CN110850595B - 光学设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光学设备。该光学设备包括：透镜，包括第一反射器；显示设备，位于透镜的第一侧表面处并且包括多个子像素；以及透镜阵列，位于透镜与显示设备之间并且包括多个聚光透镜，多个聚光透镜配置成将来自子像素的光会聚到第一反射器上。

Description

光学设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月20日提交至韩国知识产权局的第10-2018-0096955号韩国专利申请的优先权以及权益，所述韩国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及光学设备。

背景技术

增强现实指的是通过将虚拟图像叠加在通过用户的眼睛看见的真实图像上来显示单一图像的技术。虚拟图像可以是呈文字或图形形式的图像，且真实图像可以是与在设备的视场(FOV)中观察到的实际对象有关的信息。

增强现实可利用头戴式显示器(HMD)、抬头显示器(HUD)等来实现。当利用HMD实现时，增强现实可以以眼镜的形式提供，其不仅能够由用户容易地携带而且还能够由用户容易地佩戴或取下。在这种情况下，提供用于实现增强现实的虚拟图像的显示设备利用诸如硅上有机发光二极管(OLEDoS)或硅上液晶(LCOS)的微型显示器来实现。

最近，已有了对于扩大显示设备的对于用户的眼睛可见的区域(例如，用户的FOV)的需求(或期望)。在这种情况下，需要多个微型显示器。

发明内容

本公开的实施方式的方面提供光学设备，该光学设备能够在使用一个显示器的情况下扩大显示设备的对于用户的眼睛可见的区域，例如，用户的视场(FOV)。

然而，本公开的实施方式的方面不限于本文中所阐述的实施方式。通过参考下文中给出的对于本公开的详细描述，本公开的以上及其他方面将对于本公开所属领域的普通技术人员变得更加明显。

根据本公开实施方式的方面，光学设备包括：透镜，包括第一反射器；显示设备，位于透镜的第一侧表面处并且包括多个子像素；以及透镜阵列，位于透镜与显示设备之间并且包括多个聚光透镜，多个聚光透镜配置成将来自子像素的光会聚到第一反射器上。

第一反射器可配置成将显示在显示设备上的图像反射到透镜的第一表面。

聚光透镜在第一方向上的间距可小于子像素在第一方向上的间距。

聚光透镜可布置成与子像素一一对应。

透镜还可包括第二反射器、第三反射器和第四反射器，且显示设备可包括：位于透镜的第一侧表面处的第一显示区域、位于透镜的第二侧表面处并且从第一显示区域的端部延伸的第二显示区域、位于透镜的第三侧表面处并且从第二显示区域的端部延伸的第三显示区域、以及位于透镜的第四侧表面处并且从第三显示区域的端部延伸的第四显示区域。

第一反射器可配置成将显示在第一显示区域中的第一图像反射到透镜的第一表面，第二反射器可配置成将显示在第二显示区域中的第二图像反射到透镜的第一表面，第三反射器可配置成将显示在第三显示区域中的第三图像反射到透镜的第一表面，且第四反射器可配置成将显示在第四显示区域中的第四图像反射到透镜的第一表面。

显示设备可围绕透镜的侧表面。

聚光透镜沿着第一方向的间距可小于多个像素沿着第一方向的间距，并且可大于子像素沿着第一方向的间距。像素中的每一个可包括N个子像素，其中，N是2或更大的整数。

聚光透镜可布置成与像素一一对应。

子像素可包括第一子像素、第二子像素和第三子像素，第一子像素配置成显示第一视角图像，第二子像素配置成显示第二视角图像，且第三子像素配置成显示第三视角图像。

第一反射器可包括第(1-1)反射器、第(1-2)反射器和第(1-3)反射器，子像素可包括第一子像素、第二子像素和第三子像素，并且聚光透镜可配置成将第一子像素的光提供至第(1-1)反射器，将第二子像素的光提供至第(1-2)反射器，并且将第三子像素的光提供至第(1-3)反射器。

第(1-1)反射器可配置成将第一子像素的光反射至透镜的第一表面，第(1-2)反射器可配置成将第二子像素的光反射至透镜的第一表面，且第(1-3)反射器可配置成将第三子像素的光反射至透镜的第一表面。

显示设备可位于透镜的第一侧表面和透镜的第二侧表面处，且透镜还可包括：第(2-1)反射器，配置成将位于第二侧表面处的第一子像素的光反射至透镜的第一表面；第(2-2)反射器，配置成将位于第二侧表面处的第二子像素的光反射至透镜的第一表面；以及第(2-3)反射器，配置成将位于第二侧表面处的第三子像素的光反射至透镜的第一表面。

显示设备可位于透镜的第三侧表面处，并且透镜可包括：第(3-1)反射器，配置成将位于第三侧表面处的第一子像素的光反射至透镜的第一表面；第(3-2)反射器，配置成将位于第三侧表面处的第二子像素的光反射至透镜的第一表面；以及第(3-3)反射器，配置成将位于第三侧表面处的第三子像素的光反射至透镜的第一表面。

显示设备可位于透镜的第四侧表面处，且透镜可包括：第(4-1)反射器，配置成将位于第四侧表面处的第一子像素的光反射至透镜的第一表面；第(4-2)反射器，配置成将位于第四侧表面处的第二子像素的光反射至透镜的第一表面；以及第(4-3)反射器，配置成将位于第四侧表面处的第三子像素的光反射至透镜的第一表面。

透镜的第一侧部可以比透镜的第二侧部厚。

透镜的厚度可从透镜的第一侧部朝向透镜的第二侧部减小。

透镜还可包括面对第一侧表面的第三侧表面，且第三侧表面可小于第一侧表面。

第一表面可相对于透镜的高度方向倾斜。

光学设备还可包括位于透镜的第一表面处并且相比于透镜具有更高折射率的树脂。

树脂的第一侧部可以比树脂的第二侧部薄。

附图说明

结合附图，根据示例性实施方式的以下描述，这些和/或其他方面将变得更加清楚且更容易理解，在附图中：

图1是根据实施方式的光学设备的立体图；

图2是图1的光学设备的分解立体图；

图3是当从Z轴方向观察时的图1的光学设备的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例；

图4是当从X轴方向观察时的图1的光学设备的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例；

图5是根据实施方式的光学设备的立体图；

图6是根据实施方式的光学设备的立体图；

图7是图6的光学设备的分解立体图；

图8A至图8C是当从Z轴方向观察时的图7的光学设备的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例；

图9A至图9C示出了当从X轴方向观察时的图7的光学设备的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例；

图10是根据实施方式的光学设备的立体图；

图11是根据实施方式的光学设备的立体图；

图12A至图12B是图11的光学设备的透镜的立体图；

图13是图11的光学设备的反射器所布置的示例性宽度的示意图；

图14是根据实施方式的显示设备的剖视图；以及

图15示出了根据各种实施方式的包括光学设备的示例性头戴式显示器(HMD)。

具体实施方式

现将参照示出本发明的优选实施方式的附图在下文中对本发明进行更全面的描述。然而，本发明可以以诸多不同的形式实施，并且不应被解释为受限于本文中所阐述的实施方式。然而，这些实施方式被提供以使得本公开将是全面和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。因此，可能不描述对于本领域普通技术人员完整地理解本发明的方面和特征而言不必要的过程、元件和技术。除非另外说明，否则在全部附图和书面描述中相同的参考标号指示相同的组件，且因此，可能不重复其描述。在附图中，为清楚起见，层和区域的相对尺寸和厚度可被夸大。

