CN114365028A - 光学设备 - Google Patents

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CN114365028A CN202080056416.9A CN202080056416A CN114365028A CN 114365028 A CN114365028 A CN 114365028A CN 202080056416 A CN202080056416 A CN 202080056416A CN 114365028 A CN114365028 A CN 114365028A
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白守珉
河周和
权载中
金容奭
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Abstract

提供了一种光学装置。光学设备包括：透镜，包括第一表面和多个侧表面；显示装置，设置在透镜的多个侧表面中的第一侧表面上，并且配置为向透镜的第一侧表面提供光；光路控制器件，设置在透镜的第一侧表面与显示装置之间，并且配置为选择性地改变显示装置的虚拟图像的光路；以及多个反射构件，设置在透镜中并且配置为将显示装置的光反射到第一表面。

Description

光学设备
技术领域
本公开涉及光学设备。
背景技术
增强现实是将虚拟图像叠加在由用户眼睛观看的真实图像上并且将它们显示为单个图像的技术。虚拟图像可以是文本或图形形式的图像，并且真实图像可以是与在装置的视场中观察到的实际对象有关的信息。增强现实可使用头戴式显示器(HMD)、平视式显示器(HUD)等来实现。
最近，对扩大由用户通过增强现实观看到的虚拟图像的视场(FOV)存在需求。然而，在这种情况下，可增加用于实现增强现实的光学设备的尺寸。此外，为了调节由用户通过增强现实观看到的虚拟图像的深度，需要使用应用双眼视差的虚拟图像。换言之，难以调节由用户的一只眼睛通过增强现实观看到的虚拟图像的深度。
发明内容
技术问题
本公开的方面提供了光学设备，该光学设备能够在不增加光学设备的尺寸的情况下扩大由用户通过增强现实观看到的虚拟图像的视场(FOV)。
本公开的方面还提供了能够调节由用户的一只眼睛通过增强现实观看到的虚拟图像的深度的光学设备。
应当注意，本公开的方面不限于上述方面，并且本公开的其他未提及的方面将由本领域技术人员从以下描述中清楚地理解。
技术方案
根据用于解决上述问题的实施方式的光学设备包括：透镜，包括第一表面和多个侧表面；显示装置，设置在透镜的多个侧表面中的第一侧表面上，并且配置为向透镜的第一侧表面提供光；光路控制器件，设置在透镜的第一侧表面与显示装置之间，并且配置为选择性地改变显示装置的虚拟图像的光路，以及多个反射构件，设置在透镜中并且配置为将显示装置的光反射到第一表面。
光路控制器件可在第一时段期间在没有光路改变的情况下输出显示装置的第一虚拟图像，并且可在第二时段期间在第一方向上输出显示装置的第二虚拟图像的光路。
多个反射构件可包括第一反射构件和第二反射构件，第一反射构件配置为在第一时段期间将第一虚拟图像反射到第一表面，第二反射构件配置为在第二时段期间将第二虚拟图像反射到第一表面。
第二反射构件可配置为将从多个侧表面中的第二侧表面反射的第二虚拟图像反射到第一表面。
第一侧表面和第二侧表面可以是彼此面对的表面。
光学设备还可包括设置在透镜的第二侧表面上的第一反射片。
第二虚拟图像可从透镜的第一表面或与第一表面相对的第二表面反射并且传播到第二侧表面。
第二虚拟图像可从多个侧表面中的第三侧表面反射并且传播到第二侧表面。
光学设备还可包括设置在透镜的第三侧表面上的第二反射片。
光路控制器件可在第三时段期间在第二方向上输出显示装置的第三虚拟图像，并且可在第四时段期间在第三方向上输出显示装置的第四虚拟图像。
多个反射构件可包括第三反射构件和第四反射构件，第三反射构件配置为在第三时段期间将第三虚拟图像反射到第一表面，第四反射构件配置为在第四时段期间将第四虚拟图像反射到第一表面。
第三反射构件可配置为将从第一表面反射的第三虚拟图像反射到第一表面。第四反射构件可配置为将第四虚拟图像从与第一表面相对的第二表面反射到第一表面。
第四虚拟图像可从透镜的第一表面反射并且传播到第二侧表面，并且第四虚拟图像可从第二侧表面反射并且传播到与第一表面相对的第二表面。
光路控制器件可包括第一光路控制器件，该第一光路控制器件具有设置在第一基板上的第一电极、设置在面对第一基板的第二基板上的第二电极、设置在第一电极与第二电极之间的第一液晶层、以及设置在第一液晶层上的第一单折射率层。
