一种头戴显示装置的制作方法

本实用新型涉及头戴显示装置技术领域，更具体地说，是涉及一种头戴显示装置。

背景技术：

增强现实技术(augmentedreality，简称ar)和虚拟现实技术(virtualreality，简称vr)是由光学、电子学、软件交互等多种领域相结合的新型技术，近年来得到了迅猛的发展，越来越受到市场的青睐。

增强现实技术将虚拟信息应用于真实世界中，真实环境和虚拟物体实时叠加在同一个画面或空间中，从而实现现实与虚拟的互动，在日常生活中可以为人们的生活带来便利，具有十分广阔的应用前景。而虚拟现实技术则能够为人们带来沉浸式的用户体验，使得用户可以观看到更加震撼的虚拟图像信息。

目前常见的应用增强现实技术的设备为ar眼镜，然而，在使用ar眼镜时，不论是否需要将真实图像与虚拟图像相结合，用户的眼睛均能够获得真实环境的光线，无法实现虚拟现实和增强现实之间的切换。当用户仅需要观看虚拟图像时，环境光线会对观影产生影响，从而造成观影效果不佳。

以上不足，有待改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种头戴显示装置，以解决现有ar眼镜无法实现虚拟现实和增强现实相互切换的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种头戴显示装置，包括：

第一显示模组，用于产生图像光束，以及显示所述图像光束或显示所述图像光束与入射的外部环境光束叠加的图像；

壳体组件，与所述第一显示模组连接，至少用于固定所述第一显示模组；

第二显示模组，与所述壳体组件连接，且设于所述第一显示模组的外侧；所述第二显示模组用于阻挡或允许所述外部环境光束入射至所述第一显示模组。

在一个实施例中，所述壳体组件包括用于固定所述第一显示模组的支架，以及用于固定所述第二显示模组的框架，所述框架设于所述支架上。

在一个实施例中，所述框架通过螺丝与所述支架连接。

在一个实施例中，所述第一显示模组和所述第二显示模组的数量均为一个；

或者，

所述第一显示模组的数量为两个，所述第二显示模组的数量为两个，所述框架的数量为一个，每个所述第一显示模组的外侧设有一个所述第二显示模组，两个所述第二显示模组均与所述框架连接；

或者，

所述第一显示模组、所述第二显示模组以及所述框架的数量均为两个，每个所述第一显示模组的外侧设有一个所述第二显示模组，一个所述第二显示模组与一个所述框架连接。

在一个实施例中，所述第一显示模组包括沿光路依次设置的：

图像单元，与所述壳体组件连接，用于产生所述图像光束；

透镜单元，用于透射并调整所述图像光束的传播方向；

第一光学单元，用于对所述图像光束以及所述外部环境光束进行反射和透射；

第二光学单元，用于对所述图像光束以及所述外部环境光束进行反射和透射，所述第二显示模组设于所述第二光学单元背离所述第一光学单元的一侧；

所述图像光束经所述第一光学单元反射后到达所述第二光学单元，并经所述第二光学单元反射后回到所述第一光学单元，最后经所述第一光学单元透射后进入用户的眼睛；

所述外部环境光束经所述第二光学单元透射后传播至所述第一光学单元，并经所述第一光学单元透射后进入用户的眼睛。

在一个实施例中，所述图像单元包括固定连接于所述壳体组件上的显示屏。

在一个实施例中，所述透镜单元包括沿光路依次设置的第一透镜和第二透镜。

在一个实施例中，所述第一光学单元与所述第二光学单元均为半反半透球面镜。

在一个实施例中，所述第二显示模组为液晶屏。

在一个实施例中，所述头戴显示装置还包括设于所述壳体组件上的控制组件，所述第一显示模组和所述第二显示模组分别与所述控制组件电性连接。

本实用新型提供的一种头戴显示装置的有益效果在于：通过在第一显示模组的外侧设置第二显示模组，且第二显示模组可阻挡或允许外部环境光束入射至第一显示模组中；当头戴显示装置处于vr模式时，第二显示模组可阻挡外部环境光束进入第一显示模组中，保证了vr模式下虚拟图像的显示效果；当头戴显示装置处于ar模式时，外部环境光束可入射至第一显示模组中，从而实现虚拟图像与环境图像的叠加融合；因而第二显示模组确保了头戴显示装置可在vr模式和ar模式之间的自由切换，极大拓展了头戴显示装置的使用场景，同时操作简单方便，成本低廉，有利于其大力推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1与图2为本实用新型实施例提供的头戴显示装置的立体结构示意；

图3为本实用新型实施例提供的头戴显示装置的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的头戴显示装置的俯视结构示意图；

图5为沿图4中a-a方向的剖视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的头戴显示装置于ar模式时的光学模拟示意图；