将理解，虽然在本文中可使用术语“第一”、“第二”、“第三，”等术语来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限定。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，以下所探讨的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称作第二元件、部件、区域、层或部分。

为易于说明，可在本文中使用空间相对术语，诸如“下部”、“上部”等来描述图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。应当理解，除了附图中描绘的取向之外，空间相对术语还旨在包含设备在使用或操作中的不同定向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为相对于其他元件或特征在“下部”的元件则将被定向为相对于其他元件或特征在“上部”。因此，示例性术语“下部”和“上部”可包含上和下两种定向。设备可具有另外的定向(例如，旋转90度或处于其他定向)，并且本文中使用的空间相对描述语应相应地进行解释。

还将理解，当层被称为在另一层、元件或衬底“上”或者“连接至”另一层、元件或衬底时，其可以直接在该另一层、元件或衬底上或者直接连接至该另一层、元件或衬底，或者也可存在一个或多个介入的层或元件。此外，将理解，当元件或层被称为在两个元件或层“之间”时，其可以是所述两个元件或层之间的唯一的元件或层，或者也可存在一个或多个介入的元件或层。

本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一(a)”和“一个(an)”旨在还包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”“包括(comprising)”“包括(includes)”和“包括(including)”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件以及其组合的存在或添加。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任何和所有组合。当诸如“中的至少一个”的表述位于一列元素之后时，可修饰整列元素而不是修饰该列表中的单独的元素。

如本文所使用的，术语“基本上”、“约”和类似的术语用作近似的术语而非程度术语，并且旨在解释本领域普通技术人员将认识到的所测量或计算的值中的固有变化。另外，在描述本发明的实施方式时使用的“可”表示“本发明的一个或多个实施方式”。另外，在描述本发明的实施方式时使用诸如“或”的选择性语言表示对于每一个相应的所列项的“本发明的一个或多个实施方式”。如本文中所使用的，术语“使用(use)”、“使用(using)”和“使用(used)”可分别理解为与术语“利用(utilize)”“利用(utilizing)”和“利用(utilized)”同义。另外，术语“示例性”旨在表示示例或图示。

除非另有定义，否则在本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的一个普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解的是，例如在通常使用的字典中定义的那些术语应被理解为具有与其在相关技术领域和/或本说明书的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文中如此明确定义，否则不应被理解为具有理想化或过于形式化的含义。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施方式。

图1是根据实施方式的光学设备10的立体图。图2是图1的光学设备10的分解立体图。图3是当从Z轴方向观察时的图1的光学设备10的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例。

图4是当从X轴方向观察时的图1的光学设备10的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例。

参照图1和图2，根据实施方式的光学设备10包括透镜100、显示设备200、聚光透镜阵列300、第一粘合层400和第二粘合层500。根据实施方式的光学设备10可以是用于提供增强现实(AR)或虚拟现实(VR)的设备。

透镜100例如可通过使用玻璃或塑料形成为透明的或半透明的。因此，用户能够通过透镜100看见真实图像。透镜100可具有考虑到或根据用户的视力的折光力(例如，预定折光力)。

如图2中所示，透镜100可形成为具有四边形的第一表面SF1和第二表面SF2以及四个侧表面SIF1、SIF2、SIF3、SIF4的六面体的形状。然而，透镜100的形状不限于六面体，且透镜100还可形成为其他各种合适的形状。例如，透镜100还可形成为具有多边形的上表面和下表面以及多个侧表面的多面体、圆柱体、椭圆柱体、半圆柱体、半椭圆柱体、扭曲的圆柱体或扭曲的椭圆柱体的形状。扭曲的圆柱体和扭曲的椭圆柱体表示具有非均匀直径的圆柱体和椭圆柱体。

透镜100可包括第一反射器(或第一反射构件)110。第一反射器110还可被称为针镜。第一反射器110可由具有高反射率的金属材料制成，诸如由银(Ag)或铑(Rh)制成。

如图1和图2中所示，第一反射器110可位于(或设置在)透镜100的中央处。第一反射器110将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像IM反射至透镜100的第一表面SF1。透镜100的第一表面SF1表示(或对应于)透镜100的侧表面。在某些实施方式中，如图3中所示，第一反射器110可相对于第二方向(Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜(例如，当从第一方向(Z轴方向)观察时，第一反射器110可以是倾斜的)。第一反射器110的倾斜角度可以是预定的(例如，由本领域技术人员以实验方式提前确定的)，使得显示设备200的图像IM从第一反射器110反射到位于透镜100的第一表面SF1处(例如，邻近第一表面SF1或与第一表面SF1相邻或位于第一表面SF1上)的用户的眼睛E。如图1和图2中所示，在下面的描述中，第一方向(Z轴方向)表示透镜100的宽度方向，第二方向(Y轴方向)表示透镜100的高度方向，且第三方向(X轴方向)表示透镜100的厚度方向。

根据实施方式，如图1和图2中所示，第一反射器110可将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像IM反射至透镜100的第一表面SF1，由此向用户的眼睛E提供图像IM。根据实施方式，由于显示在显示设备200上的图像IM被第一反射器110反射，因此景深增大。

此外，第一反射器110使得通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像IM聚焦到用户的眼睛E的视网膜上的一个点处。因此，即使在(或如果)用户通过透镜100聚焦到真实图像上时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。因此，即使在(或如果)用户不移转真实图像上的焦点时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。

第一反射器110可小于瞳孔。例如，第一反射器110可具有约4mm或更小的直径。由于第一反射器110非常小，因此对于用户而言，当用户聚焦到真实图像上时难以识别第一反射器110。然而，随着第一反射器110的尺寸减小，提供至用户的眼睛E的虚拟图像的亮度也减小。因此，可考虑(或根据)虚拟图像的亮度来确定或设定第一反射器110的尺寸。在图1和图2中，尽管第一反射器110被示出具有圆形截面，但是它可具有任何合适形状的截面，诸如椭圆形截面或多边形截面。

显示设备200显示用于实现增强现实的虚拟图像。显示设备200可位于透镜100的第一侧表面SIF1处(例如，位于第一侧表面SIF1上或设置在第一侧表面SIF1上)。

如图3和图4中所示，显示设备200可包括像素P以显示虚拟图像。像素P中的每一个可包括N个子像素(其中，N是2或更大的整数)。例如，像素P中的每一个可包括第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3。第一子像素SP1是用于显示第一颜色的子像素，第二子像素SP2是用于显示第二颜色的子像素，且第三子像素SP3是用于显示第三颜色的子像素。在图3和图4中，像素P中的每一个包括三个子像素，例如，第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3。然而，本公开的实施方式不限于此或不受此限制。例如，像素P中的每一个可包括用于将红色、绿色、蓝色、黄色、品红色、蓝绿色和白色中的至少两者或更多者结合的子像素。此外，例如，根据子像素的数量，像素P中的每一个的子像素可布置成条纹、矩形或菱形

