CN106773058A - 虚拟现实的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种虚拟现实的显示装置，该显示装置包括：图像源用于输出一束承载N帧原始虚拟图像的原始光，N帧原始虚拟图像能被拼接成一帧目标虚拟图像，N为大于或等于2的整数；图像扩展组件用于接收原始光，将原始光转换成N束目标线偏振光；N束目标线偏振光相互分离，包括具有第一线偏振方向的第一目标线偏振光和具有第二线偏振方向的第二目标线偏振光，第一线偏振方向和第二线偏振方向正交；每束目标线偏振光承载一帧原始虚拟图像。相邻两束目标线偏振光承载的两帧原始虚拟图像在目标虚拟图像中的位置相邻，在用户视觉上，两帧相邻的原始虚拟图像的边缘是重合的。采用本发明实施例提供的显示装置，增大了视场角。

Description

虚拟现实的显示装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实显示领域，尤其涉及一种虚拟现实的显示装置。

背景技术

在增强现实(Augmented Reality，AR)成像系统中，影响用户体验的性能指标包括视场角(Filed of View，FOV)，FOV越大，用户对虚拟现实的体验越好。而现有的几类微显示器，例如硅基液晶显示器(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)、微型有机电致发光器(micro organic light emitting diodes，micro-OLED)和数字光处理器(digital lightprocessing，DLP)等，可以支持的FOV大约在20度至30度的范围内。此时的FOV比较小，用户的虚拟现实体验感较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种虚拟现实的显示装置，采用图像扩展组件将分离的虚拟图像拼接在一起，增大了FOV，提高了用户体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种虚拟现实的显示装置，该显示装置包括：

图像源用于输出一束承载N帧原始虚拟图像的原始光，N帧原始虚拟图像能被拼接成一帧目标虚拟图像，且N帧原始虚拟图像的尺寸是相等的，N为大于或等于2的整数。

图像扩展组件用于接收原始光，将原始光转换成N束目标线偏振光，并将承载在N束目标线偏振光上的N帧原始虚拟图像拼接成目标虚拟图像。

N束目标线偏振光相互分离，且N束目标线偏振光包括第一目标线偏振光和第二目标线偏振光，第一目标线偏振光具有第一线偏振方向，第二目标线偏振光具有第二线偏振方向，第一线偏振方向和第二线偏振方向正交。

每束目标线偏振光承载一帧原始虚拟图像，相邻两束目标线偏振光承载的两帧原始虚拟图像在目标虚拟图像中的位置也是相邻的，在显示装置持有者的视觉上，两帧相邻的原始虚拟图像中相互靠近的边缘是重合的；在图像扩展组件的输出端，承载在N束目标线偏振光上的N帧原始虚拟图像沿一直线方向排列，N束目标线偏振光中每束目标线偏振光至少与其他一束目标线偏振光相邻且至多与其他两束目标线偏振光相邻。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，采用图像扩展组件，将N帧原始虚拟图像拼接成一帧目标虚拟图像，增大了FOV。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现的方式中，图像扩展组件可以包括N-1个图像扩展器，每个图像扩展器均用于将接收到的一束光线，即一束原始光转换成两束分离的线偏振光，每束线偏振光承载至少一帧原始虚拟图像，且两束线偏振光中一束线偏振光具有第一线偏振方向，另一束线偏振光具有第二线偏振方向。

结合第一方面的第一种可能实现的方式，在第一方面的第二种可能实现的方式中，图像扩展器可以包括偏振控制器、分光棱镜和全反射面。

偏振控制器用于接收光线，并将光线转换成两束线偏振光；

分光棱镜用于将两束线偏振光进行分离处理，其中一束线偏振光被分离后的传输方向与另一束线偏振光被分离后的传输方向之间的夹角大于0度且小于180度。

在本发明实施例中，分光棱镜采用偏振分光棱镜(Polarization Beam Splitter，PBS)、格兰汤普生棱镜、布儒斯特棱镜、渥拉斯通棱镜、洛匈棱镜、格兰泰勒棱镜、56度偏振分光片、45度偏振分光片或偏振分束器/合数器。

全反射面用于接收被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的一束线偏振光，对该束线偏振光进行反射处理，以使被反射后的该束线偏振光的传输方向与被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的另一束偏振光的传输方向相同。

