CN109031655A - 透镜组件、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜组件、显示装置，属于显示技术领域。本发明的透镜组件包括：第一透镜阵列，用于将显示面板中的子像素发出的光转换为平行光；第二透镜阵列，包括多个第二透镜，不同第二透镜对应显示面板的不同子像素，所述第二透镜的焦距可变，用于将由对应的子像素发出且经过所述第一透镜阵列转换后得到的平行光进行聚焦，以使得显示面板发出的光经过所述第二透镜阵列后可呈现出3D显示画面。

Description

透镜组件、显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种透镜组件、显示装置。

背景技术

现有技术中，空中3D悬浮显示的实现主要以全息金字塔技技术为主。

全息金字塔技术通过投影仪和45°设置的全息膜，利用类似镜面虚像的原理来实现空中3D悬浮显示。但该技术实际属于伪全息技术，人眼通过虚像看到的画面实际为疑似3D的画面，该技术显示出的画面景深不明显，立体效果不佳，且全息膜的存在会影响用户的观看效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种能够实现效果良好的悬浮3D立体显示的透镜组件。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种透镜组件，包括：

第一透镜阵列，用于将显示面板中的子像素发出的光转换为平行光；

第二透镜阵列，包括多个第二透镜，不同第二透镜对应显示面板的不同子像素，所述第二透镜的焦距可变，用于将由对应的所述子像素发出且经过所述第一透镜转换后得到的平行光进行聚焦，以使得所述显示面板发出的光经过所述第二透镜阵列能够可呈现出3D显示画面。

优选的，所述透镜组件还包括：

光线传输单元，用于改变所述第一透镜阵列所射出的平行光的传输方向，且使所述第一透镜阵列所射出的平行光能够射入所述第二透镜中。

进一步优选的，所述光线传输单元包括全反射镜。

进一步优选的，所述第一透镜阵列所在平面与所述第二透镜阵列所在平面垂直；

所述全反射镜所在平面与所述第一透镜阵列所在平面的夹角为45°，且所述全反射镜所在平面与所述第二透镜阵列所在平面的夹角为45°。

优选的，所述第一透镜阵列包括多个第一透镜，且所述第一透镜与所述第二透镜一一对应。

优选的，所述第二透镜包括电致伸缩型变焦透镜、电流变液型变焦透镜、液晶型变焦透镜、电润湿型变焦透镜中的至少一者。

优选的，所述透镜组件，还包括：

调整单元，用于调整所述第二透镜的焦距；

控制单元，用于根据显示面板的显示内容和第一透镜阵列射出的平行光的传输方向控制所述调整单元。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括：

上述任意一种透镜组件。

优选的，所述显示装置还包括：

显示面板，所述第一透镜阵列位于所述显示面板的出光面侧，且与所述显示面板平行设置。

进一步优选的，所述显示面板包括呈阵列排布的多个子像素；

所述第一透镜阵列包括多个第一透镜；

所述第一透镜与所述子像素一一对应，所述第一透镜用于将与其对应的所述子像素发出的光转换为平行光。

优选的，所述显示面板包括OLED显示面板、液晶显示面板、LED显示面板中的至少一者。

附图说明

图1为本发明的实施例的透镜组件的结构示意图；

图2为本发明的实施例的显示装置的结构示意图；

图3为本发明的实施例的透镜组件工作时的光线传输示意图；

其中附图标记为：1、第一透镜；2、第二透镜；3、传输单元；4、像素单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

现有显示面板通常通过阵列排布的像素单元(包括多个子像素4)的发光来进行显示，其显示画面为2D显示(平面显示)画面。如图1和图3所示，本实施例提供一种透镜组件，可将显示基板所显示的2D显示画面转换成3D显示画面。该透镜组件包括：第一透镜阵列和第二透镜阵列。

其中，第一透镜阵列，用于将显示面板中的各子像素4发出的光转换为平行光。第二透镜阵列，包括多个第二透镜2，不同第二透镜2对应显示面板的不同子像素4，第二透镜2的焦距可变，用于将由对应的子像素4发出且经过第一透镜1转换后得到的平行光进行聚焦，以使得显示面板发出的光经过第二透镜阵列后可呈现出3D显示画面。

通过第一透镜阵列中的第一透镜1将显示面板发出的散射光转换成平行光，并将转换后的平行光发射至第二透镜阵列。第二透镜阵列中包括多个(至少两个)第二透镜2，第二透镜2对应至少显示面板的一个子像素4，显示面板的每个子像素4对应一个第二透镜2，且第二透镜2的焦距可以不同。当第一透镜阵列将转换后的平行光通过第二透镜阵列的不同第二透镜2后，由于第二透镜2的焦距不同，故经由不同第二透镜2射出的光线的焦点不在一个平面内，也就是说，显示面板的不同子像素4发出的光在经过第一透镜1转换成平行光后，射入对应的第二透镜2进行聚焦，从而可在第二透镜阵列的出光面侧形成位于不同景深位置的多个焦点，以将显示基板的显示画面在第二透镜阵列的出光面侧呈现出3D显示画面。

