[发明专利]头戴式显示设备及其控制方法

权利要求书

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，当所述显示元件显示第一图像时，所述光路调整元件反射所述显示元件发出的第一光线，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；当所述显示元件显示第二图像时，所述光路调整元件反射所述显示元件发出的第一光线，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；

其中，所述光路调整元件包括分光板和反射棱镜，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，以实现定向显示虚拟图像。

2.根据权利要求1所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射棱镜为自由曲面棱镜。

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。

4.根据权利要求2所述的头戴式显示设备，其特征在于，所述反射棱镜背离人眼一侧设置有增反膜。

5.根据权利要求1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。

6.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。

7.一种头戴式显示设备的控制方法，其特征在于，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，当所述显示元件显示第一图像时，所述光路调整元件反射所述显示元件发出的第一光线，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；当所述显示元件显示第二图像时，所述光路调整元件反射所述显示元件发出的第一光线，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；其中，所述光路调整元件包括分光板和反射棱镜，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，以实现定向显示；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。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，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。