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是三星显示有限公司的注册商标)结构。

显示设备200可以由于其柔性而弯曲。例如，显示设备200可以是有机发光显示器。以下参照图14进一步详细地描述显示设备200。

聚光透镜阵列300可设置在透镜100与显示设备200之间。聚光透镜阵列300可包括多个聚光透镜301。聚光透镜阵列300可使用聚光透镜301将显示设备200的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的光会聚到第一反射器110上。

聚光透镜301可形成为朝向透镜100凸出的凸透镜，以将显示设备200的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的光会聚到第一反射器110上。替代地，聚光透镜301可形成为菲涅耳透镜以减小聚光透镜阵列300的厚度。

如图3和图4中所示，聚光透镜301可布置成与第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3一一对应。因此，聚光透镜301的数量可基本上等于子像素的数量(即，第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的数量)。

为了使聚光透镜301将显示设备200的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的光会聚到位于透镜100中(或设置在透镜100中)的第一反射器110上，如图3中所示，第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit11可大于聚光透镜301沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit21，并且如图4中所示，第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit12可大于聚光透镜301沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit22。

当第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit11大于第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit12时，聚光透镜301沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit21可大于聚光透镜301沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit22。替代地，当第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit12大于第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit11时，聚光透镜301沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit22可大于聚光透镜301沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit21。替代地，当第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit11和第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit12基本上彼此相等时，聚光透镜301沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit21和聚光透镜301沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit22可基本上彼此相等。

如图3和图4中所示，当第一反射器110位于透镜100的中央处(或设置在透镜100的中央处)时，聚光透镜301可布置成相对于聚光透镜阵列300的中心对称，以将显示设备200的图像IM会聚到第一反射器110上。

第一粘合层400将透镜100和聚光透镜阵列300粘接在一起。第二粘合层500将显示设备200和聚光透镜阵列300粘接在一起。第一粘合层400和第二粘合层500中的每一个可以是光学透明树脂(OCR)或光学透明粘合剂(OCA)膜。

如上所述，根据图1中所示的光学设备10，可通过透镜100向用户的眼睛E提供真实图像，并且从显示设备200输出的虚拟图像可通过第一反射器110提供给用户的眼睛E。例如，可以将其中虚拟图像叠加在真实图像上的一个图像提供给用户的眼睛E。

此外，根据图1中所示的光学设备10，从显示设备200输出的虚拟图像通过聚光透镜阵列300会聚且之后被提供到第一反射器110。因此，可以增加显示设备200的对于用户的眼睛E可见的区域，例如，可以增加用户的视场(FOV)。

此外，根据图1中所示的光学设备10，即使当(或如果)透镜100仅包括第一反射器110时，从显示设备200的全部区域输出的虚拟图像也能够通过聚光透镜阵列300对用户的眼睛E可见。因此，相比于当透镜100包括多个反射器时，第一反射器110可较少地干扰用户看见的真实图像。

当使用诸如硅上有机发光二极管(OLEDoS)或硅上液晶(LCOS)的微型显示器作为显示设备200时，需要多个显示设备200来扩大用户的FOV。例如，由于显示设备200之间的间隔，使得对于用户来说，显示在显示设备200上的图像可能看起来是分离的。此外，由于显示设备200被单独地驱动，因此它们需要进行同步，这使得驱动显示设备200变得复杂。另外，在OLEDoS的情况下，由于滤色器形成在发射白光的有机发光层上以实现颜色，因此难以实现高亮度。

另一方面，在图1中所示的光学设备10中，由于显示设备200的图像IM通过聚光透镜阵列300会聚在第一反射器110上，因此能够容易地扩大用户的FOV，对于用户来说虚拟图像不会看起来是分离的，且不需要同步多个显示设备200。此外，当(或如果)显示设备200使用红色、绿色和蓝色有机发光层时，相比于OLEDoS，由于不需要滤色器，因此在实现高亮度方面是有利的。

图5是根据实施方式的光学设备10'的立体图。

图5中所示的光学设备10'包括透镜100、显示设备200、聚光透镜阵列300、第一粘合层400和第二粘合层500。

图5的实施方式与图1的实施方式的不同之处在于，透镜100包括多个反射器110、120、130、140，且显示设备200和聚光透镜阵列300位于透镜100的多个侧表面处(例如，位于透镜100的多个侧表面上或设置在透镜100的多个侧表面上)。在图5中，可省略与图1的实施方式的元件和特征相同的元件和特征的描述。

参照图5，透镜100包括第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140。第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140中的每一个还可被称为针镜。

如图5中所示，第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140可位于透镜100的中央处(例如，邻近或设置在透镜100的中央处)。第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1(见图2中的相应参考标号)上。

第一反射器110将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第一显示区域201的第一图像IM1反射到透镜100的第一表面SF1上。第二反射器120将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第二显示区域202的第二图像IM2反射到透镜100的第一表面SF1上。第三反射器130将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第三显示区域203的第三图像IM3反射到透镜100的第一表面SF1上。第四反射器140将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第四显示区域204的第四图像IM4反射到透镜100的第一表面SF1上。

第一反射器110将通过位于(或设置在)第二方向(Y轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第一图像IM1反射到透镜100的第一表面SF1上。因此，其可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。另外，第二反射器120将通过位于(或设置在)与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第二图像IM2反射到透镜100的第一表面SF1上。因此，其可以相对于与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。

另外，第三反射器130将通过位于(或设置在)与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第三图像IM3反射到透镜100的第一表面SF1上。因此，其可以相对于与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。另外，第四反射器140将通过位于(或设置在)第一方向(Z轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的第四图像IM4反射到透镜100的第一表面SF1上。因此，其可以相对于第一方向(Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。

每个反射器的倾斜角度可以是预定的(或由本领域技术人员以实验方式提前确定的)，使得显示设备200的图像从每个反射器反射到位于透镜100的第一表面SF1上(例如，位于第一表面SF1处或第一表面SF1附近)的用户的眼睛E。

因此，第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140能够将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1，由此将该图像提供至用户的眼睛E。例如，由于显示在显示设备200上的图像通过第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140反射，因此景深增加。

此外，第一反射器110、第二反射器120、第三反射器130、第四反射器140使得通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像聚焦到用户的眼睛E的视网膜上的一个点处。因此，即使在(或如果)用户通过透镜100聚焦到真实图像上时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。如此，即使在(或如果)用户不移转他或她在真实图像上的焦点时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。

第一反射器110和第三反射器130可布置成沿着第二方向(Y轴方向)彼此邻近(例如，并排)。此外，第一反射器110和第三反射器130可布置成相对于透镜100的中心沿着第二方向(Y轴方向)对称。