第一液晶层与第一单折射率层之间的边界可相对于透镜的厚度方向以第一角度倾斜。
第一液晶层与第一单折射率层之间的边界可具有棱柱体山的形状。
光学设备还可包括偏振器片，该偏振器片设置在第一光路控制器件的第二基板上并且配置为透射在水平方向上振动的光。
当第一驱动电压施加到第一电极并且第二驱动电压施加到第二电极时，第一液晶层的液晶可布置在竖直方向上。当第一驱动电压没有施加到第一电极并且第二驱动电压没有施加到第二电极时，第一液晶层的液晶可布置在水平方向上。
单折射率层的折射率可与第一液晶层的液晶的非寻常折射率相同。
光路控制器件可包括第二光路控制器件，该第二光路控制器件具有设置在第三基板上的第三电极、设置在面对第三基板的第四基板上的第四电极、设置在第三电极与第四电极之间的第二液晶层、以及设置在第二液晶层上的第二单折射率层。
第二液晶层与第二单折射率层之间的边界可相对于透镜的厚度方向以与第一角度不同的第二角度倾斜。
第一液晶层与第一单折射率层之间的边界可具有第一棱柱体山的形状。第二液晶层与第二单折射率层之间的边界可具有第二棱柱体山的形状。第一棱柱体山的节距和第二棱柱体山的节距可不同。
光学设备还可包括设置在显示装置与光路控制器件之间的凸透镜。
根据实施方式的用于解决上述问题的光学设备包括：透镜，包括第一透镜单元、第二透镜单元、以及设置在第一透镜单元与第二透镜单元之间的第三透镜单元；第一显示装置，设置在第一透镜单元的第一侧表面上并且配置为向第一透镜单元的第一侧表面提供虚拟图像；第二显示装置，设置在第二透镜单元的第一侧表面上并且配置为向第二透镜单元的第一侧表面提供虚拟图像；第一光路控制器件，设置在第一透镜单元的第一侧表面与第一显示装置之间，并且配置为选择性地改变第一显示装置的虚拟图像的光路；第二光路控制器件，设置在第二透镜单元的第一侧表面与第二显示装置之间，并且配置为选择性地改变第二显示装置的虚拟图像的光路；以及反射构件，设置在第一透镜单元中。第一透镜单元的反射构件中的一个配置为将第一显示装置的虚拟图像反射并且输出到第一透镜单元的第一表面，并且另一个配置为将第二显示装置的虚拟图像反射并且输出到第一透镜单元的第一表面。
光学设备还可包括设置在第二透镜单元中的反射构件。第二透镜单元的反射构件中的一个可配置为将第二显示装置的虚拟图像反射并且输出到第二透镜单元的第一表面。另一个可配置为将第一显示装置的虚拟图像反射并且输出到第二透镜单元的第一表面。
有益效果
基于根据实施方式的光学设备，用户可观看在第一时段期间显示在显示面板上的第一虚拟图像和在第二时段期间显示在显示面板上的第二虚拟图像通过用户的一只眼睛组合的虚拟图像。因此，用户可在比原始观看的虚拟图像的视场(FOV)更宽的区域中观看虚拟图像IM。相应地，可扩大由用户通过增强现实观看到的虚拟图像IM的视场(FOV)，而不增加光学设备的尺寸。
基于根据实施方式的光学设备，通过控制液晶层的液晶，可输出或折射入射到光路控制器件上的光。换言之，可使用光路控制器件选择性地改变从显示面板输出的光的路径。因此，从第一虚拟图像从其发射的显示面板到第一虚拟图像被提供到的用户的一只眼睛的视网膜的距离以及从第一虚拟图像从其发射的第一显示面板到第一虚拟图像被提供到的用户的一只眼睛的视网膜的可以不同。因此，由用户观看到的第一虚拟图像的深度和第二虚拟图像的深度可以不同。即，用户可观看具有不同深度的多个虚拟图像。
根据本公开的有益效果不限于以上提及的有益效果，并且各种其它有益效果包括在本文中。
附图说明
图1是示出根据一个实施方式的光学设备的立体图。
图2是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
图3示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图4是示出图1的右眼透镜和反射构件的示例的分解立体图。
图5是示出图4的右眼透镜和反射构件的示例的一个侧视图。
图6是示出图1的第一显示装置的示例的平面图。
图7是示出图6的第一显示区域的一部分的剖视图。
图8和图9示出了图2的第一光路控制器件的示例。
图10是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
图11示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图12是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
