本公开涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种头戴显示设备的控制方法、一种头戴显示设备及一种头戴显示系统。
背景技术：
头戴显示设备，例如虚拟现实头戴显示设备(vr头戴显示设备)或者增强现实头戴显示设备(ar头戴显示设备)等，越来越受到大众的欢迎。
现有的头戴显示设备多采用液晶显示屏(lcd显示屏)作为显示元件。在一个帧时段内，lcd显示屏中液晶分子逐行完成状态的翻转，直至所有液晶分子均处于稳定状态。此时lcd显示屏从一个帧时段的扫描时间进入这个帧时段的保持时间。由于头戴显示设备对分辨率要求越来越高，加之对帧频的要求也越来越高，这造成了一个帧时段内，保持时间越来越短。头戴显示设备的lcd显示屏的拖影现象更加明显。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供一种头戴显示设备的控制方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种头戴显示设备的控制方法，所述头戴显示设备包括透镜模组、至少一个lcd显示屏以及背光源，所述至少一个lcd显示屏位于所述透镜模组与所述背光源之间；所述控制方法包括：在一个帧时段的第一时段，控制所述背光源处于关闭状态以阻止为至少一个所述lcd显示屏提供背光；在所述帧时段的第二时段，控制所述背光源处于打开状态以为至少一个所述显示屏提供背光；其中，所述第一时段与所述第二时段之和等于所述帧时段、且所述第二时段在所述第一时段之后。
可选地，所述第二时段位于所述帧时段内所述lcd显示屏的最后一行液晶分子开始稳定之后。
可选地，在所述第二时段内，所述lcd显示屏的液晶分子处于稳定状态。
可选地，所述透镜模组包括透镜支架以及设置在所述透镜支架上的左透镜和右透镜。
根据本发明的第二方面，提供了一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括透镜模组、至少一个lcd显示屏、背光源以及控制器；所述控制器用于：在一个帧时段的第一时段，控制所述背光源处于关闭状态以阻止为至少一个所述lcd显示屏提供背光；在所述帧时段的第二时段，控制所述背光源处于打开状态以为至少一个所述显示屏提供背光；其中，所述第一时段与所述第二时段之和等于所述帧时段、且所述第二时段在所述第一时段之后。
可选地，所述控制器仅用于控制所述背光源。
可选地，所述透镜模组包括透镜支架以及设置在所述透镜支架上的左透镜和右透镜。
可选地，所述头戴显示设备为一体式头戴显示设备或分立式头戴显示设备。
可选地，所述头戴显示设备为虚拟现实头戴显示设备或增强现实头戴显示设备。
根据本公开的第三方面，提供一种头戴显示设备，包括控制单元，所述控制单元进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种头戴显示系统，包括头戴显示设备和外部处理系统，所述头戴显示设备用于向用户展示外部处理系统输出的图像信息；所述外部处理系统用于向头戴显示设备输出图像信息，并且所述外部处理系统包括控制单元，所述控制单元进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明的实施例，将lcd显示屏的一个帧时段划分成第一时段和第二时段，并且第二时段在第一时段之后。在一个帧时段内，扫描时间在前，保持时间在后。这样，在第一时段控制lcd显示屏的背光源处于关闭状态，将导致lcd显示屏中的液晶分子的逐行翻转的过程中的显示画面尽量少地投射入用于眼睛。在第二时段控制背光源处于打开状态，将导致投射入用户眼睛的画面尽量是稳定显示的画面。由此有效降低lcd显示屏的拖影现象，改善用户体验。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的控制方法的流程图。
图2是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的控制方法的时序的例子。
图3是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的控制方法的时序的另一个例子。
图4是本发明的实施例所提供的头戴显示设备的控制方法的时序的另一个例子。
图5是本发明的实施例提供的头戴显示设备的框图。
图6是本发明的另一实施例提供的头戴显示设备的框图。
图7是本发明实施例提供的头戴显示设备的硬件配置的框图。
图8是本发明的实施例提供的头戴显示设备的结构图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和装置应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明各个实施例所提供的头戴显示设备均包括透镜模组、至少一个lcd显示屏，以及为所述lcd显示屏提供光源的背光源。