结合第一方面的第一种可能实现的方式，或者第一方面的第二种可能实现的方式，在第一方面的第三种可能实现的方式中，逆着N束目标线偏振光中一束目标线偏振光的传输光路，具有R个图像扩展器，R为大于或等于1且小于N-1的整数。

在R等于1的情况下，一个图像扩展器为第一图像扩展器，第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光，其中一束第一级线偏振光为目标线偏振光。

在R等于2的情况下，两个图像扩展器包括第一图像扩展器和第二图像扩展器，第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第一图像扩展器的输出端与第二图像扩展器的输入端相连通。

第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光；第二图像扩展器用于接收一束第一级线偏振光，并将第一级线偏振光转换成两束第二级线偏振光，其中一束第二级线偏振光即为目标线偏振光。

在R为大于或等于3的整数的情况下，R个图像扩展器包括第一图像扩展器和第M图像扩展器，M为大于或等于2且小于或等于R的整数；第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第M个图像扩展器的输入端与第M-1个图像扩展器的输出端相连通。

第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光；第M图像扩展器用于接收一束第M-1级线偏振光，并将第M-1级线偏振光转换成两束第M级线偏振光，在M等于R时，第M级线偏振光即为第R级线偏振光，则其中一束第R级线偏振光即为目标线偏振光。

结合第一方面的第三种可能实现的方式，在第一方面的第四种可能实现的方式中，该显示装置还可以包括光束调整器，光束调整器位于图像源和第一图像扩展器之间。

光束调整器用于接收原始光，对原始光的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的原始光传输到第一图像扩展器，以使第一图像扩展器对原始光进行转换以及分离处理。

在本发明的一个实施例中，光束调整器可以将原始光的直径缩小到1毫米至20毫米的范围内。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，在图像源和第一图像扩展器之间设置光束调整器，缩小了原始光的光束直径，可以实现虚拟现实的显示装置的小型化，即减小了显示装置的尺寸，进而降低了显示装置的重量。

结合第一方面，或者第一方面的任一可能实现的方式，在第一方面的第五种可能实现的方式中，该显示装置还可以包括放大传导器。

图像扩展组件还用于将目标虚拟图像传输给放大传导器。

放大传导器用于接收目标虚拟图像，并对目标虚拟图像进行放大以及传输处理。

第二方面，本发明实施例提供了一种虚拟现实的显示装置，该显示装置可以包括：

图像源用于输出一束承载两帧虚拟图像的光线。

图像扩展组件用于接收光线，将光线转换成两束线偏振光，并将承载在两束线偏振光上的两帧虚拟图像分别传输给显示装置持有者的左眼和右眼；其中，两束线偏振光各自的线偏振方向相互正交，每束线偏振光承载一帧虚拟图像。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，利用图像扩展组件将两帧虚拟图像转换成两束线偏振光，每束线偏振光承载一帧虚拟图像，并将两帧虚拟图像分别传输给持有该显示装置的用户的左眼和用眼，增大了FOV。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，图像扩展组件可以包括偏振控制器和分光棱镜。

偏振控制器用于接收光线，并将光线转换成两束线偏振光。

分光棱镜用于将两束线偏振光进行分离处理，以使承载在两束线偏振光上的两帧虚拟图像分别传输给显示装置持有者的左眼和右眼。

在本发明的一个实施例中，该显示装置还可以包括全反射面。

分光棱镜用于将两束线偏振光进行分离处理，其中一束线偏振光被分离后的传输方向与另一束线偏振光被分离后的传输方向之间的夹角大于0度且小于180度。

全反射面用于接收被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的一束线偏振光，并对该束线偏振光进行反射处理，以使被反射后的另一束线偏振光的传输方向与被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的另一束偏振光的传输方向相同，且将一束线偏振光上承载的虚拟图像传输给显示装置持有者的左眼或者右眼。

在本发明实施例中，分光棱镜和全反射面保持一定的距离，该距离可以满足被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的一束线偏振光传输至显示装置持有者的一个眼睛，全反射面接收并反射的另一束线偏振光可以传输至显示装置持有者的另一个眼睛。

