CN111061057A - 透镜组件及显示装置 - Google Patents

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霍英东
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    • G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type

Abstract

本申请提供一种透镜组件及显示装置，显示装置包括显示面板和透镜组件，透镜组件包括目镜和光栅，光栅设置在目镜的视线射出端，光栅为离焦型光栅；光栅包括基板和多条第一条纹，多条第一条纹设置在基板上；多条第一条纹均呈弧状，基板包括相对设置的第一侧和第二侧，多条第一条纹自第一侧向第二侧排列设置，相邻第一条纹之间的距离自第一侧向第二侧呈递减状态。本申请通过在目镜的视线射出端设置离焦型光栅，并将显示面板不同景深画面的区域，在透镜组件的作用下，对同一平面偏离光轴的区域产生不同焦距，从而在相空间形成不同焦平面的像，进而改善视觉辐辏调节冲突的问题，且不需牺牲显示帧频。

Description

透镜组件及显示装置
技术领域
本申请涉及一种显示技术领域，特别涉及一种透镜组件及显示装置。
背景技术
随着显示技术发展，3D显示也越来越受到人们关注，并且出现了大量的应用产品，特别是AR(Augmented Reality，增强现实)和VR(Virtual Reality，虚拟现实)领域。但是，VR和AR用户普遍反映现有的3D产品，总是会很容易引起视觉疲劳，甚至产生眩晕感。其主要原因是视觉辐辏调节冲突(VAC,vergence-accommodation conflict)，即眼球聚焦的物面与双目视差感知的物面不在同一平面，这与人在观察实物场景时自发的生理调节相冲突。
现有技术中，利用多焦面成像方法可以很大程度缓解这种冲突带来的不适，但是多焦面成像一般是用可调谐透镜实现的，可调谐透镜在不同的时刻给出不同的聚焦焦距，配合显示器显示相应深度的画面来实现分时的多焦面成像，这样势必要牺牲显示帧频。
发明内容
本申请实施例提供一种透镜组件及显示装置，以解决现有的透镜组件采用可调谐透镜以牺牲显示帧频来实现多焦面成像的技术问题。
本申请实施例提供一种透镜组件，其包括：
目镜，所述目镜用于供视线穿过；以及
光栅，所述光栅设置在所述目镜的视线射出端，所述光栅为离焦型光栅；
所述光栅包括基板和多条第一条纹，多条所述第一条纹设置在所述基板上；多条所述第一条纹均呈弧状，所述基板包括相对设置的第一侧和第二侧，多条所述第一条纹自所述第一侧向所述第二侧排列设置，相邻所述第一条纹之间的距离自所述第一侧向所述第二侧呈递减状态。
在本申请实施例所述的透镜组件中，所述第一条纹为圆弧状，且多条所述第一条纹同圆心设置。
在本申请实施例所述的透镜组件中，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。
在本申请实施例所述的透镜组件中，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差为0.639π。
在本申请实施例所述的透镜组件中，所述目镜和所述光栅同轴设置，且均为圆形。
在本申请实施例所述的透镜组件中，所述光栅还包括多条第二条纹，多条所述第二条纹均呈弧状且设置在所述基板上，所述基板包括相对设置的第三侧和第四侧，多条所述第二条纹自所述第三侧向所述第四侧排列设置，多条所述第二条纹的排列方向和多条所述第一条纹的排列方向呈正交状态，相邻所述第二条纹之间的距离自所述第三侧向所述第四侧呈递减状态。
在本申请实施例所述的透镜组件中，所述第二条纹为圆弧状，且多条所述第二条纹同圆心设置。
在本申请实施例所述的透镜组件中，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。
在本申请实施例所述的透镜组件中，奇数的所述第二条纹和偶数的所述第二条纹对应的相位差为0.639π。
本申请实施例还涉及一种显示装置，其包括显示面板和上述实施例的透镜组件，所述显示面板设置在所述透镜组件的视线射出端。
本申请的显示装置中通过在目镜的视线射出端设置离焦型光栅，并将显示面板划分多个显示不同景深画面的区域，在透镜组件的作用下，对同一平面偏离光轴的区域产生不同焦距，从而在相空间形成不同焦平面的像，进而改善视觉辐辏调节冲突的问题，且不需牺牲显示帧频。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅为本申请的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1为本申请第一实施例的显示装置的结构示意图；
图2为本申请第一实施例的显示装置的画面显示结构示意图；
图3为本申请第一实施例的显示装置的光栅的俯视结构示意图；
图4为本申请第一实施例的显示装置的光栅的侧视结构示意图；
图5为本申请第二实施例的显示装置的光栅的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参照图1至图4，图1为本申请第一实施例的显示装置的结构示意图；图2为本申请第一实施例的显示装置的画面显示结构示意图；图3为本申请第一实施例的显示装置的光栅的俯视结构示意图；图4为本申请第一实施例的显示装置的光栅的侧视结构示意图。
