[发明专利]透视头戴显示器

说明书

本发明提出了透视头戴显示器，其包括：第一反射镜，将真实图像反射；物镜，将第一反射镜反射后的真实图像缩小；第二反射镜，将物镜缩小后的真实图像反射；微显示器，产生虚拟图像；分束器，将缩小的真实图像反射后并与虚拟图像重叠；第一偏光器，用于使反射的缩小的真实图像具有第一偏振态；第二偏光器，用于使虚拟图像具有第二偏振态；光调制器，用于调制缩小后的真实图像与虚拟图像叠加后的组合图像；目镜，将组合图像放大；第三反射镜，将放大后的组合图像反射至人眼。本发明所提出的透视头戴显示器，通过偏光器使真实图像与虚拟图像具有不同的偏振状态，且不同加电状态下的光调制器对偏振光的调控，实现不同显示模式之间转换。

技术领域

本发明涉及增强现实装置技术领域，具体的，本发明涉及透视头戴显示器。

背景技术

目前的透视头戴显示器，一般会把显示器产生的虚拟图像和现实场景的真实图像结合到一起，但是，参考图1的(a)，虚拟图像A与真实图像B直接进行重叠的效果中，重叠的区域既看到虚拟图像A同时也能看到现实场景，从而影响到虚拟图像A的显示效果。

现阶段，为了让虚拟图像融入到真实场景中，有通过空间光调制器(SLM)和分束器的组合设计，其中，空间光调制器先将真实图像A中虚拟图像B对应区域的图像去除，再通过分束器将部分去除后的真实图像A与虚拟图像B进行组合，从而实现虚拟图像A对真实图像B的遮挡效果，可以参考图1的(b)。但是，这种透视头戴显示器的设计在纯现实显示模式与虚拟现实显示模式之间无法转换。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：

本发明人在研究过程，提出一种可以在不同显示模式下转换的透视头戴显示器结构，其中，第一偏光器可使缩小的真实图像处于第一偏振态(例如垂直线偏振光或右旋圆偏振光)，第二偏光器和分束器的组合可使虚拟图像处于不同的第二偏振态(例如水平线偏振光或左旋圆偏振光)，如此，通过不同加电状态下的光调制器对偏振光的调控，可以实现透视头戴显示器结构在纯现实显示模式与虚拟现实显示模式之间无法转换。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种透视头戴显示器。

根据本发明的实施例，所述透视头戴显示器包括：第一反射镜，所述第一反射镜将真实图像反射；物镜，所述物镜将所述第一反射镜反射后的真实图像缩小；第二反射镜，所述第二反射镜将所述物镜缩小后的真实图像反射；微显示器，所述微显示器产生虚拟图像；分束器，所述分束器将所述缩小的真实图像反射后，并与所述虚拟图像重叠；第一偏光器，所述第一偏光器设置在所述第二反射镜与所述分束器之间，且用于使所述反射的缩小的真实图像具有第一偏振态；第二偏光器，所述第二偏光器设置在所述微显示器与所述分束器之间，且用于使所述虚拟图像具有第二偏振态；光调制器，所述光调制器用于调制所述缩小后的真实图像与所述虚拟图像叠加后的组合图像；目镜，所述目镜将所述组合图像放大；第三反射镜，所述第三反射镜将所述放大后的组合图像反射至人眼；其中，所述第一偏振态与所述第二偏振态不同。

发明人经过研究发现，本发明实施例的透视头戴显示器，通过添加第一、第二偏光器可使真实图像与虚拟图像具有不同的偏振状态，并通过不同加电状态下的光调制器对偏振光的调控，可以实现透视头戴显示器结构在纯现实显示模式与虚拟现实显示模式之间转换。

另外，根据本发明上述实施例的透视头戴显示器，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述光调制器设置在所述分束器与所述目镜之间，所述微显示器设置在所述分束器远离所述光调制器的一侧，所述第二反射镜与所述分束器的反射面呈镜像对称。

根据本发明的实施例，所述第一偏光器和所述第二偏光器都为偏光片。

根据本发明的实施例，所述第一偏振态为垂直线偏振光和水平线偏振光中的一种，所述第二偏振态为垂直线偏振光和水平线偏振光中的另一种。

根据本发明的实施例，所述第一偏光器和所述第二偏光器都由偏光片与四分之一波片组成。