CN105572868B - 显示设备和显示方法 - Google Patents

Abstract

显示设备以及显示方法。所述显示设备，包括：微显示单元，配置来发出与显示图像对应的光线；光导单元，配置来接收从微显示单元发出的与显示图像对应的光线，并对与显示图像对应的光线进行光路转换，以输出与显示图像对应的光线；透明激发单元，设置在光导单元之前，并且配置来接收从光导单元输出的与显示图像对应的光线；以及距离感测单元，配置来检测显示设备与观察者的距离；以及控制单元，配置来基于显示设备与观察者的距离控制所述微显示单元，其中，当距离小于预定阈值时，控制微显示单元使用具有第一波段的光线产生与显示图像对应的光线，当距离大于等于预定阈值时，控制微显示单元使用具有第二波段的光线产生与显示图像对应的光线。

Description

显示设备和显示方法

技术领域

本发明涉及显示设备的领域，更具体地，本发明涉及一种能够根据用户的观看距离，适应性地切换显示模式的显示设备和显示方法。

背景技术

目前，利用光导光学元件(LOE)的光学装置已经广泛地应用于诸如头戴式显示器(HMD)和平视显示器(HUD)等的显示设备中。在这样的显示设备中，通常利用微显示元件、LOE元件和透镜组等光学组件为用户形成放大的虚像。

在包括LOE元件的显示设备中，通常需要用户的眼睛贴近显示屏幕(例如，距离1英寸)时可以观察到清晰的显示图像，而当用户的眼睛相对远离显示屏幕(例如，距离1英尺)时则无法清楚地进行观看。例如，用户希望诸如智能眼镜的装置在佩戴在眼睛上和把持在手中时都能够通过其显示设备进行观看。

因此，希望提供一种显示设备和显示方法，其能够根据用户的观看距离，适应性地切换显示模式，从而使得用户在不同观看距离时度都能够清晰地观看到显示图像。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，根据本发明的一方面，提供一种显示设备，包括：微显示单元，配置来发出与显示图像对应的光线；光导单元，配置来接收从所述微显示单元发出的与所述显示图像对应的光线，并对与所述显示图像对应的光线进行光路转换，以输出与所述显示图像对应的光线；透明激发单元，设置在所述光导单元之前，并且配置来接收从所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线；以及距离感测单元，配置来检测所述显示设备与所述观察者的距离；以及控制单元，配置来基于所述显示设备与所述观察者的距离控制所述微显示单元，其中，当所述距离小于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，当所述距离大于等于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线。

此外，根据本发明的一个实施例，其中所述微显示单元具有第一光源，配置来产生具有第一波段的光线；以及所述微显示单元具有第二光源，配置来产生具有第二波段的光线。

此外，根据本发明的一个实施例，其中所述具有第一波段的光线为白光；以及所述具有第二波段的光线为紫外线光。

此外，根据本发明的一个实施例，其中在所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线通过所述透明激发单元；以及在所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线使所述透明激发单元发光。

此外，根据本发明的另一方面，提供一种显示方法，应用于显示设备，所述显示设备包括用于发出与显示图像对应的光线的微显示单元、用于对与所述显示图像对应的光线进行光路转换以输出与所述显示图像对应的光线的光导单元、设置在所述光导单元之前的透明激发单元以及距离感测单元，所述显示方法包括：检测所述显示设备与所述观察者的距离；基于所述显示设备与所述观察者的距离控制所述微显示单元，其中，当所述距离小于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，当所述距离大于等于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线。

此外，根据本发明的一个实施例，其中所述微显示单元具有第一光源，配置来产生具有第一波段的光线；以及所述微显示单元具有第二光源，配置来产生具有第二波段的光线。

此外，根据本发明的一个实施例，其中所述具有第一波段的光线为白光；以及所述具有第二波段的光线为紫外线光。

此外，根据本发明的一个实施例，其中在所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线通过所述透明激发单元；以及在所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线使所述透明激发单元发光。