优选的，本实施例中的透镜组件还包括调整单元和控制单元，调整单元用于调整第二透镜2的焦距；控制单元用于根据显示面板的显示内容和第一透镜1射出的平行光的传输方向控制调整单元。具体的，控制单元根据显示面板所显示画面的变化，控制调整单元对各第二透镜2进行焦距调节，使第二透镜2对应伸长或者缩短对焦距，从而使人眼在第二透镜阵列的出光面侧能够看到与显示面板的显示画面对应的合理3D显示画面。例如，在某一显示画面中包括物品A和物品B，且物品A位于物品B的前方(或者说拍摄该显示画面时物品A位于物品B的前方；前方指更靠近人眼的一侧)，则控制单元会将与显示物品A的子像素4对应的第二透镜2的焦点调整于靠近人眼的位置，将与显示物品B子像素4对应的第二透镜2的焦点调整于远离人眼的位置，从而使人眼看到物品A位于物品B的前方的立体显示画面，实现空中悬浮显示的真实3D立体画面。

其中，本实施例中第二透镜2优选包括电致伸缩型变焦透镜、电流变液型变焦透镜、液晶型变焦透镜、电润湿型变焦透镜中的至少一者，以实现第二透镜2焦距可变的功能。对应的，调整单元可以为电流模块、电压模块等，通过电信号的变化使得第二透镜2的厚度发生变化，从而使其焦距发生变化，当然，第二透镜2也还可以为其它类型的焦距可变透镜，在此不再一一列举。

优选的，本实施例中，第一透镜阵列包括多个第一透镜1，且与第二透镜2的数量相同且一一对应，即第二透镜阵列中的各第二透镜2与显示面板的各子像素4一一对应。其中，优选的，第一透镜1能够与显示面板中的子像素4一一对应，并将对应子像素4发出的光转换为平行光。从而，当显示基板工作时，各子像素4发出的光穿过对应第一透镜1被转换成平行光，并传输至对应的第二透镜2重新进行聚焦，进而可使各子像素4所发出的光最终在第二透镜阵列的出光侧分别聚焦于不同的景深位置，使3D显示的逼真程度达到最大化。其中，可以理解的是，一个第二透镜可对应多个子像素，只是这样转换出的3D显示画面的逼真程度会有所降低。

在此需要说明的是，本实施例中，“对应”指的是光线传输的对应，并不限制于物理位置上的对应。例如，子像素4与第一透镜1对应指该子像素4发出的光线能够射入对应的第一透镜1中；第一透镜1与第二透镜2对应指第一透镜1射出的光经传输后最终能够射入对应的第二透镜2中；子像素4与第二透镜2对应指该子像素4发出的光经对应的第一透镜1转换成平行光后能够射入对应的第二透镜2中。其中光线在传输过程中，可借助辅助的光线传输单元3改变传输方向，故而第一透镜阵列所在平面与第二透镜阵列所在平面可以不平行设置，也可以是相交的。

优选的，透镜组件还包括光线传输单元3，用于改变第一透镜1所射出的平行光的传输方向，且使第一透镜1所射出的平行光能够射入对应的第二透镜2中。

由于光线是沿直线传播的，且为了保证第二透镜2出射光所展现的3D显示效果，故第二透镜阵列的出射光应当能够直接被人眼接收。同时，第一透镜阵列所在平面也应与显示面板的出光面平行，以保证对显示面板出射光的转换效果。如图3所示，当显示面板发出的光经第一透镜阵列转换成平行光后无法直接射入第二透镜阵列时，可通过光线传输单元3改变光线的传输方向后射入第二透镜阵列。也即，通过光线传输单元3的设置，可以第一透镜阵列与第二透镜阵列的位置设置更加灵活，以使该透镜组件可适应更多不同的应用场景。其中，具体的，光线传输单元3可为反射镜，即利用光线反射原理改变平行光的传输方向。进一步优选的，为了减少光线传输过程中的损失，反射镜优选为全反射镜。

为了对本实施例中的透镜组件进行更详细的说明，以下以透镜组件包括光线传输单元3，且多个第一透镜1与多个第二透镜2一一对应为例，提供一种更为具体的实施方式。

如图1所示，第一透镜阵列所在平面与第二透镜阵列所在平面垂直；且全反射镜所在平面与第一透镜阵列所在平面的夹角为45°，全反射镜所在平面与第二透镜阵列所在平面的夹角为45°。

即如图3所示，第一透镜阵列所在平面、第二透镜阵列所在平面与全反射镜所在平面相交限制出三棱柱结构，且该三棱柱在其延伸方向上的截面为等腰直角三角形。其中，全反射镜位于等腰三角形斜边所在平面，且其反射面朝向第一透镜阵列和第二透镜阵列一侧，第一透镜阵列和第二透镜阵列分别位于等腰三角形两直角边所在平面，且第一透镜1的出光面朝向全反射镜的反射面，第二透镜2的入光面朝向全反射镜的反射面。