结合第二方面，或者第二方面的第一种可能实现的方式，在第二方面的第二种可能实现的方式中，显示装置还可以包括光束调整器，光束调整器位于图像源和图像扩展组件之间。

光束调整器用于接收原始光，对原始光的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的原始光传输到图像扩展组件，以使图像扩展组件对原始光进行转换以及分离处理。

在本发明的一个实施例中，光束调整器可以将原始光的直径缩小到1毫米至20毫米的范围内。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，在图像源和图像扩展组件之间设置光束调整器，缩小了原始光的光束直径，可以实现虚拟现实的显示装置的小型化，进一步地，可以减小显示装置的尺寸，降低显示装置的重量。

结合第二方面或者第二方面的任一可能实现的方式，在第二方面的第三种可能实现的方式中，该显示装置还可以包括放大传导器，用于将承载在两束线偏振光上的两帧虚拟图像分别进行放大以及传输处理。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，采用图像扩展组件将N帧原始虚拟图像拼接成一帧目标虚拟图像，增大了FOV。

附图说明

图1(a)-1(d)为本发明实施例提供的一种虚拟现实的显示过程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种虚拟现实的显示装置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种虚拟现实的显示装置示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种虚拟现实的显示装置示意图；

图5为本发明实施例提供的一种感光系统的示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种虚拟现实的显示装置示意图；

图7为本发明实施例提供的一种虚拟现实的显示装置示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种虚拟现实的显示装置，采用图像扩展组件将图像源按照预设频率，在不同时刻输出的原始虚拟图像在空间上拼接为完整的虚拟图像，再通过放大传导器对虚拟图像进行放大，并输出。通过本发明提供的虚拟实现的显示装置，增大了FOV。

其中，在增强现实成像系统中，最关键的硬件在于图像呈现系统。图像呈现系统用于将虚拟图像信息呈现到该图像呈现系统的持有者的眼睛中。传统的图像呈现系统包括图像源和放大传导系统两大部分，图像源用于产生虚拟图像，放大传导系统用于将该虚拟图像进行放大并导入该图像呈现系统的持有者的眼睛中。

在本发明实施例中，如图1(a)和1(b)所示，首先将高分辨率的图像拆分为两个子图像；然后按照人眼可以感知的频率(大约为30Hz)在不同时刻分别输出该两个子图像；接着，通过图像扩展组件220(参见附图2)将该两个子图像在空间上分离，而后将该两个子图像拼接到一起(如图1(c)所示)；最后，经过放大传导器230(参见附图2)被放大处理后输出至人眼。由于该两个子图像是按照人眼可以感知的频率在不同时刻分别被输出的，因此人眼可以感受到整幅图像，如图1(d)所示。

需要说明的是，在本发明实施例中，“虚拟”是相对真实的，虚拟图像是将图像经过模拟仿真等处理后，与真实环境实时叠加到同一画面或空间，让用户感知虚拟图像是在真实世界发生的。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述。

图2为本发明实施例提供的一种虚拟现实的显示装置示意图。如图2所示，该显示装置包括图像源210和图像扩展组件220。

图像源210用于输出一束承载N帧原始虚拟图像的原始光，N帧原始虚拟图像能被拼接成一帧目标虚拟图像，N为大于或等于2的整数。

在本发明实施例中，N帧原始虚拟图像的尺寸可以设置为相等的。

图像扩展组件220用于接收原始光，将原始光转换成N束目标线偏振光，并将承载在N束目标线偏振光上的N帧原始虚拟图像拼接成目标虚拟图像。

其中，N束目标线偏振光相互分离，且N束目标线偏振光包括第一目标线偏振光和第二目标线偏振光。第一目标线偏振光具有第一线偏振方向；第二目标线偏振光具有第二线偏振方向；第一线偏振方向和第二线偏振方向正交。

每束目标线偏振光承载一帧原始虚拟图像。相邻两束目标线偏振光承载的两帧原始虚拟图像在目标虚拟图像中的位置也是相邻的。在显示装置持有者的视觉上，两帧相邻的原始虚拟图像中相互靠近的边缘是重合的。在图像扩展组件的输出端，承载在N束目标线偏振光上的N帧原始虚拟图像沿一直线方向排列，N束目标线偏振光中每束目标线偏振光至少与其他一束目标线偏振光相邻且至多与其他两束目标线偏振光相邻，或者说，承载在N束目标线偏振光上的N帧原始虚拟图像沿一个方向排列，且每束目标线偏振光与N束目标线偏振光中的一束或者两束目标线偏振光相邻。