附图说明

图1是图解根据本发明实施例的显示设备的示意图；以及

图2是图解根据本发明实施例的显示方法的流程图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本发明的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。

图1是图解根据本发明实施例的显示设备的示意图。这里，图1所示的显示设备可以应用到诸如智能眼镜、平视显示器、头戴式显示器之类的电子设备上。

如图1所示，根据本发明实施例的显示设备1可以包括：微显示单元11、光导单元12、透明激发单元13、距离感测单元14以及控制单元15。

微显示单元11可以基于提供给其的图像信号来显示图像，即，发出与显示图像对应的光线。这里，根据本发明的一个实施例，微显示单元11可以由微投影设备实现，并且微显示单元11可以具有第一光源(未示出)以及第二光源(未示出)。第一光源可以产生具有第一波段的光线。在本实施例中，该第一光源可以是产生白光的LED灯，并且其产生的具有第一波段的光线为白光。另外，第二光源可以是紫外线LED，并且其产生的具有第二波段的光线为紫外线光。

光导单元12可以接收从微显示单元11发出的与显示图像对应的光线，并对与显示图像对应的光线进行光路转换，以输出与显示图像对应的光线。这里，微显示单元11以及光导单元12的光学路径与现有的光导光学元件(LOE)类似，因此这里仅对其进行简单描述。具体地，微显示单元11通过其中的准直透镜来将显示图像的焦点改变为无穷远，然后，微显示单元11发出的与显示图像对应的光线被照射到光导单元12。光导单元12在光导单元12中与微显示单元11对应的位置上设置第一反射镜，其将来自微显示单元11的光线在光导单元12内传输，并且通过第二反射镜将在光导单元12内传输的光线射出在光导单元12，由此用户可以观看微显示单元11所显示的图像。这里，需要注意的是，由于微显示单元11与光导单元12的光学路径基于近距观看而设计(其为在光导单元12的近距处聚焦的会聚光)，因此在用户的眼镜离光导单元12超过一定的距离时，用户无法看清光导单元12射出的光线的内容(图像)。

透明激发单元13，设置在光导单元12之前。透明激发单元13在光导单元12内传输的光线射出的方向上，位于光导单元12之前。此外，透明激发单元13可以与光导单元12分离地设置或二者可以彼此粘合在一起。根据本发明的实施例，透明激发单元13可以接收从光导单元12射出的与显示图像对应的光线。根据本发明的实施例，透明激发单元13可以由任意的可以基于紫外线光产生激发荧光的透明荧光激发材料实现。在这种情况下，在入射到该透明激发单元13的光线为可见光波段(如，RGB光)的情况下，上述光线可以通过该透明激发单元13而不会产生激发光，而在在入射到该透明激发单元13的光线为紫外线光(UV光)的情况下，UV光可以使该透明激发单元13产生激发光。

距离感测单元14可以由诸如红外线、超声波传感器之类的任意距离检测器实现，其设置在光导单元12射出光线的一侧，并且可以检测对象(如，观察者头部)与显示设备的距离。

控制单元15可以由任意的微处理器实现，控制单元15可以基于预设的软件或者固件执行预设的处理。根据本发明的实施例，控制单元15可以基于显示设备1与观察者的距离控制微显示单元11。

具体地，当显示设备1与观察者的距离小于预定阈值(如，2英寸)时，其通常表示观察者离显示设备1的距离较近，此时控制单元15控制(指令)微显示单元11使用具有第一波段的光线作为光源来产生与显示图像对应的光线。在这种情况下，微显示单元11的第一光源发光(白光)，由此根据提供给其的图像数据，通过旋转的滤色器(R、G和B滤色器)将白光转换为对应于图像数据的RGB光线，由此通过混色来形成所要显示的图像。在这种情况下，从微显示单元11射出的RGB光照射到光导单元12，并且通过第一反射镜的反射在光导单元12内传输，然后通过第二反射镜射出。此时，第二反射镜射出对应于图像数据的光线在照射到透明激发单元13时，该光线会通过透明激发单元13，从而到达观察者的眼睛。

