CN106199962B - 头戴式显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种头戴式显示装置，所述头戴式显示装置包括：显示单元，包括显示图像的多个发射区域和设置在发射区域之间并透射来自外部光源的光的多个透射区域；第一光学元件，接收从显示单元发射的光并使光会聚到预定区域上；第二光学元件，设置为关于显示单元与第一光学元件相对，并接收和发散从外部朝向显示单元入射的光。

Description

头戴式显示装置
本申请要求于2014年9月4日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0118016号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
一个或更多个实施例涉及一种头戴式显示装置，更具体地，涉及一种透视型(see-through)头戴式显示装置，该透视型头戴式显示装置不仅能够使用户感知透视型头戴式显示装置所显示的图像，还能够使用户感知透视型头戴式显示装置后侧处的背景。
背景技术
通常，典型地具有类似眼镜的形状或类似头盔的形状的并且可以佩戴在用户的头上的头戴式显示装置能够使用户感知显示在用户的眼睛前面的图像。已经对透视型头戴式显示装置进行了研究，该透射型头戴式显示装置不仅能够使用户感知显示在用户的眼睛前面的图像，还能够使用户感知透视型头戴式显示装置后侧处的背景。
发明内容
在传统的透视型头戴式显示装置中，背景图像会被设置在用户的眼睛和显示装置之间的以获得最短的焦距的光学元件扭曲。
一个或更多个实施例包括透视型头戴式显示装置，当将该头戴式显示装置佩戴在用户的头上时，该头戴式显示装置使穿过其显示的背景图像不被扭曲，并且该头戴式显示装置的显示单元被设置为基本靠近用户的眼睛。
根据示例性实施例，头戴式显示装置包括：显示单元，包括显示图像的多个发射区域和设置在发射区域之间并透射外部光的多个透射区域；第一光学元件，接收从显示单元发射的光并使光会聚到预定区域上；第二光学元件，设置为关于显示单元与第一光学元件相对并接收和发散从外部朝向显示单元入射的光。
在示例性实施例中，第一光学元件的焦距的绝对值可以与第二光学元件的焦距的绝对值基本相同。
在示例性实施例中，第一光学元件的焦距可以是大约20厘米或更大。
在示例性实施例中，第一光学元件可以包括凸透镜，第二光学元件可以包括凹透镜。
在示例性实施例中，第一光学元件和第二光学元件中的至少一个可以包括菲涅耳透镜或全息光学元件(“HOE”)透镜。
在示例性实施例中，显示单元可以包括多个像素，每个像素可以包括设置在发射区域中的第一发射部、第二发射部和第三发射部，以及设置在透射区域中并与第一发射部、第二发射部和第三发射部邻近的透射窗口。
在示例性实施例中，头戴式显示装置还可以包括框架，框架容纳显示单元、第一光学元件和第二光学元件，并且被构造为被佩戴在用户的头上。
根据示例性实施例，头戴式显示装置包括：显示单元，包括显示图像的多个发射区域和设置在发射区域之间并透射外部光的多个透射区域；第一光学元件，接收来自显示单元的光，其中，第一光学元件将从发射区域发射的光转变为在第一方向上的偏振光，并将已经透射穿过透射区域的外部光转变为在第二方向上的偏振光；第二光学元件，接收透射穿过第一光学元件的光，其中，第二光学元件使在第一方向上的偏振光会聚到预定区域上，并使在第二方向上的偏振光沿着其在第二光学元件上的入射方向基本相同的方向透射。
在示例性实施例中，第一光学元件可以包括：偏振器，设置为与发射区域和透射区域对应；液晶层，接收透射穿过偏振器的光，并包括设置为与发射区域对应的第一液晶和设置为与透射区域对应的第二液晶。
在示例性实施例中，第二光学元件可以包括：第一介质，第一介质的折射率根据入射光的偏振方向变化；第二介质，与第一介质接触并具有比第一介质的最大折射率小的折射率。
在示例性实施例中，第一介质可以包括液晶。
在示例性实施例中，第一光学元件可以包括：偏振器，设置为与发射区域和透射区域对应；λ/2相位延迟器，设置为与发射区域或透射区域对应。
在实施例中，第一光学元件可以包括：第一偏振器，设置为与发射区域对应并将从发射区域发射的光转变为在第一方向上的偏振光；第二偏振器，设置为与透射区域对应并将透射穿过透射区域的外部光转变为在第二方向上的偏振光。
