极层处于通电状态的情形；

图5为本申请实施例提供的一种第二电极层的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种显示装置和第一液晶调光片的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种镜片和第二液晶调光片的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种第二液晶调光片匹配近视佩戴者的眼睛的示意图；

图9为本申请实施例提供的一种第二液晶调光片匹配远视佩戴者的眼睛的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种头戴式显示设备的控制方法的流程图。

附图标记说明：

100-头戴式显示设备；110-显示装置；120-镜片；130-第一液晶调光片；131-第一电极层；132-第一液晶层；133-第二电极层；1331-第一子电极；134-第一基板；135-第二基板；140-第二液晶调光片；210-显示装置；220-镜片。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供了一种头戴式显示设备。参考图2，本申请实施例提供的头戴式显示设备100包括：显示装置110和镜片120。

镜片120包括内侧和外侧。其中，镜片120的外侧具有投影区，显示装置110的显示部朝向投影区。从而，显示装置110可以朝向镜片120外侧的投影区投射画面。显示部的朝向投影区的表面设有第一液晶调光片130，内侧设有第二液晶调光片140，显示部发出的光线能够依次透过第一液晶调光片130、镜片120和第二液晶调光片140后，投射至头戴式显示设备100的佩戴者的眼睛。

需说明的是，镜片120的内侧指靠近佩戴者的眼睛的一侧，镜片的外侧指镜片120的背离佩戴者的眼睛的一侧。本领域的技术人员可以根据本领域的公知常识来理解镜片120的内侧和外侧，因而这里不再对其进行进一步解释。还需说明的是，显示装置110可正对镜片120，显示装置110也可位于镜片120的侧方。在显示装置110位于镜片120的侧方的情况下，显示装置110可以以倾斜式投射的方式向镜片120外侧的投影区投射画面。

以此方式，参考图3，采用本申请实施例提供的方案，由于显示装置110的显示部的表面设有第一液晶调光片130，从而可以基于液晶的电光效应的原理，调整第一液晶调光片130的液晶的排列状态，进而达到调整透过液晶的光线的出射角度的效果，以使得显示装置110的显示部发出的光线能够对应地投射至投影区的各区域。进而，可以通过使得显示装置110的显示部发出的光线对应地投射至投影区的各区域的方式，达到提升投射至投影区的光线的均匀性的效果。

参考图4至图6，采用本申请实施例提供的方案，由于镜片120的内侧设有第二液晶调光片140，从而，可以基于液晶的电光效应的原理，调整第二液晶调光片140的液晶的排列状态，以达到调整第二液晶调光片140的焦距的效果。从而，使得第二液晶调光片140能够起到类似近视镜片或远视镜片的作用。这样，佩戴者在不佩戴近视眼镜或老花眼镜的情况下，也能够较清楚地看到头戴式显示设备100所呈现的画面。

此外，还可以通过对第一液晶调光片130和第二液晶调光片140的液晶排列状态进行调整的方式，达到调整第一液晶调光片130和第二液晶调光片140的透光率的效果。进而，可以通过调整第一液晶调光片130和第二液晶调光片140的透光率的方式，对由显示装置110发出并射向佩戴者的眼睛的光线的强度进行调整；可以通过调整第二液晶调光片140的透光率的方式，对环境中射向佩戴者的眼睛的光线的强度进行调整，以使得显示装置110显示的画面和环境光的画面以较合适的强度射向佩戴者的眼睛。

需说明的是，在相关技术中，在显示装置边缘出射的光线的偏角过大时，显示装置边缘出射的光线将投射至镜片的投影区的外部，投射至投影区外部的光线将不能顺利进入佩戴者的眼睛中。这样，相当于显示装置边缘出射的光线损失掉了。参考图6，采用本申请实施例提供的方案，可以利用第一液晶调光片130使得显示装置110边缘出射的光线进行视角偏转，以使得显示装置110边缘出射的光线经第一液晶调光片130偏转后能够顺利投射至镜片120的投影区，从而可以减小显示装置110发出的光线的损失。

在一些实施例中，头戴式显示设备100为与眼镜类似的外观，则头戴式显示设备100还包括镜架，显示装置110和镜片120均设置于镜架。当然，在其它的实施例中，头戴式显示设备100也可以为其它外形，这里不再一一列举。