图13和图14示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图15和图16示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图17是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
图18至图21示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图22至图25示出了图17的第一光路控制器件的示例。
图26是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
图27是示出图26的透镜的一个示例的立体图。
图28至图33示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图34至图39示出了图26的第一光路控制器件的示例。
具体实施方式
参考下面结合附图详细描述的实施方式，本发明的优点和特征以及实现它们的方法将变得显而易见。然而，本发明不限于以下所公开的实施方式，而是将以各种不同的形式来实施，只有这些实施方式使得本发明的公开是完整的，并且本发明所属技术领域中的公知常识其用于充分地告知所有者本发明的范围，并且本发明仅由权利要求书的范围来限定。
提及另一元件或另一层的元件或层“在……上”包括任何介于中间的层或其它元件直接在另一元件或另一层上或在另一元件或另一层中间。相同的附图标记始终表示相同的元件。附图中公开的用于说明实施方式的形状、尺寸、比例、角度、数量等是示例性的，且因此本发明不限于所示出的内容。
尽管第一、第二等用于描述各种元件，但是这些元件一定不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开。因此，在本发明的精神内，下面提到的第一组件理应可以是第二组件。
本发明的各种实施方式的每个特征可部分地或整体地组合或彼此组合，技术上的各种互连和驱动是可能的，并且实施方式中的每个可彼此独立地实现，或者可以以相关联的关系一起实现。
图1是示出根据一个实施方式的光学设备的立体图。图2是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。
参照图1和图2，根据一个实施方式的增强现实提供设备1包括支撑框架20、右眼透镜框架21、左眼透镜框架22、第一镜腿31、第二镜腿32、右眼透镜110、左眼透镜120、第一显示装置210、第二显示装置220、第一凸透镜310、第二凸透镜360、第一光路控制器件510、第二光路控制器件520和反射构件411、412、421和422。
如本文中所使用的术语“上方”、“顶部”和“上表面”是指Z轴方向，并且如本文中所使用的术语“下方”、“底部”和“下表面”是指与Z轴方向相反的方向。此外，如本文中所使用的术语“左”是指与X轴方向相反的方向，如本文中所使用的术语“右”是指X轴方向，如本文中所使用的术语“上”是指Y轴方向，并且如本文中所使用的术语“下”是指与Y轴方向相反的方向。X轴方向可以是右眼透镜110和左眼透镜120中的每个的宽度方向，Y轴方向可以是右眼透镜110和左眼透镜120中的每个的高度方向，以及Z轴方向可以是右眼透镜110和左眼透镜120中的每个的厚度方向。
支撑框架20用于与右眼透镜框架21和左眼透镜框架22协作地支撑右眼透镜110和左眼透镜120。右眼透镜110可被支撑框架20和右眼透镜框架21围绕。左眼透镜120可被支撑框架20和左眼透镜框架22围绕。
支撑框架20可设置在右眼透镜110的上侧表面和左眼透镜120的上侧表面上。支撑框架20可在右眼透镜110的宽度方向(X轴方向)上伸长。
右眼透镜框架21可设置在右眼透镜110的左侧表面、下侧表面和右侧表面上。右眼透镜框架21可联接到支撑框架20。左眼透镜框架22可设置在左眼透镜120的左侧表面、下侧表面和右侧表面上。左眼透镜框架22可联接到支撑框架20。右眼透镜框架21和左眼透镜框架22中的每个都可包括鼻垫。
尽管在图2中示出了支撑框架20、右眼透镜框架21和左眼透镜框架22分离地形成并且联接，但是本公开不限于此。支撑框架20、右眼透镜框架21和左眼透镜框架22可彼此一体地形成。
第一镜腿31可固定到支撑框架20的下侧表面的左端。第二镜腿32可固定到支撑框架20的下侧表面的右端。第一镜腿31和第二镜腿32中的每个可通过诸如螺钉的固定构件固定到支撑框架20。
支撑框架20、右眼透镜框架21、左眼透镜框架22、第一镜腿31和第二镜腿32中的每个可包括塑料、金属、或塑料和金属两者。可省略右眼透镜框架21和左眼透镜框架22。