当显示设备1与观察者的距离大于或等于预定阈值(如，2英寸)时，其通常表示观察者离显示设备1的距离较远，此时控制单元15控制(指令)微显示单元11使用具有第二波段的光线作为光源来产生与显示图像对应的光线。在这种情况下，微显示单元11的第二光源发光(紫外线光)。在这种情况下，根据本发明的实施例，可以配置上述滤色器，使得其可以分别通过预设波长的UV光。例如，对于R滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第一子波段(100nm-200nm)的材料，使得在第二光源发光并通过R滤色器时，UV光波段中的第一子波段的光通过该R滤色器。类似地，对于G滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第二子波段(200nm-300nm)的材料，使得在第二光源发光并通过G滤色器时，UV光波段中的第二子波段的光通过该G滤色器。此外，对于B滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第一子波段(300nm-400nm)的材料，使得在第三光源发光并通过R滤色器时，UV光波段中的第三子波段的光通过该B滤色器。在这种情况下，从微显示单元11射出的分别对应于R、G和B光的第一子波段、第二子波段、第三子波段的UV光照射到光导单元12，并且通过第一反射镜的反射在光导单元12内传输，然后通过第二反射镜射出。此时，第二反射镜射出对应于图像数据的光线在照射到透明激发单元13时，该光线会使透明激发单元13发光。具体地，可以将透明激发单元13划分为三层，其中一层的材料仅响应第一子波段的光来产生红光、一层的材料仅响应第二子波段的光来产生绿光，而另一层的仅响应第三子波段的光来产生蓝光。此外，本发明不限于此，可以将仅响应第一子波段的光来产生红光的材料、仅响应第二子波段的光来产生绿光的材料以及仅响应第三子波段的光来产生蓝光的材料在透明激发单元13中均匀地混合在一起。在这种情况下，透明激发单元13会分别响应于第一子波段、第二子波段、第三子波段的UV光产生R、G、B光。这里，由于透明激发单元13设置在光导单元12附近，并且微显示单元11以及光导单元12的光学路径会导致所要显示的图像在光导单元12预定的距离内(如，1英寸)清晰成像，因此所要显示的图像会在透明激发单元13处清晰成像。另外，在微显示单元11使用第二光源发光(UV光)的情况下，由于利用对应于R光的第一子波段紫外光、对应于G光的第二子波段紫外光、对应于B光的第三子波段紫外光分别代表所要显示的图像的各个像素的图像信息，并且对应于R光的第一子波段紫外光、对应于G光的第二子波段紫外光、对应于B光的第三子波段紫外光会在透明激发单元13分别激发R、G和B荧光，因此通过透明激发单元13对紫外光的响应而产生的荧光可以形成与所要显示图像一致的图像，并且由于所产生的荧光为散射光，因而即使观察者距离显示设备1较远，其也可以看到清晰的图像。

通过上述配置，检测观察者与显示设备1的距离。在观察者与显示设备1的距离较小的情况下，透明激发单元13不对光导单元12射出的光产生响应，因而观察者能够在距离显示设备1较近的位置处清晰地观察图像。在观察者与显示设备1的距离较远的情况下，光导单元12本身不射出可见光的图像，而是通过UV光激发透明激发单元13来产生荧光而显示图像，并且由于形成图像的光为散射光，因而观察者能够在距离显示设备1较远的位置处清晰地观察图像。在这种情况下，不论显示设备1相对于观察者的距离，观察者都可以清晰地看到所要显示的图像，由此增加了显示设备1的应用范围。