参考图7至图9，在一些实施例中，第一液晶调光片130包括层叠设置的第一电极层131、第一液晶层132和第二电极层133。参考图5，第一电极层131和第二电极层133中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第一子电极1331拼接而成。这样，可以通过调整各第一子电极1331的供电参数的方式，达到调整与第一子电极1331对应的液晶区的液晶的排列状态的效果，从而达到调整第一液晶调光片130的出光角度的效果。

需说明的是，参考图7，第一液晶调光片130还可包括第一基板134和第二基板135。第一基板134设于第一电极层131的背离第一液晶层132的一侧，第二基板135设于第二电极层133的背离第一液晶层132的一侧。

在一些实施例中，第二液晶调光片140可参考第一液晶调光片130的构造进行设置。示例性地，第二液晶调光片140包括层叠设置的第三电极层、第二液晶层和第四电极层。第三电极层和第四电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第二子电极拼接而成。这样，可以通过调整各第二子电极的供电参数的方式，达到调整与第二子电极对应的液晶区的液晶的排列状态的效果，从而达到调整第二液晶调光片140的出光角度的效果。

需说明的是，第二液晶调光片140还可包括第三基板和第四基板。第三基板设于第三电极层的背离第二液晶层的一侧，第四基板设于第四电极层的背离第二液晶层的一侧。

当然，在其它的实施例中，也可以借鉴相关技术中，调整液晶调光片的液晶的排列状态的原理调整第一液晶调光片130和第二液晶调光片140的液晶的排列状态。由于对液晶调光片的液晶排列状态进行调整的技术较为成熟，因而，这里不再展开描述对第一液晶层132和第二液晶调光片140进行调整的具体细节。

本申请实施例提供了一种应用于本申请实施例提供的任意一种头戴式显示设备100的控制方法。参考图10，本申请实施例提供的应用于头戴式显示设备的控制方法包括：

步骤310，调整第一液晶调光片的出光角度，以使显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至投影区。

在本申请的实施例中，可以调整第一液晶调光片130的出光角度，以使显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至投影区。

示例性地，可以将显示部划分为多个子显示部，将投影区划分为多个子投影区，其中，子投影区与子显示部一一对应。例如，可以将显示部划分M行N列的子显示部。对应地，可以将投影区划分M行N列的子投影区，其中子投影区与子显示部一一对应。需说明的是，在第一电极层131和第二电极层133中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第一子电极1331拼接而成的情况下，多个第一子电极1331可呈M行N列排布。当然，在其它的实施例中，为进一步提升第一液晶调光片130的各区域的液晶层的调整精度，也可以对各第一子电极1331进行进一步地细化。示例性地，各第一子电极1331可以由多个电极单元拼接而成。

进一步地，可以基于对应的子显示部和子投影区的相对位置，调整第一液晶调光片130的对应区域的出光角度，以使子显示部的光线对应投射至子投影区。例如，可以基于第1行第1列的子显示部与第1行第1列的子投影区之间的相对方位和相对位置，调整第一液晶调光片130的与第1行第1列的子显示部对应的液晶层，以使得第1行第1列的子显示部射出的光线，经第一液晶调光片130调整后射出的光线能够投射至第1行第1列的子投影区。从而，可以通过子显示部和子投影区对应投射的方式，提升投射至投影区的光线的均匀性。此外，可以通过调整第一液晶调光片的各子显示部相对应的区域的透光率的方式，进一步提升投射至投影区的光线的均匀性。

步骤320，调整第二液晶调光片的出光角度，以使投射至投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至佩戴者的眼睛。

在本申请的实施例中，可以调整第二液晶调光片140的出光角度，以使投射至投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至佩戴者的眼睛。示例性地，可以借鉴调整第一液晶调光片130的出光角度的方案，调整第二液晶调光片140的出光角度，因而，这里不再展开说明调整第二液晶调光片140的出光角度的方案。