在本发明实施例中，原始虚拟图像为预先将一幅、两幅或者多幅高分辨率的图像分割为多个子图像后的子图像。

图像源210在不同时刻，按照人眼可以感知的频率输出承载多帧原始虚拟图像的原始光，例如N帧原始虚拟图像，N可以为大于或者等于2的整数。在本发明实施例中，N的取值取决于图像源210和图像扩展组件220的刷新速率。

图像扩展组件220将承载N帧原始虚拟图像的原始光转换成N束目标线偏振光。N束目标线偏振光中包括具有第一偏振方向的第一目标偏振光和具有第二偏振方向的第二目标线偏振光。其中，一束目标线偏振光可以承载一帧原始虚拟图像。被转换的N帧原始虚拟图像中相邻两帧的原始虚拟图像被转换成两束偏振方向相互正交的目标线偏振光。两束目标线偏振光分别为具有第一偏振方向的第一目标线偏振光和具有目标第二偏振方向的第二目标线偏振光，第一偏正方向和第二偏振方向正交。

转换后N束目标线偏振光上承载的N帧原始虚拟图像可以被拼接成目标虚拟图像。相邻两束目标线偏振光承载的两帧原始虚拟图像在目标虚拟图像中的位置是相邻的，从用户视觉上，两帧原始虚拟图像的边缘是重合的，或者说，在用户视觉上，相邻两帧目标偏振光承载的两帧原始虚拟图像在目标虚拟图像中是无缝连接的。采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，增大了FOV，进而提高了用户体验。本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，相对现有技术中利用多个图像源进行虚拟图像拼接来增大FOV，缩小了显示装置的体积，降低了显示装置的重量，从而提高了用户体验。

可选地，如图2所示，在本发明实施例中，显示系统还可以包括放大传导器230。

放大传导器230用于接收目标虚拟图像，并对目标虚拟图像进行放大以及传输处理。

在本发明实施例中，放大传导器230将接收到的目标虚拟图像进行放大，并将放大后的目标虚拟图像传输至显示装置持有者的眼睛中，使显示装置的持有者从视觉上感知虚拟图像。在本发明实施例中，显示装置的持有者可以称为用户。

采用本发明实施例提供的显示装置，通过图像扩展组件220将N帧原始虚拟图像拼接为目标虚拟图像，增大了FOV，并通过放大传到器230对目标虚拟图像进行放大，并传输至用户的眼睛中，进一步提高了用户体验。

而且，本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置相对现有技术中增大FOV的方法：增多图像源和放大传导器的数量，降低了显示装置的成本，同时，减小了显示装置的重量，进而提高了用户体验。

另外，现有技术中通过增多图像源的数量来提高FOV，直接增大了显示装置的功耗，对于移动终端来讲，直接缩短了移动终端的使用时间，影响了用户体验。而本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置相对于现有技术提供的增大FOV显示装置，降低了显示装置的功耗，延长了显示装置的使用时间。

可选地，在本发明实施例中，如图3所示，图像扩展组件220可以包括N-1个图像扩展器221，每个图像扩展器均用于将接收到的一束光线转换成两束分离的线偏振光，每束线偏振光承载至少一帧原始虚拟图像，且两束线偏振光中一束线偏振光具有第一线偏振方向，另一束线偏振光具有第二线偏振方向。

在本发明实施例中，图像扩展组件220中的第一个图像扩展器，也就是与图像源210的输出端相连通的图像扩展器。第一图像扩展器接收到的一束光线为一束原始光。第一图像扩展器将一束原始光转换为两束分离的线偏振光。

如图3所示，第一图像扩展器221接收图像源210输出的承载原始虚拟图像的原始光，并将原始光转换为P偏振态的线偏振光和S偏振态的线偏振光，即具有P偏振方向线偏振光和具有S偏振方向的线偏振光。在本发明实施例中，P偏振方向可以称之为第一线偏振方向；S偏振方向可以称之为第二线偏振方向。或者，S偏振方向可以称之为第一线偏振方向；P偏振方向可以称之为第二线偏振方向，在本发明实施例中，对此不作限制。