在上面已经描述了根据本发明的实施例，然而，本发明不限于此。例如，在上面描述了微显示单元为微投影机的示例，此外，还可以使用微显示器(如，LCD、OLED)来代替微投影机，在这种情况下，旋转的滤色器可以由分别对应于微显示器的各个像素的滤色器来代替。

下面将参照图2描述根据本发明实施例的显示方法。图2是图示根据本发明实施例的显示方法的示意流程图。这里，图2的方法可以应用到图1所示的显示设备1中，这里，为了使说明书更加简明，这里仅对其进行简单描述。

微显示单元11可以发出与显示图像对应的光线，并且微显示单元11可以具有第一光源以及第二光源。第一光源可以产生具有第一波段的光线，并且该第一光源可以是产生白光的LED灯，其产生的具有第一波段的光线为白光。另外，第二光源可以是紫外线LED，并且其产生的具有第二波段的光线为紫外线光。光导单元12可以接收从微显示单元11发出的与显示图像对应的光线，并对与显示图像对应的光线进行光路转换，以输出与显示图像对应的光线。透明激发单元13在光导单元12内传输的光线射出的方向上，位于光导单元12之前，并且可以接收从光导单元12射出的与显示图像对应的光线。距离感测单元14可以检测对象(如，观察者头部)与显示设备的距离。

如图2所示，在步骤S201，检测显示设备与观察者的距离。在步骤S202，基于显示设备与观察者的距离控制微显示单元。这里，当该距离小于预定阈值时，控制微显示单元使用具有第一波段的光线产生与显示图像对应的光线，而当距离大于等于预定阈值时，控制微显示单元使用具有第二波段的光线产生与显示图像对应的光线。

具体地，设置在光导单元12射出光线的一侧的显示设备1的距离感测单元14检测对象(如，观察者头部)与显示设备的距离。然后，控制单元15基于显示设备1与观察者的距离控制微显示单元11。

在显示设备1与观察者的距离小于预定阈值(如，2英寸)的情况下，其通常表示观察者离显示设备1的距离较近，此时控制单元15控制(指令)微显示单元11使用具有第一波段的光线作为光源来产生与显示图像对应的光线。在这种情况下，微显示单元11的第一光源发光(白光)，由此根据提供给其的图像数据，通过旋转的滤色器(R、G和B滤色器)将白光转换为对应于图像数据的RGB光线，由此通过混色来形成所要显示的图像。在这种情况下，从微显示单元11射出的RGB光照射到光导单元12，并且通过第一反射镜的反射在光导单元12内传输，然后通过第二反射镜射出。此时，第二反射镜射出对应于图像数据的光线在照射到设置在光导单元12之前的透明激发单元13时，该光线会通过透明激发单元13，从而到达观察者的眼睛。