本申请实施例的显示装置100，其包括显示面板10和透镜组件20。显示面板10设置在透镜组件20的视线射出端。
具体的，显示面板10包括至少两个区域，至少两个区域显示不同景深的画面。
透镜组件20包括目镜21和光栅22。目镜21用于供视线穿过。光栅22设置在目镜21的视线射出端。光栅22为离焦型光栅。在本第一实施例的显示装置100中，目镜21和22光栅同轴设置，且均为圆形，但并不限于此。
光栅22包括基板221和多条第一条纹222，多条第一条纹222设置在基板221上。多条第一条纹222均呈弧状。
基板221包括相对设置的第一侧22a和第二侧22b。多条第一条纹222自第一侧22a向第二侧22b排列设置。相邻第一条纹222之间的距离自第一侧22a向第二侧22b呈递减状态。
其中，光栅22中多条第一条纹222的结构设置，以实现光栅22的离焦效果。因此显示面板10划分多个显示不同景深画面的区域，在透镜组件20的作用下，对同一平面偏离光轴的区域产生不同焦距，从而在相空间形成不同焦平面的像，进而改善视觉辐辏调节冲突的问题，且不需牺牲显示帧频。
请参照图2，本第一实施例的工作原理是：比如假设显示面板10有横向排列的三个区域，依次为区域A、区域B和区域C，三者分别显示不同的景深的画面，经过光栅22和目镜21后会在显示面板10后方形成三个沿光轴方向依次排列的虚像画A′、B′和C′，其中区域A对应虚像画A′，区域B对应虚像画B′和区域C对应虚像画C′。这样人眼在观察的时候就看到景深不同的画面按照前后关系排列在空间上，从而有效改善视觉辐辏调节冲突问题，以及不需牺牲显示帧频。
另外，本第一实施例仅以显示面板10的横向三个衍射级次(正一级衍射、零级衍射和负一级衍射)进行举例说明，但并不限于此。比如可以是横向两个衍射级次、横向四个或五个衍射级次等。
可选的，本第一实施例可以应用于AR、VR，或其他三维显示装置。
可选的，第一条纹222为圆弧状，且多条第一条纹222同圆心设置。这样的设置，提高了光栅离焦效果的质量和稳定性。
其中，在实际应用中，可以通过调节光栅22的条纹周期(密度)排布来调节离焦量，进而调节虚像画之间的距离。也可以通过调节条纹间对应的相位差来调节各个衍射级次的能量分布，进而调节虚像画的亮度。
在本第一实施例所的透镜组件显示装置100中，奇数的第一条纹222和偶数的第一条纹222对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。这样的设置，使得显示的虚像画之间的亮度差距变小，即提高亮度的均匀性。
可选的，奇数的第一条纹222和偶数的第一条纹222对应的相位差为0.639π。这样的设置使得不同的虚像画之间的亮度趋于相等，以提高显示质量。
请参照图5，图5为本申请第二实施例的显示装置的光栅的俯视结构示意图。在本申请第二实施例的显示装置中，本第二实施例的显示装置和第二实施例的显示装置的不同之处在于：
光栅22还包括多条第二条纹223，多条第二条纹223均呈弧状且设置在基板221上。基板221包括相对设置的第三侧22c和第四侧22d。多条第二条纹223自第三侧22c向第四侧22d排列设置。多条第二条纹223的排列方向和多条第一条纹222的排列方向呈正交状态。也就是说，第一条纹222和第二条纹223正交叠加。相邻第二条纹223之间的距离自第三侧22c向第四侧22d呈递减状态。
相对于第一实施例中的光栅22，本第二实施例的光栅22在第一实施例的光栅22的基础上叠加了第二条纹223。本第二实施例的显示装置的工作原理和第一实施例的工作原理相似或相同，具体请参照第一实施例的工作原理的内容。
本第二实施例可以将显示面板划分为N*N个区域，N为大于1的整数，本第二实施例的光栅22可以将N*N个区域显示的画面形成在显示面板的后方的空间上，以构成不同焦平面的虚像。
在本第二实施例中，第二条纹223为圆弧状，且多条第二条纹223同圆心设置。这样的设置，提高了光栅离焦效果的质量和稳定性。
其中，在实际应用中，可以通过调节光栅22的条纹周期(密度)排布来调节离焦量，进而调节虚像画之间的距离。也可以通过调节条纹间对应的相位差来调节各个衍射级次的能量分布，进而调节虚像画的亮度。
奇数的第二条纹和偶数的第二条纹对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。可选的，奇数的第二条纹和偶数的第二条纹对应的相位差为0.639π。这样的设置使得不同的虚像画之间的亮度趋于相等，以提高显示质量。
本第二实施例的显示装置的结构和第一实施例的显示装置结构相似或相同。
本申请还涉及一种透镜组件，本透镜组件的结构与上述第一实施例的显示装置的透镜组件20的结构相同，或与第二实施例的显示装置的透镜组件的结构相同。具体请参照上述实施例的内容，此处不再赘述。
本申请的显示装置中通过在目镜的视线射出端设置离焦型光栅，并将显示面板划分多个显示不同景深画面的区域，在透镜组件的作用下，对同一平面偏离光轴的区域产生不同焦距，从而在相空间形成不同焦平面的像，进而改善视觉辐辏调节冲突的问题，且不需牺牲显示帧频。