在一些例子中，一个lcd显示屏被划分为左右两部分，透镜模组包括左透镜和右透镜两部分。左透镜将左半lcd显示屏的画面投射入用户左眼，右透镜将右半lcd显示屏的画面投射入用户右眼。在另一些例子中，不同之处在于头戴显示设备的lcd显示屏分左右两块。左透镜将左lcd显示屏的画面投射入用户左眼，右透镜将右lcd显示屏的画面投射入用户右眼。
为实现降低头戴显示设备中lcd显示屏的投影问题，本发明提供一种控制方法。在图1中示出了该方法的步骤。在图2、图3和图4中示出了该方法的几个时序的例子。
lcd显示屏的一个帧时段包括扫描时间t1和保持时间t2。在扫描时间t1内，lcd显示屏的每一行液晶分子逐行完成状态的翻转。在lcd显示屏的最后一行液晶分子开始稳定之后，lcd显示屏进入保持时间t2。在保持时间t2内，lcd显示屏的液晶分子均处于稳定状态。
对于不同类型或不同规格的lcd显示屏，扫描时间t1的起点和终点可以由不同的电信号表征。例如在一些lcd显示屏中，stv信号的上升沿表征扫描时间t1的起点。
该方法包括以下步骤。
步骤11、在一个帧时段的第一时段，控制所述背光源处于关闭状态以阻止为至少一个所述lcd显示屏提供背光。
步骤12、在所述帧时段的第二时段，控制所述背光源处于打开状态以为至少一个所述显示屏提供背光。
参见图2所示的例子，第一时段t_的起点和终点分别对应扫描时间t1的起点和终点。在第一时段t_c内，控制背光源处于关闭状态。第二时段t_o的起点和终点分别对应保持时间t2的起点和终点。在第二时段t_o内，控制背光源处于打开状态。
在图3所示的例子中，不同之处在于，第二时段t_o对应保持时间t2中的一段时间。进一步保证了在第二时段t_o内，lcd显示屏的液晶分子处于稳定状态。
第二时段t_o的时长越短，则整体上用户感受到的屏幕的亮度越低。在图4所示的例子中，不同之处在于，第二时段t_o对应一个帧时段的全部保持时间t2和部分扫描时间t1。虽然第二时段t_o对应包含了部分扫描时间t1，这会导致头戴显示设备的拖影现象稍有增长，但第二时段t_o的延长可以提高屏幕的亮度。
本领域技术人员可以设置第二时段t_o向后延伸，包含下一帧时段的扫描时间t1的部分时间。
在图2、图3及图4所示的例子中，lcd显示屏的液晶分子的翻转过程中的画面并不会投射入用户眼睛中，或者lcd显示屏的液晶分子的翻转过程中的画面尽量少地投射入用户眼睛中。投射入用户眼睛的画面为lcd显示屏的液晶分子处于稳定状态下的画面，或者投射入用户眼睛的画面尽量为lcd显示屏的液晶分子处于稳定状态下的画面。由此，有效地降低了头戴显示设备的拖影现象。
本公开还提供一种头戴显示设备，以实现前述头戴显示设备的控制方法。
本公开所述的头戴显示设备例如是虚拟现实头戴显示设备或者增强现实头戴显示设备。
参见图5所示，头戴显示设备包括透镜模组1、lcd显示屏2、背光源3和控制器4。
在图5所示的实施例中，控制器4向lcd显示屏2输出显示数据。同时，控制器4控制背光源3的打开与关闭。
控制器4控制背光源3打开与关闭的方法参见前述实施例所提供的方法。
在图6所示的实施例中，头戴显示设备包括透镜模组1、lcd显示屏2、背光源3、控制器4和处理器5。
处理器5用于向lcd显示屏2输出显示数据，同时向控制器4输出同步信号。
控制器4在所述同步信号作用下启动计时。该同步信号用于同步控制器4内部的计时器的计时周期和lcd显示屏2的帧周期。并且计时周期与lcd显示屏2的帧周期相等。
在控制器4的每个计时周期内，对应于前述的第一时段的期间，控制器4控制背光源3处于关闭状态。在控制器4的每个计时周期内，对应于前述的第二时段的期间，控制器4控制背光源3处于打开状态。
图7示出了一些实施例中头戴显示设备100的内部配置结构示意图。
显示单元101可以包括显示面板，显示面板设置在头戴显示设备100上面向用户面部的侧表面，应用于本公开，显示单元101包括一整块lcd显示屏。或者显示单元101包括两块lcd显示屏，分别显示左眼图像和右眼图像。当然，显示单元101还包括为上述lcd显示屏提供背光的背光源。
虚拟图像光学单元102以放大方式拍摄显示单元101所显示的图像，并允许用户按放大的虚拟图像观察所显示的图像。作为输出到显示单元101上的显示图像，可以是从内容再现设备(蓝光光碟或dvd播放器)或流媒体服务器提供的虚拟场景的图像、或者使用外部相机110拍摄的现实场景的图像。一些实施例中，虚拟图像光学单元102可以包括透镜单元，例如球面透镜、非球面透镜、菲涅尔透镜等。应用于本公开中，虚拟图像光学单元中包括左透镜1l和右透镜1r。
输入操作单元103包括至少一个用来执行输入操作的操作部件，例如按键、按钮、开关或者其他具有类似功能的部件，通过操作部件接收用户指令，并且向控制单元107输出指令。