第二反射器120和第四反射器140可布置成沿着第一方向(Z轴方向)彼此邻近(例如，并排)。此外，第二反射器120和第四反射器140可布置成相对于透镜100的中心沿着第一方向(Z轴方向)对称。

显示设备200能够由于其柔性而弯曲并且可位于(或设置在)透镜100的第一侧表面SIF1、第二侧表面SIF2、第三侧表面SIF3和第四侧表面SIF4(见图2中的相应参考标号)上。显示设备200可包括位于透镜100的第一侧表面SIF1处(例如，位于第一侧表面SIF1上或设置在第一侧表面SIF1上)的第一显示区域201、位于透镜100的第二侧表面SIF2处(例如，位于第二侧表面SIF2上或设置在第二侧表面SIF2上)的第二显示区域202、位于透镜100的第三侧表面SIF3处(例如，位于第三侧表面SIF3上或设置在第三侧表面SIF3上)的第三显示区域203、以及位于透镜100的第四侧表面SIF4处(例如，位于第四侧表面SIF4上或设置在第四侧表面SIF4上)的第四显示区域204。

第二显示区域202可从第一显示区域201的端部延伸，且第三显示区域203可从第二显示区域202的端部延伸。第四显示区域204可从第三显示区域203的端部延伸。例如，显示设备200可围绕透镜100的第一侧表面SIF1、第二侧表面SIF2、第三侧表面SIF3、第四侧表面SIF4。

聚光透镜阵列300可位于(或设置在)透镜100与显示设备200之间。例如，聚光透镜阵列300可位于(或设置在)透镜100的第一侧表面SIF1与显示设备200的第一显示区域201之间、透镜100的第二侧表面SIF2与显示设备200的第二显示区域202之间、透镜100的第三侧表面SIF3与显示设备200的第三显示区域203之间、以及透镜100的第四侧表面SIF4与显示设备200的第四显示区域204之间。

在图5中所示实施方式中，显示设备200和聚光透镜阵列300围绕(或设置成围绕)透镜100的所有侧表面。然而，本公开不限于此或不受此限制。例如，显示设备200和聚光透镜阵列300可仅位于透镜100的一些侧表面处(例如，位于透镜100的一些侧表面上或设置在透镜100的一些侧表面上)，例如，位于第一侧表面SIF1和第二侧表面SIF2处或者位于第一侧表面SIF1、第二侧表面SIF2、第三侧表面SIF3处。

聚光透镜阵列300可包括多个聚光透镜301。位于(或设置在)透镜100的第一侧表面SIF1与第一显示区域201之间的多个聚光透镜301可布置成与第一显示区域201的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3(见图3中的相应参考标号)对应(例如，一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第一侧表面SIF1与第一显示区域201之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第一显示区域201的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的数量。

位于(或设置在)透镜100的第二侧表面SIF2与第二显示区域202之间的多个聚光透镜301可布置成与第二显示区域202的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3对应(例如，一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第二侧表面SIF2与第二显示区域202之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第二显示区域202的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的数量。

位于(或设置在)透镜100的第三侧表面SIF3与第三显示区域203之间的多个聚光透镜301可布置成与第三显示区域203的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3对应(例如，一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第三侧表面SIF3与第三显示区域203之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第三显示区域203的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的数量。

位于(或设置在)透镜100的第四侧表面SIF4与第四显示区域204之间的多个聚光透镜301可布置成与第四显示区域204的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3对应(例如，一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第四侧表面SIF4与第四显示区域204之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第四显示区域204的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的数量。

在第一显示区域201、第二显示区域202、第三显示区域203、第四显示区域204中的每一个中，第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的间距和聚光透镜301的间距可以与以上参考图3和图4描述的间距基本上相同。

如上所述，根据图5中所示的实施方式，能够通过多个反射器将输入至多个侧表面的多个图像分别提供至用户的眼睛。因此，即使使用一个显示器，也能够增加显示设备的对于用户的眼睛可见的区域，即，用户的FOV。

图6是根据实施方式光学设备10”的立体图。图7是图6的光学设备10”的分解立体图。图8A至图8C是当从Z轴方向观察时的图7的光学设备10”的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例。图9A至图9C示出了当从X轴方向观察时的图7的光学设备10”的显示设备的子像素、透镜阵列的聚光透镜以及反射器的示例。

图6和图7中所示的光学设备10”包括透镜100、显示设备200、聚光透镜阵列300、第一粘合层400和第二粘合层500。

图6和图7的实施方式与图1的实施方式的不同之处在于，透镜100包括多个反射器111、112、113，且多个聚光透镜301布置成与多个像素P一一对应(见图8A至图8C)。可省略与上文中所描述的元件和特征相同的元件和特征的附加描述。

参照图6和图7，光学设备10”包括第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113。第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113中的每一个还可被称为针镜。

如图6和图7中所示，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113可位于透镜100的中央处(例如，位于透镜100的中央上或设置在透镜100的中央上)。如图6和图7中所示，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113可沿着第一方向(Z轴方向)并排布置。然而，本公开不限于此或由此限制。例如，第(1-1)反射器111和第(1-3)反射器113可并排布置，且第(1-2)反射器112可以(例如，沿着第三方向或X轴方向)比第(1-1)反射器111和第(1-3)反射器113更靠近(或者设置成更靠近)透镜100的中央。

第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1。

例如，第(1-1)反射器111将通过聚光透镜阵列300会聚的、第一子像素SP1的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(1-2)反射器112将通过聚光透镜阵列300会聚的、第二子像素SP2的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(1-3)反射器113将通过聚光透镜阵列300会聚的、第三子像素SP3的光反射到透镜100的第一表面SF1。

在某些实施方式中，由于第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113中的每一个将通过设置在第二方向(Y轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1，因此，其可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。此外，相比于第(1-2)反射器112，第(1-1)反射器111可以在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上处于更外侧(或者设置得处于更外侧)。因此，第(1-1)反射器111可以相对于与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上比第(1-2)反射器112更倾斜。此外，第(1-3)反射器113设置成在第三方向(X轴方向)上比第(1-2)反射器112处于更外侧。因此，第(1-3)反射器113可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上比第(1-2)反射器112更倾斜。每个反射器的倾斜角度可以是预定的或预先选择的(或由本领域技术人员以实验方式提前确定的)，使得显示设备200的图像从第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113中的每一个反射到位于透镜100的第一表面SF1处(例如，位于第一表面SF1上或其附近)的用户的眼睛E。

因此，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113能够将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1，由此将该图像提供至用户的眼睛E。例如，由于显示在显示设备200上的图像通过第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113被反射，因此景深增加。

此外，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113可使得通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像聚焦到用户的眼睛E的视网膜上的一个点处。因此，即使在(或如果)用户通过透镜100聚焦到真实图像上时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。因此，即使在(或如果)用户不移转位于真实图像上的焦点时，他或她也能够清楚地看见显示在显示设备200上的虚拟图像。