右眼透镜110和左眼透镜120中的每个可由玻璃或塑料以透明或半透明的方式形成。因此，用户可通过右眼透镜110和左眼透镜120观看真实图像。考虑到用户的视敏度，右眼透镜110和左眼透镜120可具有屈光力。
右眼透镜110和左眼透镜120中的每个可形成为具有作为四边形的第一表面、第二表面和第一侧表面至第四侧表面的六面体。右眼透镜110的作为面向用户的右眼RE的表面的第一表面可以是出射表面，第一显示装置210的光从该出射表面由右眼透镜110的反射构件410发射。右眼透镜110的第二表面可以是右眼透镜110的外表面。左眼透镜120的作为面向用户的左眼LE的表面的第一表面可以是出射表面，第二显示装置220的光从该出射表面由左眼透镜120的反射构件420发射。左眼透镜120的第二表面可以是左眼透镜120的外表面。
右眼透镜110和左眼透镜120中的每个不限于图1和图2中所示的那些，并且可形成为具有以不同于四边形形状的多边形形成的第一表面、第二表面和侧表面的多面体。除了多面体之外，右眼透镜110和左眼透镜120中的每个可形成为其它形状，诸如，圆柱体、椭圆圆柱体、半圆圆柱体、半椭圆圆柱体、变形圆柱体或变形半圆圆柱体。变形圆柱体和变形半圆圆柱体是指具有非恒定直径的圆柱体和半圆圆柱体。
反射构件411和412设置在右眼透镜110中，且反射构件421和422设置在左眼透镜120中。反射构件411、412、421和422中的每个可以是诸如针镜的小镜。反射构件411、412、421和422中的每个可形成为具有比右眼RE或左眼LE的瞳孔小的尺寸。例如，反射构件411、412、421和422中的每个的最大宽度可以是几十微米至几百微米。由于用户的瞳孔聚焦在真实图像上，因此难以识别反射构件411、412、421和422。尽管图1和图2示出了反射构件411、412、421和422中的每个在平面图中具有圆形形状，但是反射构件411、412、421和422中的每个在平面图中可具有不同于圆形形状的椭圆形形状或多边形形状。
右眼透镜110的反射构件411和412可反射显示在第一显示装置210上的图像，并且将该图像提供给用户的右眼RE。左眼透镜120的反射构件421和422可反射显示在第二显示装置220上的图像，并且将该图像提供给用户的左眼LE。
尽管图1和图2示出了八个反射构件411和412设置在右眼透镜110中以及八个反射构件421和422设置在左眼透镜120中，但是设置在右眼透镜110中的反射构件411和412的数量以及设置在左眼透镜120中的反射构件421和422的数量不限于此。
第一光路控制器件510可设置在右眼透镜110的一个侧表面上，且第二光路控制器件520可设置在左眼透镜120的一个侧表面上。例如，如图2中所示，第一光路控制器件510可设置在右眼透镜110的上侧表面上，且第二光路控制器件520可设置在左眼透镜120的上侧表面上。
第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个可选择性地改变入射光的路径。例如，第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个可在不改变入射光的路径的情况下输出入射光。此外，第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个都可改变入射光的路径。
第一凸透镜310可设置在第一光路控制器件510上，且第二凸透镜360可设置在第二光路控制器件520上。第一凸透镜310和第二凸透镜360中的每个可形成为平凸透镜或双凸透镜。
第一显示装置210可设置在第一凸透镜310上，以及第二显示装置220可设置在第二凸透镜360上。第一显示装置210和第二显示装置220中的每个显示用于实现增强现实的虚拟图像。第一显示装置210可包括第一显示面板211、第一电路板212和第一驱动电路213。第二显示装置220可包括第二显示面板221、第二电路板222和第二驱动电路223。
第一显示面板211可设置在第一凸透镜310上。第二显示面板221可设置在第二凸透镜360上。第一显示面板211和第二显示面板221中的每个可以是具有柔性的可以弯曲或屈曲的柔性显示面板。例如，第一显示面板211和第二显示面板221中的每个可以是有机发光显示面板或包括量子点的有机发光显示面板。在本说明书中，将主要描述第一显示面板211和第二显示面板221中的每个都是有机发光显示面板的情况。
第一电路板212可附接到第一显示面板211的一个端部和另一端部。第二电路板222可附接到第二显示面板221的一个端部。第一电路板212和第二电路板222可以是柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板可以弯曲或屈曲。