在示例性实施例中，第一偏振器和第二偏振器中的每个可以包括线栅偏振器。
在示例性实施例中，显示单元可以包括多个像素，每个像素可以包括设置在发射区域中的第一发射部、第二发射部和第三发射部，以及设置在透射区域中并与第一发射部、第二发射部和第三发射部邻近的透射窗口。
在示例性实施例中，头戴式显示装置还可以包括框架，框架容纳显示单元、第一光学元件和第二光学元件，并且被构造为被佩戴在用户的头上。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例的详细描述，这些和/或其它特征将变得明显和更容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的头戴式显示装置的示例性实施例的示意性侧视图；
图2是示出根据本发明的头戴式显示装置的可选择的示例性实施例的示意性侧视图；
图3是示出在图1的头戴式显示装置的显示单元中的像素的概念透视图；
图4是示出根据本发明的头戴式显示装置的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图；
图5是示出根据本发明的头戴式显示装置的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图；
图6是示出根据本发明的头戴式显示装置的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图；
图7是示出根据本发明的头戴式显示装置的示例性实施例的示意性透视图。
具体实施方式
现在，将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施且不应被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底的和完整的，并且将把本发明的范围充分地传递给本领域技术人员。同样的附图标记始终是指同样的元件。
将理解的是，当元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在所述另一元件上，或者它们之间可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。
将理解的是，虽然这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离这里的教导的情况下，下面所讨论的“第一元件”、“第一组件”、“第一区域”、“第一层”或“第一部分”可以被称作第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
这里使用的术语仅是出于描述具体实施例的目的，而不意图成为限制。如这里所使用的，单数形式的“一个(种)”和“该(所述)”也意图包括复数形式(包括“至少一个”)，除非在上下文中另外清楚地指出。“或(或者)”是指“和/或”。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意和全部组合。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，说明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
为了易于描述，这里可以使用诸如“在……之下”、“在…….下方”、“下面的”、“在……上方”和“上面的”等空间相对术语来描述附图中所示出的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意图涵盖除了附图中描述的方位之外的在使用中或操作中的装置的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将随后被定位为在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以涵盖“在……上方”和“在……下方”两种方位。装置可以被另外地定位(旋转90度或者在其它方位)，并相应地解释在这里使用的空间相对描述符。
考虑到与特定量的测量有关的测量问题和误差(即，测量***的限制)，如这里所使用的“大约”或“接近”包括所述值并是指在如本领域一个普通技术人员所确定的特定值的偏差的可接受范围内。例如，“大约”可以是指在一个或更多个标准偏差内，或在所述值的±30％、±20％、±10％、±5％内。