聚光透镜阵列300可位于(或设置在)透镜100与显示设备200之间。聚光透镜阵列300可包括多个聚光透镜301。使用聚光透镜301，聚光透镜阵列300可将第一子像素SP1的光会聚到第(1-1)反射器111上，将第二子像素SP2的光会聚到第(1-2)反射器112上，并且将第三子像素SP3的光会聚到第(1-3)反射器113上。

在图8A至图8C以及图9A至图9C中，像素P中的每一个包括在第三方向(X轴方向)上以条纹形状并排布置的三个子像素SP1、SP2、SP3。然而，本公开不限于此或不受此限制。例如，像素P中的每一个还可形成为包括四个或更多个子像素的菱形

(

是三星显示有限公司的注册商标)结构。

如图8A至图8C以及图9A至图9C中所示，聚光透镜301可形成为朝向透镜100凸出的凸透镜，以将第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3的光会聚到第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113上。替代地，聚光透镜301可形成为菲涅耳透镜以减小聚光透镜阵列300的厚度。

如图8A至图8C以及图9A至图9C中所示，聚光透镜301可布置成与像素P对应(或一一对应)。因此，聚光透镜301的数量可基本上等于像素P的数量。

为了使聚光透镜301将第一子像素SP1的光会聚到第(1-1)反射器111上、将第二子像素SP2的光会聚到第(1-2)反射器112上、以及将第三子像素SP3的光会聚到第(1-3)反射器113上，如图8A至图8C中所示，像素P沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit31可大于聚光透镜301沿着第三方向(X轴方向)的间距Pit41，并且如图9A至图9C中所示，像素P沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit32可大于聚光透镜301沿着第一方向(Z轴方向)的间距Pit42。

当像素P沿着第三方向的间距Pit31大于像素P沿着第一方向的间距Pit32时，聚光透镜301沿着第三方向的间距Pit41可大于聚光透镜301沿着第一方向的间距Pit42。替代地，当像素P沿着第一方向的间距Pit32大于像素P沿着第三方向的间距Pit31时，聚光透镜301沿着第一方向的间距Pit42可大于聚光透镜301沿着第三方向的间距Pit41。替代地，当像素P沿着第三方向的间距Pit31和像素P沿着第一方向的间距Pit32彼此基本上相等时，聚光透镜301沿着第三方向的间距Pit41和聚光透镜301沿着第一方向的间距Pit42可彼此基本上相等。

当第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113位于透镜100的中央处(例如，位于透镜100的中央上或设置在透镜100的中央上)时，如图8A至图8C以及图9A至图9C中所示，聚光透镜301可布置成相对于聚光透镜阵列300的中心对称，以将显示设备200的图像会聚到第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113上。

如上所述，根据图6中所示的实施方式，从显示设备200输出的虚拟图像可通过聚光透镜阵列300会聚且之后被提供到第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113。因此，能够增加显示设备200的对于用户的眼睛E可见的区域，例如，用户的FOV。

显示设备200的第一子像素SP1、第二子像素SP2、第三子像素SP3可并发地(例如，同时)显示第一视角图像、第二视角图像和第三视角图像。例如，第一子像素SP1可显示第一视角图像，第二子像素SP2可显示第二视角图像，且第三子像素SP3可显示第三视角图像。第一视角图像至第三视角图像可以是用于实现立体图像的多视角图像。例如，当(或如果)头戴式显示器(HMD)包括图6的光学设备10”时(如图15中所示)，用户可通过他或她的左眼和右眼看见第一视角图像至第三视角图像。因此，用户能够看见立体图像。然而，由于用户通过左眼和右眼看见全部第一视角图像至第三视角图像，因此他或她可能经受三维(3D)串扰，在三维串扰中，第一视角图像至第三视角图像看起来彼此叠加。

为了化解或解决该问题，光学设备10”的与用户的左眼对应的一些子像素可用于显示一视角图像，且光学设备10”的与用户的右眼对应的其他子像素可用于显示另一视角图像。替代地，光学设备10”的与用户的左眼对应的子像素和光学设备10”的与用户的右眼对应的子像素可以在时间上分开地被驱动。

例如，光学设备10”的与用户的左眼对应的第一子像素SP1可显示第一视角图像，且光学设备10”的与用户的右眼对应的第二子像素SP2可显示第二视角图像，或者光学设备10”的与用户的右眼对应的第三子像素SP3可显示第三视角图像。例如，由于用户能够通过左眼看见第一视角图像并且能够通过右眼看见第二视角图像或第三视角图像，因此能够防止他或她经受3D串扰，或者可降低这种情况的可能性。

替代地，光学设备10”的与用户的左眼对应的第一子像素SP1可显示第一视角图像，或者光学设备10”的与用户的左眼对应的第二子像素SP2可显示第二视角图像，且光学设备10”的与用户的右眼对应的第三子像素SP3可显示第三视角图像。例如，由于用户能够通过左眼看见第一视角图像或第二视角图像并且能够通过右眼看见第三视角图像，因此能够防止他或她经受3D串扰，或者可降低这种情况的可能性。

替代地，光学设备10”的与用户的左眼对应的第一子像素SP1可在第一周期期间(例如，在第一时间周期期间)显示第一视角图像，并且可在第二周期期间(例如，在第二时间周期期间)显示第二视角图像。此外，光学设备10”的与用户的右眼对应的第二子像素SP2可在第一周期期间显示第二视角图像，并且可在第二周期期间显示第三视角图像。由于用户在第一周期期间通过左眼看见第一视角图像且通过右眼看见第二视角图像，并且在第二周期期间通过左眼看见第二视角图像且通过右眼看见第三视角图像，因此能够防止他或她经受3D串扰，或者可降低这种情况的可能性。

图10是根据实施方式的光学设备10”'的立体图。

图10中所示的光学设备10”'包括透镜100、显示设备200、聚光透镜阵列300、第一粘合层400和第二粘合层500。

图10的实施方式与图6的实施方式的不同之处在于，例如，透镜100包括与透镜100的每个侧表面对应的多个反射器，且显示设备200和聚光透镜阵列300设置在透镜100的侧表面上。可省略与以上所描述的元件和特征相同的元件和特征的附加描述。

参照图10，透镜100可包括与透镜100的每个侧表面对应的多个反射器。例如，透镜100可包括对应于第一侧表面的第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113、对应于第二侧表面的第(2-1)反射器121、第(2-2)反射器122和第(2-3)反射器123、对应于第三侧表面的第(3-1)反射器131、第(3-2)反射器132和第(3-3)反射器133、以及对应于第四侧表面的第(4-1)反射器141、第(4-2)反射器142和第(4-3)反射器143。

如图10中所示，反射器可设置在透镜100的中央处(或其附近)。第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113将通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像反射到透镜100的第一表面SF1(见图7)。

第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113与参考图6描述的反射器基本上相同，且因此在图10中，可省略它们的附加描述。

第(2-1)反射器121将通过聚光透镜阵列300会聚的、第二显示区域202的第一子像素SP1(见图8A)的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(2-2)反射器122将通过聚光透镜阵列300会聚的、第二显示区域202的第二子像素SP2的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(2-3)反射器123将通过聚光透镜阵列300会聚的、第二显示区域202的第三子像素SP3的光反射到透镜100的第一表面SF1。

