CN104062768A

CN104062768A - 一种显示系统

Info

Publication number: CN104062768A
Application number: CN201410305378.2A
Authority: CN
Inventors: 张鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Liang Liang Visual Field Beijing Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: CN104062768B

Abstract

本发明提供了一种显示系统，包括：显示芯片、第一偏振分光器、棱镜、第二偏振分光器、反射装置、投影镜头和转换装置；光源发出的光经第一偏振分光器后，光源中的P光入射至显示芯片；显示芯片将P光反射，P光转换为S光，S光入射至第一偏振分光器；第一偏振分光器将S光反射；转换装置处于工作状态时，将第一偏振分光器反射的S光转换为P光，转换装置输出P光；否则，第一偏振分光器反射的S光的偏振态不发生变化，转换装置输出S光；转换装置输出S光时，S光经棱镜传输至第二偏振分光器；第二偏振分光器将S光反射至反射装置，经反射装置的准直放大后，反射至人眼；转换装置输出P光时，P光透过第二偏振分光器后进入投影镜头。

Description

一种显示系统

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，特别涉及一种显示系统，主要用于头戴式可视设备等结构紧凑的显示系统。

背景技术

头戴式可视设备(Head Mount Display)可以从LCD，OLED，LCOS等微型显示器直接获得二维图像，也可以通过光纤等传导方式间接获得二维图像。图像通过准直透镜成像在无穷远处，然后通过反射面把图像反射进人的眼睛里。此类产品主要具备体积小，重量轻的特点。但是，目前Google、Epson、Sony的头戴式可视设备不具备把透射到人眼内的图像内容同时和其他人分享的功能。这一问题阻碍的头戴式可视设备等结构紧凑的显示系统在市场上的推广应用。故，急需解决这一问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种显示系统，该显示系统具备光路切换功能，使得显示系统在具备现有的目视系统的基础上还可实现投影功能，使得目视系统投射入人眼内的图像展现出来。

为实现上述目的，本发明提供了一种显示系统，所述显示系统包括：

显示芯片、第一偏振分光器、棱镜、第二偏振分光器、反射装置、投影镜头和转换装置；其中，

光源发出的光经所述第一偏振分光器后，光源中的P光入射至所述显示芯片；

所述显示芯片将P光反射，P光转换为S光，所述S光入射至所述第一偏振分光器；

所述第一偏振分光器将S光反射；

所述转换装置，用于在处于工作状态时，将所述第一偏振分光器反射的S光转换为P光，所述转换装置输出P光；不处于工作状态时，所述第一偏振分光器反射的S光的偏振态不发生变化，所述转换装置输出S光；

所述转换装置输出S光时，S光经所述棱镜传输至所述第二偏振分光器；

所述第二偏振分光器将S光反射至所述反射装置，经所述反射装置的准直放大后，反射至人眼；

所述转换装置输出P光时，P光透过所述第二偏振分光器后进入投影镜头。

可选的，在本发明一实施例中，所述转换装置为机械旋转装置，用于将显示芯片、第一偏振分光器和光源构成的光路系统整体旋转90度，将所述第一偏振分光器反射的S光转换为P光。

可选的，在本发明一实施例中，所述转换装置为液晶盒，用于通电后，所述液晶盒内的液晶发送旋转，使得所述第一偏振分光器反射的S光经液晶盒后输出为P光。

可选的，在本发明一实施例中，所述液晶盒处于所述棱镜与所述第二偏振分光器之间。

可选的，在本发明一实施例中，所述显示系统还包括第三偏振分光器；其中，

所述转换装置输出P光时，P光经所述棱镜先后透过所述第三偏振分光器和所述第二偏振分光器传输至所述反射装置，经所述反射装置的准直放大后，反射至人眼；

所述转换装置输出S光时，S光经所述棱镜传输至所述第三偏振分光器，所述第三偏振分光器将S光反射进入投影镜头。

可选的，在本发明一实施例中，所述第一/二偏振分光器为由第一三角棱镜和第二三角棱镜构成，且所述第一三角棱镜/第二三角棱镜的斜面上进行镀膜形成。

可选的，在本发明一实施例中，所述显示芯片为硅基液晶芯片。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明在不改变现有显示系统结构的基础上，稍加增设一转换装置，使得显示系统是具有投影功能和目视功能二合一的光机系统。并且，投入成本不大，易于市场推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明提出的一种显示系统示意图之一；