以上对本申请实施例所提供的一种透镜组件及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请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申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种透镜组件，其特征在于，包括：
目镜，所述目镜用于供视线穿过；以及
光栅，所述光栅设置在所述目镜的视线射出端，所述光栅为离焦型光栅；
所述光栅包括基板和多条第一条纹，多条所述第一条纹设置在所述基板上；多条所述第一条纹均呈弧状，所述基板包括相对设置的第一侧和第二侧，多条所述第一条纹自所述第一侧向所述第二侧排列设置，相邻所述第一条纹之间的距离自所述第一侧向所述第二侧呈递减状态。
2.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述第一条纹为圆弧状，且多条所述第一条纹同圆心设置。
3.根据权利要求2所述的透镜组件，其特征在于，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。
4.根据权利要求3所述的透镜组件，其特征在于，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差为0.639π。
5.根据权利要求1所述的透镜组件，其特征在于，所述目镜和所述光栅同轴设置，且均为圆形。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的透镜组件，其特征在于，所述光栅还包括多条第二条纹，多条所述第二条纹均呈弧状且设置在所述基板上，所述基板包括相对设置的第三侧和第四侧，多条所述第二条纹自所述第三侧向所述第四侧排列设置，多条所述第二条纹的排列方向和多条所述第一条纹的排列方向呈正交状态，相邻所述第二条纹之间的距离自所述第三侧向所述第四侧呈递减状态。
7.根据权利要求6所述的透镜组件，其特征在于，所述第二条纹为圆弧状，且多条所述第二条纹同圆心设置。
8.根据权利要求6所述的透镜组件，其特征在于，奇数的所述第一条纹和偶数的所述第一条纹对应的相位差介于0.5π至0.7π之间。
9.根据权利要求8所述的透镜组件，其特征在于，奇数的所述第二条纹和偶数的所述第二条纹对应的相位差为0.639π。
10.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和如权利要求1-9任意一项所述透镜组件，所述显示面板设置在所述透镜组件的视线射出端。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628970A (zh) * 2012-04-12 2012-08-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统
CN105791646A (zh) * 2016-03-16 2016-07-20 中国人民解放军国防科学技术大学 一种光场成像装置及其参数确定方法
US20180024355A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinoi Method and system for near-eye three dimensional display
CN110491292A (zh) * 2019-08-14 2019-11-22 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 多层显示装置及电子设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106338789B (zh) * 2016-10-19 2017-08-11 京东方科技集团股份有限公司 一种曲面光栅结构、显示面板及显示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102628970A (zh) * 2012-04-12 2012-08-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 扭曲达曼光栅及多物面同时成像系统
CN105791646A (zh) * 2016-03-16 2016-07-20 中国人民解放军国防科学技术大学 一种光场成像装置及其参数确定方法
US20180024355A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 The Board Of Trustees Of The University Of Illinoi Method and system for near-eye three dimensional display
CN110491292A (zh) * 2019-08-14 2019-11-22 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 多层显示装置及电子设备

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