在一些实施例中，在第一液晶调光片130包括层叠设置的第一电极层131、第一液晶层132和第二电极层133，第一电极层131和第二电极层133中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第一子电极1331拼接而成的情况下，前文所描述的调整第一液晶调光片130的出光角度，以使显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至投影区，包括：基于显示部的轮廓尺寸、投影区的轮廓尺寸、以及显示部与投影区的间距，调整各第一子电极1331的电压，以调整第一液晶调光片130的出光角度，以使得显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至投影区。

在一些实施例中，在第二液晶调光片140包括层叠设置的第三电极层、第二液晶层和第四电极层，第三电极层和第四电极层中的至少一者由呈矩形阵列分布的多个第二子电极拼接而成的情况下，前文所描述的调整第二液晶调光片140的出光角度，以使投射至投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至佩戴者的眼睛，包括：基于投影区的轮廓尺寸、以及投影区与佩戴者的眼睛的间距，调整各第二子电极的电压，以调整第二液晶调光片140的出光角度，以使得投射至投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至佩戴者的眼睛。

在一些实施例中，应用于头戴式显示设备的控制方法还包括：确定射向镜片120的环境光的光强参数；基于光强参数调整第一液晶调光片130的透光率和第二液晶调光片140的透光率，以使显示装置110发出的光线依次透过第一液晶调光片130和第二液晶调光片140后强度处于第一预设区间，环境光透过第二液晶调光片140后强度处于第二预设区间。

示例性地，可以利用环境光传感器检测环境光的光强参数。例如，在环境光的强度较弱的情况下，可以适当降低第一液晶调光片130的透光率，以降低显示装置110射向佩戴者的眼睛的光强，可以适当增大第二液晶调光片140的透光率，以使得佩戴者能够看清外界真实画面。在环境光的强度较强的情况下，可以适当提升第一液晶调光片130的透光率，以提升显示装置110射向佩戴者的眼睛的光强，可以适当减小第二液晶调光片140的透光率，以使得佩戴者能够看清显示装置110展示的画面，且可以使得射向佩戴者眼睛的光线不会过于刺眼，以起到保护佩戴者的眼睛的效果。

需说明的是，第一预设区间指显示装置110发出的光线能够使得人眼较舒适的区间，第二预设区间指环境光射向人眼，使得人眼较舒适的区间。第一预设区间和第二预设区间的具体取值范围，可以根据实验得到，这里不再展开说明。

在一些实施例中，应用于头戴式显示设备的控制方法还包括：获取佩戴者的眼睛的屈光度；基于屈光度调整第二液晶调光片140的焦距。

示例性地，佩戴者可以基于头戴式显示设备100的人机交互系统输入佩戴者的眼睛的屈光度，从而，可以基于屈光度调整第二液晶调光片140的焦距，以使得佩戴者在不佩戴近视眼镜或老花眼镜的情况下，也能够较清楚地看到头戴式显示设备100所呈现的画面。需说明的是，屈光度一般称为近视度数或远视度数。

本申请实施例提供了一种应用于本申请实施例提供的任意一种头戴式显示设备100的控制装置。本申请实施例提供的应用于头戴式显示设备100的控制装置包括：调整单元，用于调整第一液晶调光片130的出光角度，以使显示部发出的光线由中心向外侧逐渐发散，而对应投射至投影区，以及调整第二液晶调光片140的出光角度，以使投射至投影区的光线由中心向外侧逐渐聚光收敛，而对应投射至佩戴者的眼睛。

在一些实施例中，本申请实施例提供的应用于头戴式显示设备100的控制装置还包括：环境光检测器，用于确定射向镜片120的环境光的光强参数。此外，调整单元还用于基于环境光检测器确定的环境光的光强参数调整第一液晶调光片130的透光率和第二液晶调光片140的透光率，以使显示装置110发出的光线依次透过第一液晶调光片130和第二液晶调光片140后强度处于第一预设区间，环境光透过第二液晶调光片140后强度处于第二预设区间。

在一些实施例中，本申请实施例提供的应用于头戴式显示设备100的控制装置还包括：获取装置，用于获取佩戴者的眼睛的屈光度。此外，调整单元还用于基于获取装置获取的屈光度调整第二液晶调光片140的焦距。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请实施例的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请实施例的范围由所附权利要求及其等同物限定。