根据实施方式，由于第(2-1)反射器121、第(2-2)反射器122和第(2-3)反射器123中的每一个将通过设置在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、第二显示区域202的图像反射到透镜100的第一表面SF1，因此第(2-1)反射器121、第(2-2)反射器122和第(2-3)反射器123可相对于与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。此外，第(2-1)反射器121可设置成在第二方向(Y轴方向)上比第(2-2)反射器122处于更外侧。因此，第(2-1)反射器121可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上比第(2-2)反射器122更倾斜。此外，第(2-3)反射器123可以设置成在与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)上比第(2-2)反射器122处于更外侧。因此，第(2-3)反射器123可以相对于第二方向(Y轴方向)在第一方向(Z轴方向)上比第(2-2)反射器122更倾斜。

第(3-1)反射器131将通过聚光透镜阵列300会聚的、第三显示区域203的第一子像素SP1的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(3-2)反射器132将通过聚光透镜阵列300会聚的、第三显示区域203的第二子像素SP2的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(3-3)反射器133将通过聚光透镜阵列300会聚的、第三显示区域203的第三子像素SP3的光反射到透镜100的第一表面SF1。

根据实施方式，由于第(3-1)反射器131、第(3-2)反射器132和第(3-3)反射器133中的每一个将通过设置在与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、第三显示区域203的图像反射到透镜100的第一表面SF1，因此其可以相对于与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。此外，第(3-1)反射器131可以设置成在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上比第(3-2)反射器132处于更外侧。因此，第(3-1)反射器131可以相对于与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上比第(3-2)反射器132更倾斜。此外，第(3-3)反射器133可设置成在第一方向(Z轴方向)上比第(3-2)反射器132处于更外侧。因此，第(3-3)反射器133可以相对于第一方向(Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上比第(3-2)反射器132更倾斜。每个反射器的倾斜角度可以是预定的或预先选择的(或由本领域技术人员以实验方式提前确定的)，使得显示设备200的图像从每个反射器反射到位于透镜100的第一表面SF1处(例如，位于第一表面SF1上或其附近)的用户的眼睛E。

第(4-1)反射器141将通过聚光透镜阵列300会聚的、第四显示区域204的第一子像素SP1的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(4-2)反射器142将通过聚光透镜阵列300会聚的、第四显示区域204的第二子像素SP2的光反射到透镜100的第一表面SF1。第(4-3)反射器143将通过聚光透镜阵列300会聚的、第四显示区域204的第三子像素SP3的光反射到透镜100的第一表面SF1。

根据实施方式，由于第(4-1)反射器141、第(4-2)反射器142和第(4-3)反射器143中的每一个将通过设置在第一方向(Z轴方向)上的聚光透镜阵列300会聚的、第四显示区域204的图像反射到透镜100的第一表面SF1，因此，其可以相对于第一方向(Z轴方向)在与第三方向(X轴方向)相反的方向(-X轴方向)上倾斜。此外，第(4-1)反射器141在第二方向(Y轴方向)上比第(4-2)反射器142处于更外侧(或设置得处于更外侧)。因此，第(4-1)反射器141可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上比第(4-2)反射器142更倾斜。此外，第(4-3)反射器143在与第二方向(Y轴方向)相反的方向(-Y轴方向)上比第(4-2)反射器142处于更外侧(或设置得处于更外侧)。因此，第(4-3)反射器143可以相对于第二方向(Y轴方向)在与第一方向(Z轴方向)相反的方向(-Z轴方向)上比第(4-2)反射器142更倾斜。

每个反射器的倾斜角度可以是预先选择的或预定的(或由本领域技术人员以实验方式提前确定的)，使得显示设备200的图像从每个反射器反射到位于透镜100的第一表面SF1上的用户的眼睛E。

因此，由于显示在显示设备200上的图像通过第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113、第(2-1)反射器121、第(2-2)反射器122和第(2-3)反射器123、第(3-1)反射器131、第(3-2)反射器132和第(3-3)反射器133、以及第(4-1)反射器141、第(4-2)反射器142和第(4-3)反射器143被反射，因此景深增加。此外，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113、第(2-1)反射器121、第(2-2)反射器122和第(2-3)反射器123、第(3-1)反射器131、第(3-2)反射器132和第(3-3)反射器133、以及第(4-1)反射器141、第(4-2)反射器142和第(4-3)反射器143可使得通过聚光透镜阵列300会聚的、显示设备200的图像聚焦到用户的眼睛E的视网膜上的一点处。因此，即使在(或如果)用户通过透镜100聚焦到真实图像上时，他或她也能够清楚地(或更清楚地)看见显示在显示设备200上的虚拟图像。因此，即使在(或如果)用户不移转真实图像上的焦点时，他或她也能够清楚地(或更清楚地)看见显示在显示设备200上的虚拟图像。

在图10中，显示设备200和聚光透镜阵列300设置在透镜100的第一侧表面至第四侧表面上。然而，本公开的实施方式不限于此或不受此限制。例如，显示设备200和聚光透镜阵列300可设置在透镜100的两个侧表面上或三个侧表面上。

聚光透镜阵列300可包括多个聚光透镜301。设置在透镜100的第一侧表面与第一显示区域201之间的多个聚光透镜301可与第一显示区域201的像素P一一对应(或布置成一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第一侧表面与第一显示区域201之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第一显示区域201的像素P的数量。

位于(或设置在)透镜100的第二侧表面与第二显示区域202之间的多个聚光透镜301可与第二显示区域202的像素P一一对应(或布置成一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第二侧表面与第二显示区域202之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第二显示区域202的像素P的数量。

位于(或设置在)透镜100的第三侧表面与第三显示区域203之间的多个聚光透镜301可布置成与第三显示区域203的像素P一一对应。因此，位于(或设置在)透镜100的第三侧表面与第三显示区域203之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第三显示区域203的像素P的数量。

位于(或设置在)透镜100的第四侧表面与第四显示区域204之间的多个聚光透镜301可与第四显示区域204的像素P一一对应(或布置成一一对应)。因此，位于(或设置在)透镜100的第四侧表面与第四显示区域204之间的聚光透镜301的数量可基本上等于第四显示区域204的像素P的数量。

在第一显示区域201、第二显示区域202、第三显示区域203、第四显示区域204中的每一个中，像素P的间距和聚光透镜301的间距基本上等于以上参考图6描述的间距。如此，可省略它们的附加描述。

如上所述，根据图10中所示的实施方式，能够通过多个反射器将输入至多个侧表面的多个图像分别提供至用户的眼睛。因此，即使使用一个显示器，也能够增加显示设备的对于用户的眼睛可见的区域，例如，用户的FOV。

图11是根据实施方式的光学设备10””的立体图。图12A至图12B是图11的光学设备10””的透镜的立体图。图13是图11的光学设备10””的反射器所布置的示例性宽度的示意图。