图像扩展组件220中的除第一个图像扩展器之外的图像扩展器接收到的一束光可以为与之相连通的图像扩展器将接收到的光束转换为两束线偏振光中的一束线偏振光。例如图3所示，第一图像扩展器右侧的两个图像扩展器分别接收到的一束光为第一图像扩展器将原始光转换为具有S偏振方向的线偏振光、具有P偏振方向的线偏振光。本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置可以认为是将多个图像扩展器进行级联，进一步增大了FOV，进一步提高了用户体验。

可选地，在本发明实施例中，该显示装置还可以包括放大传导器230。

放大传导器230用于接收目标虚拟图像，并对目标虚拟图像进行放大以及传输处理。在本发明实施例中，放大传导器230的功能描述与图2中放大传导器230的描述相同，为间接描述，在此不再赘述。

可选地，在本发明实施例中，如图4所示，图像扩展器221可以包括偏振控制器2211、分光棱镜2212和全反射面2213。

偏振控制器2211用于接收光线，并将光线转换成两束线偏振光。

如图4所示，该显示装置包括一个图像扩展器221，图像扩展器221中的偏振控制器2211接收图像源210输出的包括一束原始虚拟图像的原始光，将原始光转换为具有P偏振态、S偏振态的两束线偏振光。其中，一束线偏振光承载一帧原始虚拟图像。两束线偏振光承载的原始虚拟图像可以拼接为目标虚拟图像。

其中，P偏振态的线偏振光和S偏振态的线偏振光相互正交。

在本发明实施例中，偏振控制器2211可以为液晶型器，通过控制液晶型器中的液晶分子来改变透射光的偏振态，以此来保证转换后的相邻两束线偏正光的偏振方向正交。

需要说明的是，图4只是显示装置光路的示意图，并不对本发明实施例的方案构成限制。

分光棱镜2212用于将两束线偏振光进行分离处理，其中一束线偏振光被分离后的传输方向与另一束线偏振光被分离后的传输方向之间的夹角大于0度且小于180度。

在本发明实施例中，被分光棱镜2212分离后的两束线偏振光传输方向的夹角与所采用的分光棱镜相关。在本发明实施例中，分光棱镜222可以为偏振分光棱镜PBS、格兰汤普生棱镜、布儒斯特棱镜、渥拉斯通棱镜、洛匈棱镜、格兰泰勒棱镜、56度偏振分光片、45度偏振分光片或偏振分束器/合数器等分光棱镜中的一种。

如图4所示，分光棱镜2212为PBS，将P偏振态的线偏振光和S偏振态的线偏振光进行分离，分离后的P偏振态的线偏振光按照原传输方向传输，S偏振态的线偏振光被分离后沿与P偏振态的线偏振光传输方向成90°夹角的传输方向传输。

全反射面2213用于接收被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的一束线偏振光，并对接收到的该束线偏振光进行反射处理，以使被反射后的该束线偏振光的传输方向与被分光棱镜分离后的两束线偏振光中的另一束偏振光的传输方向相同。

如图4所示，全反射面2213接收到被分光棱镜2212分离后的S偏振态的线偏振光，并将S偏振态的线偏振光进行反射处理，以使被反射后的S偏振态的线偏振光的传输方向与分光棱镜2212分离后的P偏振态的线偏振光的传输方向一致。

分光棱镜2212、全反射面2213分别将P偏振态的线偏振光和S偏振态的线偏振光传输至放大传导器230中，以便于放大传导器230将线偏振光承载的原始虚拟图像进行放大，并传输至用户的眼睛中。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，增大了FOV，且相对现有技术中利用多个图像源进行图像拼接来增大FOV，缩小了显示装置的体积，降低了显示装置的重量，进而提高了用户体验。

需要说明的是，图3提供的虚拟现实的显示装置中的图像扩展组件220包括的N-1个图像扩展器221可以为图4中提供的图像扩展器的级联效果，其对承载原始虚拟图像的原始光进行处理的过程与图4中图像扩展器处理原始光的处理过程相同，为简洁描述，在这里不再重复。