图7为本实用新型实施例提供的头戴显示装置于vr模式时的光学模拟示意图。

其中，图中各附图标记：

10-第一显示模组；11-图像单元；

12-透镜单元；13-第一光学单元；

14-第二光学单元；20-壳体组件；

21-框架；22-支架；

30-第二显示模组；40-控制组件。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种头戴显示装置，包括第一显示模组10、壳体组件20以及第二显示模组30，第一显示模组10与壳体组件20连接；第二显示模组30设于第一显示模组10的外侧，且与壳体组件20连接。其中，第一显示模组10用于产生图像光束，以及显示图像光束或图像光束与入射的外部环境光束叠加的图像；壳体组件20至少用于固定第一显示模组10；第二显示模组30用于控制外部环境光束入射至第一显示模组10，即可阻挡或允许外部环境光束入射至第一显示模组10中。

本实施例提供的头戴显示装置的工作原理可为：

当头戴显示装置处于vr(即虚拟现实)模式时，此时不需要看见外部环境光，第二显示模组30设于第一显示模组10的外侧，且完全覆盖第一显示模组10，第二显示模组30阻挡外部环境光束入射至第一显示模组10中，从而外部环境光束无法入射至第一显示模组10中；仅有第一显示模组10产生的图像光束传播至用户的眼睛，从而使得用户只可以看到第一显示模组10产生的虚拟图像，实现vr模式。

当头戴显示装置处于ar(即增强现实)模式时，此时第一显示模组10产生的虚拟图像需要与外部环境光进行融合，第二显示模组30设于第一显示模组10的外侧，且完全覆盖第一显示模组10，第二显示模组30允许外部环境光束入射至第一显示模组10中，此时外部环境光束可入射至第一显示模组10中，并与第一显示模组10产生的图像光束相互叠加融合后传播至用户的眼睛，从而使得用户可以看到虚拟图像和环境图像相互叠加融合后的图像。

本实施例提供的头戴显示装置的有益效果至少在于：通过在第一显示模组10的外侧设置第二显示模组30，且第二显示模组30可阻挡或允许外部环境光束入射至第一显示模组10中；当头戴显示装置处于vr模式时，第二显示模组30可阻挡外部环境光束进入第一显示模组10中，保证了vr模式下虚拟图像的显示效果；当头戴显示装置处于ar模式时，外部环境光束可入射至第一显示模组10中，从而实现虚拟图像与外部环境图像的叠加融合；因而第二显示模组30确保了头戴显示装置可在vr模式和ar模式之间的自由切换，极大拓展了头戴显示装置的使用场景，同时操作简单方便，成本低廉，有利于其大力推广。

请参阅图3，进一步地，壳体组件20包括用于固定第二显示模组30的框架21，以及用于固定第一显示模组10的支架22，支架22与第一显示模组10连接，框架21设于支架22上，第二显示模组30与框架21连接。

在一个实施例中，头戴显示装置为智能眼镜，支架22的形态与眼镜类似。支架22包括用于佩戴在用户头部的第一佩戴部(未图示)和第二佩戴部(未图示)，第一佩戴部和第二佩戴部分别连接于支架22的两端且相对设立，此时第一佩戴部和第二佩戴部则类似于眼镜的两支镜腿，当用户佩戴该头戴显示装置时，第一佩戴部和第二佩戴部与用户头部贴合，不仅佩戴方便，而且使用过程中也非常稳固。

请参阅图3，在一个实施例中，头戴显示装置中第一显示模组10的数量为两个，两个第一显示模组10连接于支架22的下方，分别与用户的左眼和右眼的位置相对应，此时两个第一显示模组10分别相当于眼镜的左镜片和右镜片，确保用户在使用时具有更好的观影体验。为了让用户在佩戴使用时更加舒适，支架22还包括设于两个第一显示模组10之间的鼻梁托(未图示)，鼻梁托的位置与用户鼻梁的位置相适应，当用户佩戴头戴显示装置时，鼻梁托与用户的鼻梁相接触，此时鼻梁也可以对鼻梁托起到一定的支撑和固定作用。鼻梁托的材料优选为软性材料，例如可以是软胶，从而确保用户佩戴舒适，改善用户使用体验。

请参阅图3至图5，在一个实施例中，框架21和支架22优选通过螺丝33连接，第二显示模组30可以但不限于嵌设在框架21上，具体可以但不限于通过胶接或者卡合的方式固定在框架21上，上述结构简单，连接牢固，且成本低廉。当然，在其他实施例中，框架21也可以通过其他方式与支架22固定连接，并不仅限于上述的情形。

在一个实施例中，第二显示模组30的数量为一个，此时第一显示模组10的数量可以为一个，此时第二显示模组30设于该第一显示模组10的外侧；第一显示模组10的数量也可以为两个，此时第二显示模组30设于两个第一显示模组10的外侧，可以同时控制外部环境光束是否进入两个第一显示模组10中。采用同一个第二显示模组30控制外部环境光束入射至第一显示模组10，不仅结构简单，操作方便，而且遮光效果好。

在一个实施例中，第二显示模组30的数量为两个，此时第一显示模组10的数量为两个，每个第一显示模组10的外侧对应设置一个第二显示模组30，每个第二显示模组30的尺寸与该第一显示模组10的尺寸相适应，从而确保能起到良好的遮光效果。此时框架21的数量可以为一个，两个第二显示模组30均与该框架21连接，在该情况下，框架21分别对应两个第二显示模组30设有固定部，每个第二显示模组30设于对应的固定部上；框架21的数量也可以为两个，每个第二显示模组30连接一个框架21，以满足不同的使用需求。