用于向第一显示装置210和第二显示装置220供应电力的电源单元可嵌入在第一镜腿31和第二镜腿32中的任何一个中。在这种情况下，可附加地设置用于将第一电路板212连接到电源单元的第一电缆和用于将第二电路板222连接到电源单元的第二电缆。当电源单元嵌入在第二镜腿32中时，第一电缆可延伸到第二镜腿32。第一电缆的长度可比第二电缆的长度长。
图3示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
参照图3，第一显示面板211可在第一时段期间显示第一虚拟图像IM1并且在第二时段期间显示第二虚拟图像IM2。第一时段和第二时段可交替布置。例如，第一显示面板211可在奇数帧时段期间显示第一虚拟图像IM1并且在偶数帧时段期间显示第二虚拟图像IM2。
首先，在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1可由第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出。
右眼透镜110的上侧表面可相对于右眼透镜的厚度方向(Z轴方向)以第一角度θ1倾斜。因此，在第一时段期间，由第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出的第一虚拟图像IM1可在右眼透镜110的上侧表面上被折射并且朝向第一反射构件411传播。在第一时段期间，第一虚拟图像IM1可被第一反射构件411反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。因此，第一虚拟图像IM1可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第一时段期间，用户可以一起观看真实图像和第一虚拟图像IM1，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第二，在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2可在光路由第一光路控制器件510改变到第一方向之后输出。当假定第二虚拟图像IM2在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上入射时，第一方向可相对于右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)以第二角度θ2倾斜。
右眼透镜110的上侧表面可相对于右眼透镜的厚度方向(Z轴方向)以第一角度θ1倾斜。此外，第一反射构件411和第二反射构件412可设置在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上而彼此不重叠。因此，在第二时段期间，已经由第一光路控制器件510将光路改变到第一方向的第二虚拟图像IM2可在右眼透镜110的上侧表面上被折射并且在设置有第二反射构件412的方向上传播。在第二时段期间，第二虚拟图像IM2可被第二反射构件412反射并且被发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。因此，第二虚拟图像IM2可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第二时段期间，用户可一起观看真实图像与第二虚拟图像IM2，而不移动在真实图像上设定的焦点。
用户可观看在第一时段期间显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1和在第二时段期间显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2通过右眼RE组合的虚拟图像IM。例如，如图3中所示，当第一虚拟图像IM1是苹果的上部分以及第二虚拟图像IM2是苹果的下部分时，用户可观看苹果的上部分和苹果的下部分组合的一个苹果图像。即，用户可在比原始观看的虚拟图像的视场(FOV)宽的区域中观看虚拟图像IM。因此，可扩大由用户通过增强现实观看到的虚拟图像IM的视场(FOV)，而不增加光学设备的尺寸。
同时，尽管图3示出了右眼透镜110的上侧表面相对于右眼透镜100的厚度方向(Z轴方向)以第一角度θ1倾斜，但本公开不限于此。右眼透镜110的上侧表面可平行于右眼透镜的厚度方向(Z轴方向)，而不相对于右眼透镜的厚度方向(Z轴方向)以第一角度θ1倾斜。然而，当右眼透镜110的上侧表面相对于右眼透镜的厚度方向(Z轴方向)以第一角度θ1倾斜时，与当右眼透镜110的上侧表面平行于厚度方向(Z轴方向)时相比，可进一步扩大虚拟图像IM的视场(FOV)。