另外，通过图3和图4提供的虚拟现实的显示装置，根据光路可逆原理，图3和图4提供的显示装置可以分别逆向使用在感光场景下。

如图5所示，图5为图4显示装置对应的逆光路示意图，实现感光图像面积的扩充，节省了电耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)，缩小了感光装置的体积，以及降低了感光装置的功耗。

可选地，在本发明实施例中，逆着N束目标线偏振光中一束目标线偏振光的传输光路，具有R个图像扩展器，R为大于或等于1且小于N-1的整数。

在R等于1的情况下，一个图像扩展器为第一图像扩展器，第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光，其中一束第一级线偏振光为目标线偏振光，如图5所示。

在R等于2的情况下，两个图像扩展器包括第一图像扩展器和第二图像扩展器。第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第一图像扩展器的输出端与第二所述图像扩展器的输入端相连通。

第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光；第二图像扩展器用于接收一束第一级线偏振光，并将第一级线偏振光转换成两束第二级线偏振光，其中一束第二级线偏振光即为目标线偏振光。

在R为大于或等于3的整数的情况下，R个图像扩展器包括第一图像扩展器和第M图像扩展器，M为大于或等于2且小于或等于R的整数。第一图像扩展器的输入端与图像源的输出端相连通，第M个图像扩展器的输入端与第M-1个图像扩展器的输出端相连通。

第一图像扩展器用于接收原始光，并将原始光转换成两束第一级线偏振光；第M图像扩展器用于接收一束第M-1级线偏振光，并将第M-1级线偏振光转换成两束第M级线偏振光，在M等于R时，第M级线偏振光即为第R级线偏振光，则其中一束所述第R级线偏振光即为目标线偏振光。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图6所示，该显示装置还可以包括光束调整器240，该光束调整器210位于图像源210和第一图像扩展器之间。

该光束调整器240用于接收图像源210输出的原始光，对原始光的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的原始光转换以及分离处理，该原始光转换以及分离处理由分光棱镜221进行处理和分离，具体描述请参见图4提供的显示装置中分光棱镜对原始光进行转换和分离处理的描述，为简洁描述，在这里不再赘述。

在本发明实施例中，光束调整器可以将原始光的直径缩小到1毫米至20毫米的范围内。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，通过在图像源210处增加光束调整器240，缩小了光束的直径，可以实现显示装置的小型化，即减小了显示装置的尺寸，降低了显示装置的重量，进而提高了用户体验。

图7为本发明实施例提供的另一种虚拟现实的显示装置。

如图7所示，该显示装置可以包括图像源310和图像扩展组件320。

图像源310用于输出一束承载两帧虚拟图像的光线。

图像扩展组件320用于接收光线，将光线转换成两束线偏振光，并将承载在两束线偏振光上的两帧虚拟图像分别传输给显示装置持有者的左眼和右眼。其中，两束线偏振光各自的线偏振方向相互正交，每束线偏振光承载一帧虚拟图像。

本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置中，图像扩展组件320接收将图像源310输出的承载两束虚拟图像的光线，并将承载两帧虚拟图像的光线转换成两束线偏振光，一束线偏振光上可以承载一帧虚拟图像。

转换后的两束线偏振光的偏振方向相互正交。如图7所示，图像扩展组件320将图像源310输出的承载两帧虚拟图像的光线转换成具有P偏振态的线偏振光和具有S偏振态的线偏振光。P偏振态的线偏振光就是具有P偏振方向的线偏振光；S偏振态的线偏振光就是具有S偏振态方向的线偏振光。P偏振方向和S偏振方向相互正交。

图像扩展组件320将转换后的两束线偏振光承载的两帧虚拟图像分别传输至持有显示装置的用户的左眼和右眼，以使用户可以感知到虚拟图像。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，使用一个图像源，将虚拟图像分别传输至显示装置的持有者的左眼和右眼中，增大了FOV，进而提高了用户体验，且相对现有技术还节省了显示装置成本、降低了功耗，缩小了体积，减小了重量。

图7提供的虚拟现实的显示装置可以通过改造图4提供的虚拟现实的显示装置，将图4中的分光棱镜2212和全反射面2213保持一定的距离，该距离满足显示装置持有者双眼之间的距离，将虚拟图像分别传输至显示装置的持有者的左眼和右眼，以提高用户体验。