除非另外限定，否则这里使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属的领域的一个普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还将理解的是，除非在这里明确地限定，否则诸如在通用词典中定义的术语应该被解释为具有与所述术语在相关领域的上下文和本公开的含义一致的含义，而不应该理想化或过于形式地被解释。
这里将参照作为理想化的实施例的示意性示图的剖视图来描述示例性实施例。如此，例如由制造技术和/或公差所导致的示图的形状的变化将是预期的。因此，不应当将这里描述的实施例解释为局限于在这里所示出的区域的具体形状，而是包括例如由制造导致的形状方面的偏差。例如，示出或描述为平坦的区域可以通常具有粗糙的和/或非线性的特征。此外，示出的尖角可以是倒圆的。因此，附图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不意图说明区域的精确的形状并且不意图限制给出的权利要求的范围。
在下文中，现在将参照附图来描述本发明的示例性实施例。
图1是示出根据本发明的头戴式显示装置100的示例性实施例的示意性侧视图。
根据示例性实施例，头戴式显示装置100包括：显示单元10，包括显示图像的多个发射区域EA和设置在发射区域EA之间并透射外部光的多个透射区域TA；第一光学元件120，设置在从显示单元10发射的光的路径中，以将光会聚到预定区域(例如，预定点或预定区域)上；第二光学元件或光学器件130，设置为关于显示单元10与第一光学元件120相对，以使从外部朝向显示单元10入射的光发散。这里，光学元件可以是包括改变穿过其的光的行进方向或偏振状态的透射式光学器件的光学器件，例如，透镜或相位延迟器。
显示单元10可以是不仅能够使用户感知被显示单元10显示的图像还能够使用户感知背景图像的透明显示器，并且显示单元10可以包括各种元件。在一个示例性实施例中，例如，显示单元10可以包括有机发光显示装置或液晶显示装置。在显示单元10包括有机发光显示装置的实施例中，可以通过在柔性基底上形成有机发光显示装置来提供柔性的显示单元10。
第一光学元件120接收从显示单元10发射的光。在示例性实施例中，第一光学元件120设置在显示单元10和用户的眼球40之间。因此，第一光学元件120可以使从显示单元10的发射区域EA发射的光L1会聚在用户的眼球40的晶状体41的表面上，然后会聚在晶状体41的表面上的光可以穿过晶状体41以到达用户的眼球40的视网膜42。
头戴式显示装置100的显示单元10设置在用户的眼球40前面。因为人眼的最短焦距通常为大约20厘米(cm)，所以在显示单元10未与用户的眼球40分隔开大约20cm或更多的情况下，用户会难以容易并清晰地感知包括在显示单元10中的发射区域EA上显示的图像。
在示例性实施例中，第一光学元件120是使入射光会聚的光学元件。因此，在这样的实施例中，即使当显示单元10和用户的眼球40之间的距离小于20cm时，由于从发射区域EA发射的光通过第一光学元件120会聚在用户的眼球40的晶状体41上，因此用户也可以清晰并容易地感知显示在发射区域EA上的图像。
根据示例性实施例，因为人眼的最短焦距通常是大约20cm，所以第一光学元件120的焦距可以是大约20cm或更大。第一光学元件120可以包括凸透镜，但不限于此。在示例性实施例中，第一光学元件120可以包括使平行光会聚的各种透镜的组合，第一光学元件120可以在透镜形状上变化。
在示例性实施例中，如上所述，显示单元10可以是透明显示器并且可以包括透射外部光的透射区域TA。在显示单元10包括透射区域TA的这样的实施例中，来自头戴式显示装置100的后侧处的背景的光L2可以穿过头戴式显示装置100到用户的眼球40。
当来自背景的光L2穿过第一光学元件120时，背景图像会因第一光学元件120而扭曲。在示例性实施例中，头戴式显示装置100可以包括第二光学元件130，并且可以通过第二光学元件130有效地防止背景图像的这种扭曲。
第二光学元件130可以被设置为关于显示单元10与第一光学元件120相对，以使来自背景的朝向显示单元10入射的光L2发散。