类似于图3，用户可观看在第一时段期间显示在第二显示面板221上的第一虚拟图像IM1和在第二时段期间显示在第二显示面板221上的第二虚拟图像IM2通过左眼LE组合的虚拟图像IM。
图4是示出图1的右眼透镜和反射构件的示例的分解立体图。图5是示出图4的右眼透镜和反射构件的示例的一个侧视图。
参照图4和图5，右眼透镜110可包括第一透镜单元111、第二透镜单元112、反射构件基板400以及反射构件411和412。
第一透镜单元111可具有第一倾斜表面IS1、第一表面PS1、第二侧表面SS12和第四侧表面SS14、以及第一侧表面SS11和第三侧表面SS13，其中，第一倾斜表面IS1、第一表面PS1、第二侧表面SS12和第四侧表面SS14具有矩形形状，第一侧表面SS11和第三侧表面SS13具有梯形形状。第一倾斜表面IS1可以是第一透镜单元111的底表面，以及第一表面PS1可以是第一透镜单元111的顶表面。第一透镜单元111的第一侧表面SS11可以是左侧表面，第二侧表面SS12可以是上侧表面，第三侧表面SS13可以是右侧表面，以及第四侧表面SS14可以是下侧表面。第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1、第一表面PS1、第一侧表面SS11、第二侧表面SS12、第三侧表面SS13和第四侧表面SS14可以是平坦表面。
第二透镜单元112可具有第二倾斜表面IS2、第二表面PS2、第二侧表面SS22和第四侧表面SS24、以及第一侧表面SS21和第三侧表面SS23，其中，第二倾斜表面IS2、第二表面PS2、第二侧表面SS22和第四侧表面SS24具有矩形形状，第一侧表面SS21和第三侧表面SS23具有梯形形状。第二倾斜表面IS2可以是第二透镜单元112的顶表面，以及第二表面PS2可以是第二透镜单元112的底表面。第二透镜单元112的第一侧表面SS21可以是左侧表面，第二透镜单元112的第二侧表面SS22可以是上侧表面，第二透镜单元112的第三侧表面SS23可以是右侧表面，以及第二透镜单元112的第四侧表面SS24可以是下侧表面。第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2、第二表面PS2、第一侧表面SS21、第二侧表面SS22、第三侧表面SS23和第四侧表面SS24可以是平坦表面。
第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1可设置成面对第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2。第一倾斜表面IS1相对于第一透镜单元111的第二侧表面SS12的倾斜角θ3可基本上等于第二倾斜表面IS2相对于第二透镜单元112的第四侧表面SS24的倾斜角θ4。第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1可设置成平行于第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2。
反射构件基板400可设置在第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1与第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2之间。反射构件基板400可由玻璃或塑料以透明或半透明的方式形成。例如，反射构件基板400可由超薄玻璃或诸如聚酰亚胺膜的柔性膜形成，其中，超薄玻璃具有0.1mm或更小的厚度。
反射构件410可设置在反射构件基板400的第一表面上。反射构件基板400的第一表面可以是面对第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1的表面。反射构件基板400的与第一表面相对的第二表面可以是面对第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2的表面。
反射构件411和412中的每个都可通过在反射构件基板400的第一表面上沉积具有高反射率的金属(诸如，银(Ag))来形成。反射构件411和412中的每个可具有几微米至几十微米的厚度。第一反射构件411和第二反射构件412可设置在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上而彼此不重叠。