图11中所示的光学设备10””包括透镜100、显示设备200、聚光透镜阵列300、第一粘合层400和第二粘合层500。

图11的实施方式与图6的实施方式的不同之处在于，透镜100的厚度从透镜100的一个侧部朝向另一侧部减小，且因此可省略关于图11的相同元件的附加描述。

参照图11和图12A，透镜100可形成为具有四边形的第一表面SF1和第二表面SF2以及四个侧表面SIF1、SIF2、SIF3、SIF4的六面体的形状。然而，透镜100的形状不限于六面体，且透镜100还可形成为各种其他合适的形状。

根据图11中示出的实施方式，显示设备200的图像通过聚光透镜阵列300会聚到第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113上。因此，当透镜100的第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113沿着第一方向(Z轴方向)所布置的宽度w3(见图13)被最小化或减小时，透镜100沿着第一方向(Z轴方向)的宽度可减小。

例如，如图13中所示，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113沿着第一方向(Z轴方向)所布置的宽度可限定为w3，聚光透镜301的间距可限定为w1，像素P(参见图8A)的间距可限定为w2，从布置有第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113的平面PLN1到聚光透镜301(例如，到聚光透镜301的中线)的距离可限定为d1，聚光透镜301(例如，聚光透镜301的中线)与显示设备200之间的距离可限定为d2，且从布置有第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113的平面PLN1到虚拟图像的焦点平面PLN2的距离可限定为d3。在某些实施方式中，第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113沿着第一方向(Z轴方向)所布置的宽度w3可如等式(1)中那样限定。

由于第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113沿着第一方向(Z轴方向)所布置的宽度w3可如等式(1)中那样计算，因此透镜100的一个侧部可以比另一侧部薄。例如，如图12A中所示，考虑到第(1-1)反射器111、第(1-2)反射器112和第(1-3)反射器113沿着第一方向(Z轴方向)所布置的宽度w3，透镜100的厚度可从一个侧部朝向另一侧部减小。这里，一个侧部可对应于设置有第一侧表面SIF1的侧部，且另一侧部可对应于设置有第三侧表面SIF3的侧部。

此外，如图12A中所示，第三侧表面SIF3的尺寸可小于第一侧表面SIF1的尺寸。因此，第一表面SF1、第二表面SF2、第二侧表面SIF2和第四侧表面SIF4可相对于第二方向(Y轴方向)倾斜。然而，本公开的实施方式不限于图12A中所示的实施方式，且例如，第一表面SF1、第二表面SF2、第二侧表面SIF2和第四侧表面SIF4中的至少两者可相对于第二方向(Y轴方向)倾斜。

因此，如图12A中所示，由于透镜100的一个侧部可形成为比另一侧部薄，因此透镜100的重量可减小。这使得为用户提供更轻的HMD成为可能。

此外，如图12B中所示，具有比透镜100更高的折射率的树脂600可形成在第一表面SF1、第二表面SF2、第二侧表面SIF2和第四侧表面SIF4上。然而，本公开的实施方式不限于图12B中所示的实施方式，且树脂600可例如形成在第一表面SF1、第二表面SF2、第二侧表面SIF2和第四侧表面SIF4之中相对于第二方向(Y轴方向)倾斜的表面上。树脂600的一个侧部可形成为比另一侧部薄。如图12B中所示，树脂600可从一个侧部朝向另一侧部变厚。在某些实施方式中，一个侧部可对应于设置有第一侧表面SIF1的侧部，且另一侧部可对应于设置有第三侧表面SIF3的侧部。根据图12B中所示的实施方式，可以通过树脂600降低由于透镜100的厚度减小而引起的通过透镜100看见的真实图像的失真。

图14是根据实施方式的显示设备200的剖视图。

在图14的示例性实施方式中，显示设备200被示出为有机发光显示器。

参照图14，根据实施方式的显示设备200可包括支承衬底210、柔性衬底220、像素阵列层230、阻挡膜240、散热膜250、柔性膜260、驱动器集成电路270和各向异性导电膜280。

支承衬底210可以是用于支承柔性衬底220的衬底并且可由塑料或玻璃制成。例如，支承衬底210可由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。

柔性衬底220可位于支承衬底210的上表面处(例如，位于支承衬底210的上表面上或设置在支承衬底210的上表面上)并且可以由具有柔性的塑料膜制成。例如，柔性衬底220可由聚酰亚胺膜制成。

像素阵列层230可形成在柔性衬底220的上表面上(或形成在柔性衬底220的上表面处)。像素阵列层230是其中形成有多个像素以显示图像的层。像素阵列层230可包括薄膜晶体管层、发光元件层和封装层。

薄膜晶体管层可包括扫描线、数据线和薄膜晶体管。薄膜晶体管中的每一个包括栅电极、半导体层以及源电极和漏电极。当扫描驱动器直接形成在衬底上时，它可与薄膜晶体管层一起形成。

发光元件层可设置在薄膜晶体管层上。发光元件层包括阳极、发光层、阴极和堤部。发光层可包括包含有机材料的有机发光层。例如，发光层可包括空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层和电子注入层。根据实施方式，空穴注入层和电子注入层可被省略。当电压施加至阳极和阴极时，空穴和电子分别通过空穴传输层和电子传输层移动到有机发光层，并且在有机发光层中结合在一起以发射光。发光元件层可以是其中形成有像素的像素阵列层。因此，其中形成有发光元件层的区域可限定为用于显示图像的显示区域。显示区域周围的区域可限定为非显示区域。

封装层可设置在发光元件层上。封装层用于防止氧气或水分渗透到发光元件层中，或者降低发生这种情况的可能性。封装层可包括至少一个无机层和至少一个有机层。

用于封装柔性显示设备200以保护柔性显示设备200免受氧气或水分的影响的阻挡膜240设置在封装层上。

阻挡膜240可覆盖像素阵列层230以保护像素阵列层230免受氧气和水分的影响。换言之，阻挡膜240可设置在像素阵列层230上。

散热膜250可设置在支承衬底210的下表面上。散热膜250可包括用作缓冲件以保护显示设备200免受外部冲击的缓冲构件251和具有高热传导性以有效地消散从显示设备200产生的热量的金属层252。金属层252可以是铜(Cu)、铝(Al)和/或氮化铝(AlN)。当散热膜250包括缓冲构件251和金属层252时，缓冲构件251可设置在支承衬底210的下表面上，且金属层252可设置在缓冲构件251的下表面上。

柔性膜260可以是其上安装有驱动器集成电路270的膜上芯片(COF)。驱动器集成电路270可实现为用于向像素阵列层230的数据线提供驱动信号的芯片。

柔性膜260的一侧可使用各向异性导电膜280附接至柔性衬底220的上表面上。例如，柔性膜260的一侧可附接至设置在柔性衬底220的不被阻挡膜240覆盖的上表面上的焊盘上。设置在柔性衬底220的上表面上的焊盘连接至像素阵列层230的数据线。因此，可通过柔性膜260和焊盘将驱动器集成电路270的驱动信号提供至像素阵列层230的数据线。