来自背景的朝向显示单元10入射的光L2可以在穿过显示单元10之前穿过第二光学元件130。当来自背景的光L2是平行光时，平行光可以随着穿过第二光学元件130而被发散，并且被发散的光可以穿过显示单元10的透射区域TA，由此被发散的光可以入射在第一光学元件120上。
被发散并入射在第一光学元件120上的光可以通过穿过第一光学元件120作为平行光到达用户的眼球40。随着来自背景的光L2顺序地行进经过第二光学元件130和第一光学元件120，入射在用户的眼球40上的光的方向可以与从背景到头戴式显示装置100(例如，在穿过第二光学元件130之前)的光的方向基本相同。在示例性实施例中，第一光学元件120的焦距的绝对值可以与第二光学元件130的焦距的绝对值基本相等，以使得入射在用户的眼球40上的光的方向与从背景到头戴式显示装置100的光的方向基本相同。
因此，在这样的实施例中，用户不仅可以容易并清晰地感知在发射区域EA上显示的图像，而且可以容易并清晰地感知背景图像。
在示例性实施例中，第二光学元件130可以由凹透镜构成，但不限于此。在可选择的示例性实施例中，第二光学元件130可以是使平行的入射光发散的各种透镜的结合，第二光学元件130可以在透镜形状上变化。
图2是示出根据本发明的头戴式显示装置200的可选择的示例性实施例的示意性侧视图。
参照图2，头戴式显示装置200的示例性实施例包括：显示单元10，包括显示图像的多个发射区域EA和设置在发射区域EA之间并透射外部光的多个透射区域TA；第一光学元件220，接收从光学单元10发射的光以使光会聚到预定区域上；第二光学元件230，设置为关于显示单元10与第一光学元件220相对，以使从外部朝向显示单元10入射的光发散。
在示例性实施例中，第一光学元件220接收从显示单元10发射的光。在这样的实施例中，第一光学元件220设置在显示单元10和用户的眼球40之间。因此，第一光学元件220可以使从显示单元10的发射区域EA发射的光L1会聚在用户的眼球40的晶状体41上，因此会聚在晶状体41上的光可以穿过晶状体41以到达用户的眼球40的视网膜42。
在示例性实施例中，如图2中所示，第一光学元件220可以是诸如菲涅耳透镜(Fresnel lens)或全息光学元件(“HOE”)透镜的平面透镜。在这样的实施例中，包括第一光学元件220的头戴式显示装置200可以具有薄的厚度。
在示例性实施例中，第一光学元件220可以如图2中所示与显示单元10分隔开，但不限于此。在可选择的示例性实施例中，第一光学元件220可以附着到显示单元10。
第二光学元件230可以被设置为关于显示单元10与第一光学元件220相对，以使来自背景的朝向显示单元10入射的光L2发散。
第二光学元件230可以是与第一光学元件220基本相似的诸如菲涅耳透镜或HOE透镜的平面透镜。在这样的实施例中，包括第二光学元件230的头戴式显示装置200可以具有薄的厚度。
菲涅耳透镜是通过将传统的透镜划分成同心环形部分而获得的透镜。与传统的透镜相比，菲涅耳透镜可以具有减小的厚度。HOE透镜包括衍射图案，因此HOE透镜可以如传统的透镜一样使入射光衍射以会聚或发散。
在示例性实施例中，头戴式显示装置200的第一光学元件220和第二光学元件230可以包括诸如菲涅耳透镜或HOE透镜的平面透镜，以减小头戴式显示装置200的厚度和重量。然而，本发明不限于此。在一个可选择的示例性实施例中，例如，第一光学元件220和第二光学元件230中仅有一个可以包括平面透镜。在另一可选择的示例性实施例中，第一光学元件220和第二光学元件230可以包括使光会聚或发散的任何其它类型的衍射光学元件。
图3是示出图1的头戴式显示装置100的显示单元中的像素的概念透视图。
参照图3，显示单元10(见图1)可以包括多个像素P。每个像素P包括设置在发射区域EA中的第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3以及设置在透射区域TA中并邻近于第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3的透射窗口TW。