可选地，如图7所示，在本发明实施例中，图像扩展组件320可以包括偏振控制器321和分光棱镜322。

偏振控制器321用于接收光线，并将光线转换成两束线偏振光。

在本发明实施例中，可以为液晶型器，通过控制液晶型器中的液晶分子来改变透射光的偏振态。

分光棱镜322用于将两束线偏振光进行分离处理，以使承载在两束线偏振光上的两帧虚拟图像分别传输给显示装置持有者的左眼和右眼。

即是指，承载在一束线偏振光上的虚拟图像被传输该显示装置持有者的左眼，承载在另一束线偏振光上的虚拟图像被传输该显示装置持有者的右眼。

在本发明实施例中，分光棱镜322可以为偏振分光棱镜PBS、格兰汤普生棱镜、布儒斯特棱镜、渥拉斯通棱镜、洛匈棱镜、格兰泰勒棱镜、56度偏振分光片、45度偏振分光片或偏振分束器/合数器等分光棱镜中的一种。

可选地，作为本发明的另一实施例，如图7所示，该图像扩展组件320还可以包括全反射器323。

全反射器323用于接收被分光棱镜322分离后的两束线偏振光中的一束线偏振光，并对接收到的该束线偏振光进行反射处理，以使被反射的该束线偏振光的传输方向与被分光冷江322分离后的两束线偏振光中的另一束线偏振光的传输方向一致。采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，采用图像扩展器件将虚拟图像传输至用户的眼中，增大了FOV，提高了用户体验。同时，使用一个图像源，将虚拟图像分别传输给用户的左眼和右眼，进一步提高了用户体验。

而现有技术中，为了提高用户体验，通常采用两套显示装置分别对应左眼和右眼，但采用两套显示装置不仅增加了显示装置的硬件成本，而且还增加了显示装置的功耗，体积和重量。

与现有技术相比，采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，使用一个图像源，向用户的左眼和右眼提供图像，节省了显示装置的硬件成本、降低了功耗，缩小了体积，减小了重量。

另外，在本发明的一个实施例中，显示装置还可以包括光束调整器(图中未示出)，光束调整器可以位于图像源和图像扩展组件之间。

光束调整器用于接收原始光，对原始光的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的原始光传输到所述图像扩展组件，以使图像扩展组件对原始光进行转换以及分离处理。

在本发明实施例中，光束调整器可以将原始光的直径缩小到1毫米至20毫米的范围内。

采用本发明实施例提供的虚拟现实的显示装置，通过在图像源处增加光束调整器，缩小了光束的直径，可以实现显示装置的小型化，即减小了显示装置的尺寸，降低了显示装置的重量。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种虚拟现实的显示装置，其特征在于，所述装置包括：

图像源用于输出一束承载N帧原始虚拟图像的原始光，所述N帧原始虚拟图像能被拼接成一帧目标虚拟图像，且所述N帧原始虚拟图像的尺寸是相等的，N为大于或等于2的整数；

图像扩展组件用于接收所述原始光，将所述原始光转换成N束目标线偏振光，并将承载在所述N束目标线偏振光上的所述N帧原始虚拟图像拼接成所述目标虚拟图像；

所述N束目标线偏振光相互分离，且所述N束目标线偏振光包括第一目标线偏振光和第二目标线偏振光，所述第一目标线偏振光具有第一线偏振方向，所述第二目标线偏振光具有第二线偏振方向，所述第一线偏振方向和所述第二线偏振方向正交；

每束目标线偏振光承载一帧原始虚拟图像，相邻两束目标线偏振光承载的两帧原始虚拟图像在所述目标虚拟图像中的位置也是相邻的，在所述显示装置持有者的视觉上，两帧相邻的原始虚拟图像中相互靠近的边缘是重合的；在所述图像扩展组件的输出端，承载在所述N束目标线偏振光上的所述N帧原始虚拟图像沿一直线方向排列，所述N束目标线偏振光中每束目标线偏振光至少与其他一束目标线偏振光相邻且至多与其他两束目标线偏振光相邻。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像扩展组件包括N-1个图像扩展器，每个图像扩展器均用于将接收到的一束光线转换成两束分离的线偏振光，每束线偏振光承载至少一帧原始虚拟图像，且所述两束线偏振光中一束线偏振光具有所述第一线偏振方向，另一束线偏振光具有所述第二线偏振方向。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述图像扩展器包括偏振控制器、分光棱镜和全反射面；