另外，在显示设备1与观察者的距离大于或等于预定阈值(如，2英寸)的情况下，其通常表示观察者离显示设备1的距离较远，此时控制单元15控制(指令)微显示单元11使用具有第二波段的光线作为光源来产生与显示图像对应的光线。在这种情况下，微显示单元11的第二光源发光(紫外线光)。在这种情况下，根据本发明的实施例，可以配置上述滤色器，使得其可以分别通过预设波长的UV光。例如，对于R滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第一子波段(100nm-200nm)的材料，使得在第二光源发光并通过R滤色器时，UV光波段中的第一子波段的光通过该R滤色器。类似地，对于G滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第二子波段(200nm-300nm)的材料，使得在第二光源发光并通过G滤色器时，UV光波段中的第二子波段的光通过该G滤色器。此外，对于B滤色器，可以配置允许UV光波段(如，100nm-400nm)中的第一子波段(300nm-400nm)的材料，使得在第三光源发光并通过R滤色器时，UV光波段中的第三子波段的光通过该B滤色器。在这种情况下，从微显示单元11射出的分别对应于R、G和B光的第一子波段、第二子波段、第三子波段的UV光照射到光导单元12，并且通过第一反射镜的反射在光导单元12内传输，然后通过第二反射镜射出。此时，第二反射镜射出对应于图像数据的光线在照射到透明激发单元13时，该光线会使透明激发单元13发光。具体地，可以将透明激发单元13划分为三层，其中一层的材料仅响应第一子波段的光来产生红光、一层的材料仅响应第二子波段的光来产生绿光，而另一层的仅响应第三子波段的光来产生蓝光。此外，本发明不限于此，可以将仅响应第一子波段的光来产生红光的材料、仅响应第二子波段的光来产生绿光的材料以及仅响应第三子波段的光来产生蓝光的材料在透明激发单元13中均匀地混合在一起。在这种情况下，透明激发单元13会分别响应于第一子波段、第二子波段、第三子波段的UV光产生R、G、B光。这里，由于透明激发单元13设置在光导单元12附近，并且微显示单元11以及光导单元12的光学路径会导致所要显示的图像在光导单元12预定的距离内(如，1英寸)清晰成像，因此所要显示的图像会在透明激发单元13处清晰成像。另外，在微显示单元11使用第二光源发光(UV光)的情况下，由于利用对应于R光的第一子波段紫外光、对应于G光的第二子波段紫外光、对应于B光的第三子波段紫外光分别代表所要显示的图像的各个像素的图像信息，并且对应于R光的第一子波段紫外光、对应于G光的第二子波段紫外光、对应于B光的第三子波段紫外光会在透明激发单元13分别激发R、G和B荧光，因此通过透明激发单元13对紫外光的响应而产生的荧光可以形成与所要显示图像一致的图像，并且由于所产生的荧光为散射光，因而即使观察者距离显示设备1较远，其也可以看到清晰的图像。

在上面描述了本发明的各个实施例，需要说明的是，在本说明书中，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。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种显示设备，包括：

微显示单元，配置来发出与显示图像对应的光线；

光导单元，配置来接收从所述微显示单元发出的与所述显示图像对应的光线，并对与所述显示图像对应的光线进行光路转换，以输出与所述显示图像对应的光线；

透明激发单元，设置在所述光导单元之前，并且配置来接收从所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线；以及

距离感测单元，配置来检测所述显示设备与观察者的距离；以及

控制单元，配置来基于所述显示设备与所述观察者的距离控制所述微显示单元，

其中，当所述距离小于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，当所述距离大于等于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，

其中，在所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线通过所述透明激发单元；以及

在所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线使所述透明激发单元发光。

2.如权利要求1所述的显示设备，其中

所述微显示单元具有第一光源，配置来产生具有第一波段的光线；以及

所述微显示单元具有第二光源，配置来产生具有第二波段的光线。

3.如权利要求2所述的显示设备，其中

所述具有第一波段的光线为白光；以及

所述具有第二波段的光线为紫外线光。

4.一种显示方法，应用于显示设备，所述显示设备包括用于发出与显示图像对应的光线的微显示单元、用于对与所述显示图像对应的光线进行光路转换以输出与所述显示图像对应的光线的光导单元、设置在所述光导单元之前的透明激发单元以及距离感测单元，所述显示方法包括：

检测所述显示设备与观察者的距离；

基于所述显示设备与所述观察者的距离控制所述微显示单元，

其中，当所述距离小于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，当所述距离大于等于预定阈值时，控制所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线，

其中，在所述微显示单元使用具有第一波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线通过所述透明激发单元；以及

在所述微显示单元使用具有第二波段的光线产生与所述显示图像对应的光线的情况下，所述光导单元输出的与所述显示图像对应的光线使所述透明激发单元发光。

5.如权利要求4所述的显示方法，其中

所述微显示单元具有第一光源，配置来产生具有第一波段的光线；以及

所述微显示单元具有第二光源，配置来产生具有第二波段的光线。

6.如权利要求5所述的显示方法，其中

所述具有第一波段的光线为白光；以及

所述具有第二波段的光线为紫外线光。