在示例性实施例中，第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3可以各自发射预定颜色的光。在示例性实施例中，第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3可以发射颜色彼此不同的光，并且从第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3发射的不同颜色的光的组合可以实现白光。在一个示例性实施例中，例如，第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3可以分别发射三原色的光，例如，红光、绿光和蓝光，但不限于此。
从第一发射部SP1、第二发射部SP2或第三发射部SP3发射的光L1可以在穿过图1的第一光学元件120时被折射以会聚在图1的用户的眼球40上。
透射窗口TW可以由仅设置有透明绝缘层和/或透明电极的区域限定，因此透射窗口TW使来自背景的入射在显示单元10上的光透射。透射窗口TW可以具有比显示单元10(见图1)的其它区域的透射率高的透射率。透射窗口TW可以被将电力或电信号施加到第一发射部SP1、第二发射部SP2和第三发射部SP3的连接线CL分成多个部分。连接线CL可以包括例如扫描线、数据线或电源线。
来自背景的朝向显示单元10入射的光L2可以顺序地穿过第二光学元件130(图1)、显示单元10(见图1)的透射区域TA和朝向用户的眼球40(见图1)的第一光学元件120(见图1)。
图4是示出根据本发明的头戴式显示装置300的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图。
参照图4，头戴式显示装置300的示例性实施例包括：显示单元10，包括显示图像的多个发射区域EA和设置在发射区域EA之间并透射外部光的多个透射区域TA；第一光学元件350，接收从显示单元10发射的光，将从发射区域EA发射的光L1转变为在第一方向上的偏振光并且将透射穿过透射区域TA的外部光L2转变为在与第一方向垂直的第二方向上的偏振光；第二光学元件60，接收透射穿过第一光学元件350的光，并且使在第一方向上的偏振光会聚到预定区域上，并使在第二方向上的偏振光透射而没有改变其行进方向(例如，使在第二方向上的偏振光基本沿着其在第二光学元件60上的入射方向相同的方向透射)。
显示单元10可以是不仅能够使用户感知在显示单元10上显示的图像还能够使用户感知背景图像的透明显示器，显示单元10可以包括各种元件。在一个示例性实施例中，例如，显示单元10可以包括有机发光显示装置或液晶显示装置。
从发射区域EA发射的光L1和透射穿过透射区域TA的外部光L2可以各自穿过第一光学元件350并且可以在彼此垂直的方向上偏振。
在示例性实施例中，第一光学元件350可以包括设置在发射区域EA和透射区域TA上的偏振器351和接收穿过偏振器351的光的液晶层352，液晶层352包括设置为对应于(例如，覆盖或叠置)发射区域EA的第一液晶352a和设置为对应于透射区域TA的第二液晶352b。
来自发射区域EA和透射区域TA的入射在偏振器351上的光可以在预定的方向上偏振。从发射区域EA发射的光L1透射穿过偏振器351并入射在第一液晶352a上，并且可以通过第一液晶352a转变为在第一方向上的偏振光。已经透射穿过透射区域TA的外部光L2透射穿过偏振器351并入射在第二液晶352b上，并且可以通过第二液晶352b转变为在第二方向上的偏振光。
在可选择的示例性实施例中，透射穿过偏振器351的光可以是在第二方向上的偏振光。第二液晶352b可以基本排列在与第二方向相同的方向上或在垂直于第二方向的方向上。由于第二液晶352b，使得透射穿过偏振器351的在第二方向上的偏振光可以透射穿过第二液晶352b而没有改变偏振方向。第一液晶352a可以排列在任意方向上或者以螺旋形式排列，而不是排列在第二方向上或在垂直于第二方向的方向上。已经透射穿过偏振器351的在第二方向上的偏振光的偏振方向可以被第一液晶352a改变。通过调节第一液晶352a的厚度和排列方向，已经透射穿过第一液晶352a的光可以在垂直于第二方向的第一方向上偏振。然而，本发明不限于此。在一个实施例中，例如，已经透射穿过偏振器351的光可以在第一方向上偏振而不是在第二方向上偏振。已经透射穿过偏振器351的偏振光的偏振方向可以不被第一液晶352a改变，但可以被第二液晶352b改变90度。
根据示例性实施例，第二光学元件60可以包括折射率根据入射光的偏振方向改变的第一介质61和与第一介质61接触并具有比第一介质61的最大折射率小的折射率的第二介质62。