请参阅图3至图5，在一个实施例中，第二显示模组30和框架21的数量均为两个，每一个第二显示模组30嵌设于对应的框架21上，两个框架21分别通过螺丝与支架22连接，当需要将支架22与框架21分离时，只需要将拧出对应的螺丝即可，操作简单方便，利于第二显示模组30的维护或更换。

请参阅图5，进一步地，第一显示模组10包括沿光路依次设置的图像单元11、透镜单元12、第一光学单元13和第二光学单元14，其中图像单元11与壳体组件20的支架22连接，用于产生和发射图像光束；透镜单元12包括沿光路依次设置的第一透镜121和第二透镜122，用于透射并调整图像光束的传播方向；第一光学单元13用于对图像光束以及外部环境光束进行反射和透射；第二光学单元14用于对图像光束以及外部环境光束进行反射和透射。

请参阅图6，当头戴显示装置处于vr模式时，当图像单元11工作时，图像单元11产生携带图像信息的图像光束，并将图像光束发射到透镜单元12；透镜单元12对图像光束的传播方向进行调整后，将图像光束透射到第一光学单元13；图像光束到达第一光学单元13后一部分发生反射，一部分发生透射，发生反射的图像光束到达第二光学单元14；第二光学单元14将图像光束进行反射，经过第二光学单元14反射的图像光束回到第一光学单元13；图像光束到达第一光学单元13后一部分发生反射，一部分发生透射，发生透射的光束到达用户的眼睛，从而使得用户的眼睛能够获得图像单元11的图像信息。此时第二显示模组30位于第二光学单元14的外侧，第二显示模组30阻挡外部环境光束入射至第一显示模组10，确保用户仅能看到图像单元11产生的虚拟图像，增强沉浸感，具有更好的观影体验。

请参阅图7，当头戴显示装置处于ar模式时，图像单元11按照上述方式进行工作，同时第二显示模组30位于第二光学单元14的外侧，且第二显示模组30允许外部环境光束入射至第一显示模组10中，此时外部环境光束透过第二显示模组30后入射至第二光学单元14，外部环境光束一部分发生反射，一部分发生透射，发生透射的外部环境光束到达第一光学单元13；外部环境光束到达第一光学单元13后一部分发生反射，一部分发生透射，发生透射的外部环境光束到达用户的眼睛，从而使得用户也可以看到环境图像，即用户可以同时看到虚拟图像以及环境图像，从而实现外界场景与图像单元11的虚拟图像之间的交互。

在一个实施例中，第一光学单元13包括半反半透球面镜，第二光学单元14包括半反半透球面镜，其可以是在球面镜的表面设置半反半透膜，此处半反半透膜指的是入射光束经过半反半透膜后一部分发生反射，一部分发生透射。当然，在其他实施例中，第一光学单元13和第二光学单元14也可以为其他类型，并不仅限于上述的情形，只要能够对光束进行部分反射和部分透射即可。

请参阅图3至图5，在一个实施例中，透镜单元12、第一光学单元13以及第二光学单元14均固定于支架22上。图像单元11包括显示屏，显示屏也固定连接在支架22上，从而实现第一显示模组10中各个部件的固定。

请参阅图3至图5，在一个实施例中，头戴显示装置还包括控制组件40，第一显示模组10和第二显示模组30分别与控制组件40电性连接。详细地，控制组件40固定连接在支架22上，图像单元11通过排线与控制组件40电性连接，从而可以控制图像单元11。

在一个实施例中，第二显示模组30为液晶屏，液晶屏一般包括相对设置的上基板与下基板，以及设于上基板与下基板之间的液晶层，通过调节上基板与下基板之间的电压来调整液晶的偏转角度，从而调节液晶屏的透光度，进而实现液晶屏的透光与否。在该实施例中，液晶屏通过排线与控制组件40电性连接，从而可以控制液晶屏的透光度，进而允许或阻挡外部环境光束进入人眼，实现vr模式与ar模式的自由切换。

请参阅图6，当头戴显示装置处于vr(即虚拟现实)模式时，此时不需要与外部环境光束进行叠加，通过调节液晶屏的透光度，使得液晶屏呈不透光状态，从而外部环境光束无法入射至第一显示模组10中；第一显示模组10产生的图像光束传播至用户的眼睛，从而使得用户可以看到第一显示模组10产生的虚拟图像。请参阅图7，当头戴显示装置处于ar(即增强现实)模式时，此时第一显示模组10产生的虚拟图像需要与环境进行交互，通过调节液晶屏的透光度，使得液晶屏呈透光状态，第二显示模组30允许外部环境光束入射至第一显示模组10中，此时外部环境光束可入射至第一显示模组10中，并与第一显示模组10产生的图像光束相互叠加后传播至用户的眼睛，从而使得用户可以看到虚拟图像和环境图像相互叠加的图像。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。