[实用新型]一种视透率可调的头戴显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及可穿戴计算头戴显示设备领域，尤其涉及一种视透率可调的头戴显示装置。 

背景技术

头戴显示器（HMD，Head mounted display）又称抬头显示器(HUD，Headup display)，是一种至少包含一个微型显示器件（像源系统）、相应的光学系统、以及支持结构（支持系统）的近眼显示装置。视透式HMD具有其特殊的人机交互特性，能够结合增强现实技术，广泛应用于科研、军事、工业、游戏、视频、教育、仿真等各个领域。视透率描述的是视透式HMD的视透效果，在不同的光照环境下，视透率是否合适直接决定用户对HMD的体验度。现有视透式HMD通常采用如下两种方式来实现对透式率的控制： 

方式一：半透半反膜技术 

在介绍半透半反技术前，先介绍显示屏类型，按照“照明方式”屏幕可分为：反射型、全透型和半透半反型： 

反射型屏幕——屏幕背面有反光镜，为阳光、灯光下阅读提供光源，优点：在户外日照等强光源下表现优异；缺点：在弱光或无光下看不清或无法阅读。 

全透型屏幕——屏幕背面没有反光镜，靠背光提供光源，优点：弱光、无光下阅读能力优秀；缺点：在户外阳光下背光亮度严重不足，若单纯依靠提高背光亮度，会急速损失电量，而且效果也非常不理想。 

半反射型屏幕——将反射型屏幕的背面的反光镜换成镜面反光膜。而反光膜，正面看是镜子，而背面看能看穿镜子，是透明的玻璃。且加入全透型的背光。集中了两者的优点，兼具反射型屏幕在户外阳光下的优秀阅读能力，和全透型在弱光和无光下阅读的优异能力。 

半反半透膜是通过镀膜改变原来的投射和反射的比例，通过镀膜可以增透，加大光强，可以增反，减少光强。半反半透意思就是这个膜的透射率和反射率各50%，即光线经过这个薄膜以后，其透过的光强，和被反射回来的光强 各占50%。市面上也有60/40、70/30、80/20等比例的半反半透膜，但是半透半反膜的光学参数是固定的，一经完成，其对光的衰减程度也随之确定，不能够自动的加以调整。也就是说，我们无法使50/50的镀膜，既实现透射率和反射率各50%，又实现60%的透射率和40%的反射率。 

方式二：液晶光阀实现视透率可调 

液晶光阀采用的是一种多层膜结构，由加在2个偏振片之间的玻璃基板、透明电极、分子配向层和液晶层组成，该液晶层整体为一个大像素，其作为光调制材料，选用的工作方式为透射式，它是利用长螺距液晶分子的旋光性和2片偏振方向一致的偏振片来工作的。在电场的作用下，液晶分子的初始排列改变为其他的形式，从而使液晶层的光学性质发生变化，即以“电”通过液晶对“光”进行调制。当此液晶层两端不加电压时，液晶分子不会使通过起偏器的偏振光的偏振方向发生变化，该偏振光可完全透过检偏器，偏振片的理论透射率仅为40～50，透射光强大约变为原来的一半，视透效果有限；当加上电压时，在外加电场的作用下，液晶分子的取向发生改变，使得通过起偏器的偏振光的偏振方向发生变化，该偏振光不能完全透过检偏器，从而改变了液晶光阀的透射率。在方式二中，由于直流电会造成器件老化，因此需要供给交流电，增加电源转换模块，不利于缩小HMD的体积与质量。另外液晶光阀对视透率的调节是以光阀的液晶面板为面积单位的，无法达到像素级视透率的调节。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种视透率可调的头戴显示装置，解决现有HMD显示屏视透率调节问题上的缺陷，实现像素级视透率的调节。 

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种视透率可调的头戴显示装置，包括主体框架（镜架）、摄像头、光学系统、控制系统和微显示器组，微显示器组包括两块重叠的透明显示屏，第一显示屏用于显示计算机生成图像CGI图像；第二显示屏为像素级控制视透率的显示屏，用于控制微显示器组的视透率，第一显示屏位于第二显示屏近眼侧。优选的，所述第二显示屏为单色LCD显示屏或单色OLED显示屏，第二显示屏的尺寸大于等于第一显示屏。 

其中，所述控制系统包括存储模块、控制处理器、显示模块电路和外围电路，其中：显示模块电路包括图形处理器，图形处理器输出两路视频信号，一 路为第一显示屏提供CGI图像，另一路为第二显示屏提供用于控制视透率的图像信号；外围电路包括外部通信接口，用于与头戴显示装置进行交互。 

优选的，所述装置还包括用于感知环境光强的感光装置，感光装置将光强信息经控制处理器发送给图形处理器，图形处理器根据光强信息对第二显示屏的整个区域进行视透率调节。 

其中，在所述控制系统中预先设置有光强与视透率的映射关系，环境光强越强，视透率越低。