图15示出了根据各种实施方式的包括光学设备的示例性HMD。

图15示出了光学设备能够应用至HMD。如图15中所示，根据实施方式的HMD包括第一光学设备10a、第二光学设备10b、支承框20以及眼镜腿30a和30b。

在图15中，HMD实现为包括眼镜腿30a和30b的眼镜的形式。然而，还可以提供能够佩戴在头部上的头戴式带子，而不是眼镜腿30a和30b。

应用光学设备的示例不限于图15中所示的示例，且光学设备能够以多种形式应用至多种其他电子设备。

根据实施方式的光学设备，从显示设备输出的虚拟图像通过聚光透镜阵列会聚且之后被提供至反射器。因此，能够增加显示设备的对于用户的眼睛可见的区域，例如，用户的FOV。

此外，根据实施方式的光学设备，即使当(或如果)透镜仅包括一个反射器时，从显示设备的全部区域输出的虚拟图像也能够通过聚光透镜阵列对于用户的眼睛可见。因此，相比于当透镜包括多个反射器时，反射器和用户看见的真实图像可较少地彼此干涉。

另外，根据实施方式的光学设备，输入至多个侧表面的多个图像能够通过多个反射器分别提供至用户的眼睛。因此，能够增加显示设备的对于用户的眼睛可见的区域，例如，用户的FOV。

此外，根据实施方式的光学设备，显示设备中的一些子像素可显示第一视角图像，且其他子像素可显示第二视角图像。第一视角图像可通过第一反射器提供至用户的眼睛，且第二视角图像可通过第二反射器提供至用户的眼睛。因此，用户可以能够看见立体图像。

然而，尽管示出并描述了本发明的某些实施方式，但是应理解，在不背离如随附的权利要求及其等同所限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可对所描述的实施方式进行一定的修改和改变。

Claims (20)

1.光学设备，包括：

透镜，包括第一反射器，所述第一反射器设置在所述透镜的中央处；

显示设备，位于所述透镜的第一侧表面处并且包括多个子像素；以及

透镜阵列，位于所述第一反射器与所述显示设备之间并且包括多个聚光透镜，所述多个聚光透镜配置成将来自所述子像素的光会聚到所述第一反射器上，

其中，所述显示设备的显示图像入射到所述透镜的所述第一侧表面，并且所述第一反射器配置成将所述显示图像反射到所述透镜的第一表面以使得所述显示图像从所述透镜的所述第一表面输出。

2.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述聚光透镜在第一方向上的间距小于所述子像素在所述第一方向上的间距。

3.如权利要求2所述的光学设备，其中，所述聚光透镜布置成与所述子像素一一对应。

4.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述透镜还包括：

第二反射器；

第三反射器；以及

第四反射器，以及

其中，所述显示设备包括：

第一显示区域，位于所述透镜的所述第一侧表面处；

第二显示区域，位于所述透镜的第二侧表面处并且从所述第一显示区域的端部延伸；

第三显示区域，位于所述透镜的第三侧表面处并且从所述第二显示区域的端部延伸；以及

第四显示区域，位于所述透镜的第四侧表面处并且从所述第三显示区域的端部延伸。

5.如权利要求4所述的光学设备，其中，所述第一反射器配置成将显示在所述第一显示区域中的第一图像反射到所述透镜的第一表面，所述第二反射器配置成将显示在所述第二显示区域中的第二图像反射到所述透镜的所述第一表面，所述第三反射器配置成将显示在所述第三显示区域中的第三图像反射到所述透镜的所述第一表面，且所述第四反射器配置成将显示在所述第四显示区域中的第四图像反射到所述透镜的所述第一表面。

6.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述显示设备围绕所述透镜的侧表面。

7.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述聚光透镜沿着第一方向的间距小于多个像素沿着所述第一方向的间距，并且大于所述子像素沿着所述第一方向的间距，

其中，所述像素中的每一个包括N个子像素，以及

其中，N是2或更大的整数。

8.如权利要求7所述的光学设备，其中，所述聚光透镜布置成与所述像素一一对应。

9.如权利要求7所述的光学设备，其中，所述子像素包括第一子像素、第二子像素和第三子像素，所述第一子像素配置成显示第一视角图像，所述第二子像素配置成显示第二视角图像，且所述第三子像素配置成显示第三视角图像。

10.如权利要求7所述的光学设备，其中，所述第一反射器包括：

第(1-1)反射器；

第(1-2)反射器；以及

第(1-3)反射器，

其中，所述子像素包括：

第一子像素；

第二子像素；以及

第三子像素，以及

其中，所述聚光透镜配置成将所述第一子像素的光提供至所述第(1-1)反射器，将所述第二子像素的光提供至所述第(1-2)反射器，并且将所述第三子像素的光提供至所述第(1-3)反射器。

11.如权利要求10所述的光学设备，其中，所述第(1-1)反射器配置成将所述第一子像素的所述光反射至所述透镜的第一表面，所述第(1-2)反射器配置成将所述第二子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面，且所述第(1-3)反射器配置成将所述第三子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面。

12.如权利要求10所述的光学设备，其中，所述显示设备位于所述透镜的所述第一侧表面以及所述透镜的第二侧表面处，以及

其中，所述透镜还包括：

第(2-1)反射器，配置成将位于所述第二侧表面处的所述第一子像素的所述光反射至所述透镜的第一表面；

第(2-2)反射器，配置成将位于所述第二侧表面处的所述第二子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面；以及

第(2-3)反射器，配置成将位于所述第二侧表面处的所述第三子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面。

13.如权利要求12所述的光学设备，其中，所述显示设备位于所述透镜的第三侧表面处，以及

其中，所述透镜包括：

第(3-1)反射器，配置成将位于所述第三侧表面处的所述第一子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面；

第(3-2)反射器，配置成将位于所述第三侧表面处的所述第二子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面；以及

第(3-3)反射器，配置成将位于所述第三侧表面处的所述第三子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面。

14.如权利要求13所述的光学设备，其中，所述显示设备位于所述透镜的第四侧表面处，以及

其中，所述透镜包括：

第(4-1)反射器，配置成将位于所述第四侧表面处的所述第一子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面；

第(4-2)反射器，配置成将位于所述第四侧表面处的所述第二子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面；以及

第(4-3)反射器，配置成将位于所述第四侧表面处的所述第三子像素的所述光反射至所述透镜的所述第一表面。

15.如权利要求1所述的光学设备，其中，所述透镜的第一侧部比所述透镜的第二侧部厚。

16.如权利要求15所述的光学设备，其中，所述透镜的厚度从所述透镜的所述第一侧部朝向所述透镜的所述第二侧部减小。

17.如权利要求15所述的光学设备，其中，所述透镜还包括面对所述第一侧表面的第三侧表面，以及

其中，所述第三侧表面小于所述第一侧表面。

18.如权利要求15所述的光学设备，其中，所述第一表面相对于所述透镜的高度方向倾斜。

19.如权利要求18所述的光学设备，还包括位于所述透镜的所述第一表面处并且相比于所述透镜具有更高折射率的树脂。

20.如权利要求19所述的光学设备，其中，所述树脂的第一侧部比所述树脂的第二侧部薄。

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