状态信息获取单元104用于获取穿戴头戴显示设备100的用户的状态信息。状态信息获取单元104可以包括各种类型的传感器，用于自身检测状态信息，并可以通过通信单元105从外部设备(例如智能手机、腕表和用户穿戴的其它多功能终端)获取状态信息。状态信息获取单元104可以获取用户的头部的位置信息和/或姿态信息。状态信息获取单元104可以包括摄像头、6轴传感器、9轴传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器、全球定位系统(gps)传感器、地磁传感器、多普勒效应传感器、红外传感器、射频场强度传感器中的一个或者多个。此外，状态信息获取单元104获取穿戴头戴显示设备100的用户的状态信息，例如获取用户在当前画面的注视的位置、用户的操作状态(用户是否穿戴头戴显示设备100)、用户的动作状态(诸如静止、行走、跑动和诸如此类的移动状态，手或指尖的姿势、眼睛的开或闭状态、视线方向、瞳孔尺寸)、精神状态(用户是否沉浸在观察所显示的图像以及诸如此类的)，甚至生理状态。
通信单元105执行与外部装置的通信处理、调制和解调处理、以及通信信号的编码和解码处理。另外，控制单元107可以从通信单元105向外部装置发送传输数据。通信方式可以是有线或者无线形式，例如移动高清链接(mhl)或通用串行总线(usb)、高清多媒体接口(hdmi)、无线保真(wi-fi)、蓝牙通信或低功耗蓝牙通信，以及ieee802.11s标准的网状网络等。另外，通信单元105可以是根据宽带码分多址(w-cdma)、长期演进(lte)和类似标准操作的蜂窝无线收发器。
头戴显示设备100还可以包括存储单元，存储单元106是配置为具有固态驱动器(ssd)等的大容量存储设备。一些实施例中，存储单元106可以存储应用程序或各种类型的数据。例如，用户使用头戴显示设备100观看的内容可以存储在存储单元106中。
头戴显示设备100还可以包括控制单元107，控制单元107可以包括计算机处理单元(cpu)或者其他具有类似功能的设备。一些实施例中，控制单元107可以用于执行存储单元106存储的指令，该指令被执行时用以实现前述各实施例提供的方法或者控制单元107还可以包括用于执行本申请一些实施例公开的方法、功能和操作的电路。
图像处理单元108用于执行信号处理，比如与从控制单元107输出的图像信号相关的图像质量校正，以及将其分辨率转换为根据显示单元101的屏幕的分辨率。然后，显示驱动单元109依次选择显示单元101的每行像素，并逐行依次扫描显示单元101的每行像素，因而提供基于经信号处理的图像信号的像素信号。
一些实施例中，头戴显示设备100还可以包括外部相机。外部相机110可以设置在头戴显示设备100主体前表面，外部相机110可以为一个或者多个。外部相机110可以获取三维信息，并且也可以用作距离传感器。另外，探测来自物体的反射信号的位置灵敏探测器(psd)或者其他类型的距离传感器可以与外部相机110一起使用。外部相机110和距离传感器可以用于检测穿戴头戴显示设备100的用户的身体位置、姿态和形状。另外，一定条件下用户可以通过外部相机110直接观看或者预览现实场景。
一些实施例中，头戴显示设备100还可以包括声音处理单元，声音处理单元111可以执行从控制单元107输出的声音信号的声音质量校正或声音放大，以及输入声音信号的信号处理等。然后，声音输入/输出单元112在声音处理后向外部输出声音以及输入来自麦克风的声音。
需要说明的是，图7中虚线框示出的结构或部件可以独立于头戴显示设备100之外，例如可以设置在外部处理系统(例如计算机系统或分体式头戴显示设备的主机、手柄等)中与头戴显示设备100配合使用；或者，虚线框示出的结构或部件可以设置在头戴显示设备100内部或者表面上。前一种情况下，头戴显示设备100与所述外部处理系统构成头戴显示系统。此时，外部处理系统可以包括控制单元，该控制单元用于执行上述任一实施例所提到的方法，该外部处理系统输出图像信息至头戴显示设备，头戴显示设备可以用于向用户展示外部处理系统输出的图像信息。
参见图8所示，前述各个实施例中所述的透镜模组例如包括透镜支架1a以及设置在透镜支架1a上的左透镜1l和右透镜1r。对应于lcd显示屏，例如包括左lcd显示屏2l和右lcd显示屏2r。其中，左lcd显示屏2l和右lcd显示屏2r可以是两个分立的lcd显示屏，也可以是一整块lcd显示屏的左半显示区域和右半显示区域。
需要说明的是，图8中所示的各部件仅是解释性的，其中展示的各部件的尺寸关系并不作为对本公开的限定。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可是不是物理上分开的。
另外，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。