以图3中显示基板水平放置为例，当该透镜组件工作时，第一透镜阵列所在平面与显示基板平行水平放置，显示基板的各子像素4发出的光经过各自对应的第一透镜1转换成竖直向上传输的平行光，并射入全反射镜(其与水平面呈45°)，平行光经全反射镜反射后改变传播方向，由竖直向上传播变为水平向左传输，并入射至对应的各第二透镜2中，最终在第二透镜阵列的出光侧(图3中第二透镜阵列左侧)形成3D显示画面。也就是说，通过上述实时方式可实现显示基板呈水平放置，人眼看到在竖直方向上的3D立体画面，进而使用户的观看感受更逼近于真实观感，提高用户观看体验。

其中，可以理解的是，根据显示基板与人眼观看点的实际位置关系，可以相应调整其中光线传输单元3的具体结构，例如反射镜的设置数量、位置、角度等，以给用户带来更加舒适的观看体验，在此不再赘述。

本实施例提供的透镜组件中，通过第一透镜阵列将显示面板的各子像素4发出的光转换成平行光，之后通过第二透镜阵列对这些平行光进行重新聚焦，利用各第二透镜2不同的焦距将不同子像素4发出的光聚焦于不同景深位置，从而实现由2D画面到3D画面的转换，使人眼可看到悬浮显示的真实立体画面，且本实施例中无需使用全息膜等其它辅助显示器件，相对现有技术中的全息金字塔技术，本实施例中的透镜组件的3D立体显示效果更好。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供一种显示装置，包括实施例1中提供的透镜组件。

优选的，该显示装置还包括显示面板，具体可以为OLED显示面板、液晶显示面板、LED显示面板中的至少一者。

本实施例的显示装置中，第一透镜阵列位于显示面板的出光面侧，且与显示面板平行设置；其中，显示面板包括呈阵列排布的多个子像素4；子像素4与第一透镜1数量相同且一一对应，第一透镜1将与其对应的子像素4发出的光转换为平行光。

其中，优选的，第一透镜阵列的外轮廓形状与显示面板形状一致，第二透镜阵列的外轮廓形状与第一透镜阵列的外轮廓形状一致。

由于本实施例中的显示装置包括实施例1中的透镜组件，故可实现对显示面板的显示画面的3D转换，且3D显示效果较好。

优选的，本实施例中的显示装置为空气悬浮显示装置。也即本实施例中的第二透镜阵列中各第二透镜2可将对应的第一透镜1所转换的平行光聚焦于空气中，从而使用户在空气中看到悬浮的3D立体显示画面。

具体的，本实施例中的显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、广告屏等任何具有显示功能的产品或部件。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种透镜组件，其特征在于，包括：

第一透镜阵列，用于将显示面板中的子像素发出的光转换为平行光；

第二透镜阵列，包括多个第二透镜，不同第二透镜对应显示面板的不同子像素，所述第二透镜的焦距可变，用于将由对应的子像素发出且经过所述第一透镜阵列转换后得到的平行光进行聚焦，以使得显示面板发出的光经过所述第二透镜阵列后可呈现出3D显示画面。

2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，还包括：

光线传输单元，用于改变所述第一透镜阵列所射出的平行光的传输方向，且使所述第一透镜阵列所射出的平行光能够射入所述第二透镜中。

3.根据权利要求2所述的透镜组件，其特征在于，

所述光线传输单元包括全反射镜。

4.根据权利要求3所述的透镜组件，其特征在于，

所述第一透镜阵列所在平面与所述第二透镜阵列所在平面垂直；

所述全反射镜所在平面与所述第一透镜阵列所在平面的夹角为45°，且所述全反射镜所在平面与所述第二透镜阵列所在平面的夹角为45°。

5.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，

所述第一透镜阵列包括多个第一透镜，且所述第一透镜与所述第二透镜一一对应。

6.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，

所述第二透镜包括电致伸缩型变焦透镜、电流变液型变焦透镜、液晶型变焦透镜、电润湿型变焦透镜中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，还包括：

调整单元，用于调整所述第二透镜的焦距；

控制单元，用于根据显示面板的显示内容和第一透镜阵列射出的平行光的传输方向控制所述调整单元。

8.一种显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1至7中任意一项所述的透镜组件。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：

显示面板，所述第一透镜阵列位于所述显示面板的出光面侧，且与所述显示面板平行设置。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，

所述显示面板包括呈阵列排布的多个子像素；

所述第一透镜阵列包括多个第一透镜；所述第一透镜与所述子像素一一对应，所述第一透镜用于将与其对应的所述子像素发出的光转换为平行光。

11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，

所述显示面板包括OLED显示面板、液晶显示面板、LED显示面板中的至少一者。