所述偏振控制器用于接收所述光线，并将所述光线转换成两束线偏振光；

所述分光棱镜用于将所述两束线偏振光进行分离处理，其中一束线偏振光被分离后的传输方向与另一束线偏振光被分离后的传输方向之间的夹角大于0度且小于180度；

所述全反射面用于对所述另一束线偏振光进行反射处理，以使被反射后的所述另一束线偏振光的传输方向与所述一束偏振光的传输方向相同。

4.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，

逆着所述N束目标线偏振光中一束目标线偏振光的传输光路，具有R个图像扩展器，R为大于或等于1且小于N-1的整数；

在R等于1的情况下，所述一个图像扩展器为第一图像扩展器，所述第一图像扩展器的输入端与所述图像源的输出端相连通，所述第一图像扩展器用于接收所述原始光，并将所述原始光转换成两束第一级线偏振光，其中一束所述第一级线偏振光为目标线偏振光；

在R等于2的情况下，所述两个图像扩展器包括第一图像扩展器和第二图像扩展器，所述第一图像扩展器的输入端与所述图像源的输出端相连通，所述第一图像扩展器的输出端与所述第二所述图像扩展器的输入端相连通；

所述第一图像扩展器用于接收所述原始光，并将所述原始光转换成两束第一级线偏振光；所述第二图像扩展器用于接收一束所述第一级线偏振光，并将所述第一级线偏振光转换成两束第二级线偏振光，其中一束所述第二级线偏振光即为目标线偏振光；

在R为大于或等于3的整数的情况下，所述R个图像扩展器包括第一图像扩展器和第M图像扩展器，M为大于或等于2且小于或等于R的整数；所述第一图像扩展器的输入端与所述图像源的输出端相连通，所述第M个图像扩展器的输入端与第M-1个图像扩展器的输出端相连通；

所述第一图像扩展器用于接收所述原始光，并将所述原始光转换成两束第一级线偏振光；所述第M图像扩展器用于接收一束第M-1级线偏振光，并将所述第M-1级线偏振光转换成两束第M级线偏振光，在M等于R时，所述第M级线偏振光即为第R级线偏振光，则其中一束所述第R级线偏振光即为目标线偏振光。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，还包括光束调整器，所述光束调整器位于所述图像源和所述第一图像扩展器之间；

所述光束调整器用于接收所述原始光，对所述原始光的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的所述原始光传输到所述第一图像扩展器，以使所述第一图像扩展器对所述原始光进行转换以及分离处理。

6.根据权利要求1至5任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括放大传导器；

所述图像扩展组件还用于将所述目标虚拟图像传输给所述放大传导器；

所述放大传导器用于接收所述目标虚拟图像，并对所述目标虚拟图像进行放大以及传输处理。

7.一种虚拟现实的显示装置，其特征在于，所述装置包括：

图像源用于输出一束承载两帧虚拟图像的光线；

图像扩展组件用于接收所述光线，将所述光线转换成两束线偏振光，并将承载在所述两束线偏振光上的所述两帧虚拟图像分别传输给所述显示装置持有者的左眼和右眼；其中，所述两束线偏振光各自的线偏振方向相互正交，每束线偏振光承载一帧虚拟图像。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述图像扩展组件包括偏振控制器和分光棱镜；

所述偏振控制器用于接收所述光线，并将所述光线转换成所述两束线偏振光；

所述分光棱镜用于将所述两束线偏振光进行分离处理，以使承载在所述两束线偏振光上的所述两帧虚拟图像分别传输给所述显示装置持有者的左眼和右眼。

9.根据权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，还包括光束调整器，所述光束调整器位于所述图像源和所述图像扩展组件之间；

所述光束调整器用于接收所述光线，对所述光线的直径进行缩小处理，并将直径被缩小处理的所述光线传输到所述图像扩展组件，以使所述图像扩展组件对所述光线进行转换以及分离处理。