图2为本发明提出的一种显示系统示意图之二；

图3为本发明提出的一种显示系统示意图之三；

图4a为本发明的显示系统中转换装置为液晶盒不通电时工作原理图；

图4b为本发明的显示系统中转换装置为液晶盒通电时工作原理图；

图5为本发明提出的一种显示系统示意图之四；

图6为本发明提出的一种显示系统示意图之五；

图7为本发明提出的一种显示系统示意图之六。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术方案的工作原理是：在显示系统中增设一转换装置，在需要实现投影系统功能时，转换装置处于工作状态，使第一偏振分光器输出的光的偏振态发生改变，使得光线入射到投影镜头内，将显示芯片上显示的图像投影出来实现分享。在需要实现目视系统功能时，转换装置不处于工作状态，第一偏振分光器输出的光的偏振态不发生变化，使得光线入射到反射系统，反射系统将光线投射至人眼。从而，使得显示系统同时具备投影功能和目视功能。

如图1所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之一。如图2所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之二。所述显示系统包括：

显示芯片202、第一偏振分光器204、棱镜205、第二偏振分光器207、反射装置208、投影镜头209和转换装置。

其中，光源201发出的光经所述第一偏振分光器204后，光源201中的P光入射至所述显示芯片202；所述显示芯片202将P光反射，P光转换为S光，所述S光入射至所述第一偏振分光器204；所述第一偏振分光器204将S光反射；所述转换装置，用于在处于工作状态时，将所述第一偏振分光器204反射的S光转换为P光，所述转换装置输出P光；不处于工作状态时，所述第一偏振分光器204反射的S光的偏振态不发生变化，所述转换装置输出S光。

在图1和图2中，所述转换装置为机械旋转装置211，用于将显示芯片、第一偏振分光器和光源构成的光路系统整体旋转90度，将所述第一偏振分光器反射的S光转换为P光。

所述转换装置输出S光时，S光经所述棱镜205传输至所述第二偏振分光器207；所述第二偏振分光器207将S光反射至所述反射装置208，经所述反射装置208的准直放大后，反射至人眼；所述转换装置输出P光时，P光透过所述第二偏振分光器207后进入投影镜头209。

如图3所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之三。如图5所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之四。所述显示系统包括：

显示芯片202、第一偏振分光器204、棱镜205、第二偏振分光器207、反射装置208、投影镜头209和转换装置；

在图3和图5中，所述转换装置为液晶盒，液晶盒主要是由两个玻璃中间封装20um厚度的液晶层，此两层玻璃上分别镀上透明的电极。如图4a所示，为本发明的显示系统中转换装置为液晶盒不通电时工作原理图。不通电情况下，液晶不会发生旋转，所述第一偏振分光器反射的S光的偏振态不会发生变化，液晶盒输出的也为S光。所述转换装置211输出S光时，S光经所述棱镜205传输至所述第二偏振分光器207；所述第二偏振分光器207将S光反射至所述反射装置208，经所述反射装置208的准直放大后，反射至人眼。

如图4b所示，为本发明的显示系统中转换装置为液晶盒通电时工作原理图。通电情况下，液晶会发生旋转，所述第一偏振分光器反射的S光的偏振态会发生变化，液晶盒输出P光。所述转换装置211输出P光时，P光透过所述第二偏振分光器207后进入投影镜头209。

由图3和图5可知，所述液晶盒处于所述棱镜与所述第二偏振分光器之间。

在本案具体实施方案附图1和图2中，光源201发出的光经过第一偏振分光器204的作用，P光通过，入射到显示芯片202上，由于显示芯片202选用的是硅基液晶芯片，该芯片202对光进行反射，并同时改变光的偏振态。故，S光重新入射到第一偏振分光器204上。第一偏振分光器204对S光进行反射，经过玻璃棱镜205，玻璃棱镜205的长度主要是考虑整个系统的焦距。经过玻璃棱镜205的光的偏振性质是S光，S光经过第二偏正分光器207的反射，入射到反射系统208内，经过反射系统208的准直放大，反射进入人眼。从而形成了目视系统的功能。在实现目视系统的功能时，转换装置不处于工作状态。