第一介质61和第二介质62之间的边界表面可以包括在朝向用户的眼球40的方向上的凸起形状。在一个示例性实施例中，例如，该边界表面可以具有与菲涅耳透镜的表面的形状基本相同的形状，但不限于此。
第一介质61可以包括液晶61a。第一介质61的液晶61a的折射率可以根据第一介质61的液晶61a的排列方向和入射光的偏振方向而不同。在一个示例性实施例中，例如，第一介质61的液晶61a可以相对于在第一方向上的偏振光具有大约1.7的折射率并且相对于在第二方向上的偏振光具有大约1.5的折射率。第二介质62可以由玻璃或塑料构成并且可以具有大约1.5的折射率。
在这样的实施例中，在第一方向上偏振的光可以在第一介质61和第二介质62之间的边界表面处折射。即，从发射区域EA发射的光可以在第一介质61和第二介质62之间的边界表面处折射，并且可以会聚在用户的眼球40的晶状体41上。
在这样的实施例中，在第二方向上偏振的光可以不在第一介质61和第二介质62之间的边界表面处折射，并且可以在与入射光的方向基本相同的方向上透射穿过第二光学元件60并落在用户的眼球40上。
在这样的实施例中，头戴式显示装置300可以使得用户不仅容易并清晰地识别显示在透射区域EA上的图像，还容易并清晰地识别没有扭曲的背景图像。
图5是示出根据本发明的头戴式显示装置400的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图。
参照图5，头戴式显示装置400的示例性实施例包括：显示单元10，包括显示图像的多个发射区域EA和设置在发射区域EA之间并透射外部光的透射区域TA；第一光学元件450，接收从显示单元10发射的光，将从发射区域EA发射的光L1转变为在第一方向上的偏振光并且将透射穿过透射区域TA的外部光L2转变为在垂直于第一方向的第二方向上的偏振光；第二光学元件60，接收已经透射穿过第一光学元件450的光，使在第一方向上的偏振光会聚到预定区域上，并使在第二方向上的偏振光基本沿着其在第二光学元件60上的入射方向相同的方向透射。
第一光学元件450可以包括第一偏振器450a和第二偏振器450b，其中，第一偏振器450a被设置为与发射区域EA对应并且将从发射区域EA发射的光L1转变为在第一方向上的偏振光，第二偏振器450b被设置为与透射区域TA对应并且将透射穿过透射区域TA的外部光L2转变为在第二方向上的偏振光。
第一偏振器450a和第二偏振器450b可以均是线栅偏振器并且可以彼此交替地布置在显示单元10上。线栅偏振器可以是通过图案化工艺有效地设置的基本彼此平行地布置的精细金属线的阵列。
图5中示出的显示单元10和第二光学元件60可以具有与图4的头戴式显示装置300中的构造基本相同的构造，将省略其任何重复的详细描述。
图6是示出根据本发明的头戴式显示装置500的另一可选择的示例性实施例的示意性侧视图。
参照图6，头戴式显示装置500的示例性实施例包括：显示单元10，包括显示图像的多个发射区域EA和设置在发射区域EA之间并透射外部光的透射区域TA；第一光学元件550，接收从显示单元10发射的光，将从发射区域EA发射的光L1转变为在第一方向上的偏振光并且将已经透射穿过透射区域TA的外部光L2转变为在垂直于第一方向的第二方向上的偏振光；第二光学元件60，接收已经透射穿过第一光学元件550的光，使在第一方向上的偏振光会聚到预定区域上，并使在第二方向上的偏振光基本沿着其在第二光学元件60上的入射方向相同的方向透射。
第一光学元件550可以包括设置为与发射区域EA和透射区域TA对应的偏振器551以及设置为与发射区域EA或透射区域TA对应的λ/2相位延迟器552。
根据示例性实施例，λ/2相位延迟器552可以设置在与发射区域EA对应的区域上。从发射区域EA和透射区域TA落在偏振器551上的入射光可以被偏振器551转变为在第二方向上的偏振光。从发射区域EA发射的光L1透射穿过偏振器551并落在λ/2相位延迟器552上，并且可以转变为在与第二方向垂直的第一方向上的偏振光。
然而，本发明不限于此。在一个可选择的示例性实施例中，例如，λ/2相位延迟器552可以设置在与透射区域TA对应的区域上。从发射区域EA和透射区域TA落在偏振器551上的入射光可以被偏振器551转变为在第一方向上偏振的光。已经透射穿过透射区域TA的外部光L2透射穿过偏振器551并落在λ/2相位延迟器552上，并且可以被转变为在与第一方向垂直的第二方向上的偏振光。