经过转换装置的旋转，旋转后的原理见图2。经过旋转后，从第一偏振分光器出来的S光将转换装置后转变为P光，P光会透过棱镜205直接经过第二偏振分光器207，从而光线直接进入投影镜头209。此光路就会形成投影系统。投影209是一组后焦距比较长的投影镜头，可以实现正常的投影。

在图3和图5中，本案的另一个实施例的转换装置是采用液晶盒的方式来进行光路的转化。此液晶盒装置放置在玻璃棱镜205和三角型棱镜206之间。液晶盒主要是由两个玻璃中间封装20um厚度的液晶层。此两层玻璃上分别镀上透明的电极，对液晶盒施加电压，当达到某一数值时，液晶盒内的液晶分子长轴开始沿电场方向倾斜，电压继续增加到另一数值时，除附着在液晶盒上下表面的液晶分子外，所有液晶分子长轴都按电场方向进行重排列。此时，光的偏振态从S到P进行转化。液晶盒断开电压时通过液晶盒光的偏振态不会发生改变，所以通过液晶盒电压来实现S光和P光得相互转化。液晶盒输出的S光经过反射后入射到反射系统208上，经过反射系统208地准直放大，反射进入人眼，在人眼里形成了放大的虚像。液晶盒输出的P光直接透过第二偏振分光器207入射到投影透镜209内，透射出显示芯片上的图像供大家观看。从而通过液晶盒的功能实现了目视系统和投影系统二合一。

由图1、图2、图3和图5分析可知，反射装置设置在人眼前方，这样就导致反射装置阻碍人的视线。为了解决这个问题，在图1、图2、图3和图5的结构基础上，增加一个偏振分光器，这样显示系统可以实现投影显示和目视的二合一，又可以克服上述新增加的问题。此结构可以采用液晶盒也可以采用机械装置进行旋转第一偏振分光器204来实现光路的转换。

如图6所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之五。如图7所示，为本发明提出的一种显示系统示意图之六。在图1、图2、图3和图5的基础上，所述显示系统还包括第三偏振分光器213；其中，

所述转换装置输出P光时，P光经所述棱镜先后透过所述第三偏振分光器213和所述第二偏振分光器207传输至所述反射装置208，经所述反射装置208的准直放大后，反射至人眼；所述转换装置输出S光时，S光经所述棱镜205传输至所述第三偏振分光器213，所述第三偏振分光器213将S光反射进入投影镜头209。

在图1、图2、图3、图5、图6和图7中，所述第一/二偏振分光器为由第一三角棱镜203和第二三角棱镜206构成，且所述第一三角棱镜/第二三角棱镜的斜面上进行镀膜形成。

由上述实施例分析可知，本发明的技术方案是投影和HMD(头戴式系统)集成的光学系统。此光学系统通过转换，可以具有投影仪的放映功能，同时还具有目视系统的功能。两者的部分光路是共用的，通过转换机构切换光路，实现投影功能和目视功能这两者的转换。

最后应说明的是：上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims

1.一种显示系统，其特征在于，所述显示系统包括：

所述第一偏振分光器将S光反射；

2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述转换装置为机械旋转装置，用于将显示芯片、第一偏振分光器和光源构成的光路系统整体旋转90度，将所述第一偏振分光器反射的S光转换为P光。

3.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述转换装置为液晶盒，用于通电后，所述液晶盒内的液晶发送旋转，使得所述第一偏振分光器反射的S光经液晶盒后输出为P光。

4.如权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述液晶盒处于所述棱镜与所述第二偏振分光器之间。

5.如权利要求2或3所述的显示系统，其特征在于，所述显示系统还包括第三偏振分光器；其中，

6.如权利要求1～4任一权利要求所述的显示系统，其特征在于，所述第一/二偏振分光器为由第一三角棱镜和第二三角棱镜构成，且所述第一三角棱镜/第二三角棱镜的斜面上进行镀膜形成。

7.如权利要求1～4任一权利要求所述的显示系统，其特征在于，所述显示芯片为硅基液晶芯片。