图6中示出的显示单元10和第二光学元件60可以具有与图4的头戴式显示装置中的显示单元10和第二光学元件60的构造基本相同的构造，将省略其任何重复的详细描述。
图7是示出根据本发明的头戴式显示装置1的示例性实施例的示意性透视图。
参照图7，头戴式显示装置1的示例性实施例可以包括框架70，其中，框架70包括显示单元10、第一光学元件120或220和第二光学元件130或230，或者框架70容纳显示单元10、第一光学元件350、450或550和第二光学元件60，并且框架70被构造为佩戴在用户的头上。
头戴式显示装置1、100、200、300、400和500的示例性实施例可以不仅使用户能够容易并清晰地识别显示单元10所显示的图像，还使用户能够容易并清晰地识别透射穿过显示单元10的背景图像。
如上所述，根据在这里阐述的示例性实施例，可以提供透视型头戴式显示装置，而没有扭曲背景图像。然而，本发明构思的范围不限于该效果。
虽然已经参照附图描述了本发明的一个或更多个实施例，但本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对其进行形式上和细节上的各种改变。

Claims (9)

1.一种头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴式显示装置包括：
显示单元，所述显示单元包括：
显示图像的多个发射区域；以及
设置在发射区域之间并透射外部光的多个透射区域；
第一光学元件，接收来自所述显示单元的光，其中，所述第一光学元件将从发射区域发射的光转变为在第一方向上的偏振光，并将透射穿过透射区域的外部光转变为在与第一方向垂直的第二方向上的偏振光；以及
第二光学元件，接收来自所述第一光学元件的光，其中，所述第二光学元件使所述在第一方向上的偏振光会聚到预定区域上，并使所述在第二方向上的偏振光沿着其在所述第二光学元件上的入射方向相同的方向透射。
2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括：
偏振器，设置为与所述发射区域和所述透射区域对应；以及
液晶层，接收透射穿过所述偏振器的光，并且包括：
第一液晶，设置为与所述发射区域对应；以及
第二液晶，设置为与所述透射区域对应。
3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第二光学元件包括：
第一介质，所述第一介质的折射率根据入射光的偏振方向变化；以及
第二介质，与所述第一介质接触并具有比所述第一介质的最大折射率小的折射率。
4.如权利要求3所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一介质包括液晶。
5.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括：
偏振器，设置为与所述发射区域和所述透射区域对应；
λ/2相位延迟器，设置为与所述发射区域或所述透射区域对应。
6.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括：
第一偏振器，设置为与所述发射区域对应并将从所述发射区域发射的光转变为在所述第一方向上的偏振光；以及
第二偏振器，设置为与所述透射区域对应并将透射穿过所述透射区域的外部光转变为在所述第二方向上的偏振光。
7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述第一偏振器和所述第二偏振器中的每个包括线栅偏振器。
8.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，
所述显示单元包括多个像素，以及
每个像素包括：
设置在所述发射区域中的第一发射部、第二发射部和第三发射部；以及
设置在所述透射区域中并与所述第一发射部、所述第二发射部和所述第三发射部邻近的透射窗口。
9.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其特征在于，所述头戴式显示装置还包括：
框架，容纳所述显示单元、所述第一光学元件和所述第二光学元件，并且被构造为被佩戴在用户的头上。
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