第一粘合层510设置在第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1与反射构件基板400的第一表面之间，以将反射构件基板400的第一表面粘附到第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1。第二粘合层520设置在第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2与反射构件基板400的第二表面之间，以将反射构件基板400的第二表面粘附到第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2。第一粘合层510和第二粘合层520可以是光学透明树脂(OCR)或光学透明粘合剂(OCA)。
第一透镜部分111的折射率可基本上等于第二透镜部分112的折射率。为了最小化第一粘合层510和第二粘合层520引起提供给第一眼镜片110的第一显示装置210的光的折射和反射的影响，可设计成使第一粘合层510的折射率与第一透镜部分111的折射率和第二透镜部分112的折射率匹配。在这种情况下，第一粘合层510的折射率和第二粘合层520的折射率可分别基本上等于第一透镜单元111的折射率和第二透镜单元112的折射率。可选地，第一粘合层510的折射率与第一透镜单元111的折射率之间的差、第一粘合层510的折射率与第二透镜单元112的折射率之间的差、第二粘合层520的折射率与第一透镜单元111的折射率之间的差、以及第二粘合层520的折射率与第二透镜单元112的折射率之间的差可以是0.1或更小。
根据图4和图5中所示的实施方式，其上沉积有反射构件411和412的反射构件基板400使用第一粘合层510附接到右眼透镜110的第一透镜单元111的第一倾斜表面IS1，并且使用第二粘合层520附接到右眼透镜110的第二透镜单元112的第二倾斜表面IS2。因此，可容易地制造右眼透镜110，该右眼透镜110包括相对于右眼透镜110的宽度方向(Z轴方向)在高度方向(Y轴方向)上以第三角度θ3倾斜的反射构件411和412。
由于左眼透镜120的形成可基本上与图4和图5中所示的右眼透镜110的形成相同，将省略对左眼透镜120的详细描述。
图6是示出图1的第一显示装置的示例的平面图。
参照图6，第一显示装置210的第一显示面板211可包括显示区域DA、焊盘区域PA、扫描驱动电路部分SDC和集成驱动电路部分DDC。
显示区域DA可包括数据线DL、扫描线SL和像素PX。如图6中所示，数据线DL可在第一透镜110的宽度方向(X轴方向)上布置，以及扫描线SL可布置在第一透镜110的厚度方向(Z轴方向)上。像素PX可布置在由数据线DL和扫描线SL限定的区中。例如，像素PX可布置在数据线DL和扫描线SL的交叉区中。稍后将参考图7给出对显示区域DA的像素PX的详细描述。
焊盘区域PA包括连接到集成驱动电路部分DDC的路由线RL和连接到路由线RL的焊盘DP。焊盘DP可电连接到第一电路板212。第一电路板212可使用各向异性导电膜附接到焊盘DP上。
扫描驱动电路部分SDC可设置在显示区域DA的第一侧上。扫描驱动电路部分SDC可与显示区域DA的长侧相邻设置。扫描驱动电路部分SDC连接到显示区域DA的扫描线SL。扫描驱动电路部分SDC可从集成驱动电路部分DDC接收扫描控制信号，根据扫描控制信号生成扫描信号，并且顺序地将扫描信号施加到扫描线SL。
扫描驱动电路部分SDC可包括薄膜晶体管作为开关元件。在这种情况下，扫描驱动电路部分SDC的薄膜晶体管可与显示区域DA的像素PX的薄膜晶体管同时形成。
集成驱动电路部分DDC可设置在显示区域DA的第二侧上。集成驱动电路部分DDC可与显示区域DA的短侧相邻设置。集成驱动电路部分DDC可设置在焊盘区域PA中。可选地，集成驱动电路部分DDC可设置在第一电路板212上。集成驱动电路部分DDC可形成为集成电路。
集成驱动电路部分DDC通过路由线RL接收时序信号和视频数据。集成驱动电路部分DDC可根据时序信号生成扫描控制信号，并且将扫描控制信号输出到扫描驱动电路部分SDC。集成驱动电路部分DDC可根据时序信号生成数据控制信号。集成驱动电路部分DDC可根据数据控制信号和视频数据在施加扫描信号的时段期间生成数据电压并且将数据电压施加到数据线DL。
图7是示出图6的第一显示区域的一部分的剖视图。
参照图7，第一显示装置210的显示区域DA可包括基板1100、薄膜晶体管层1230、发光元件层1240和薄膜封装层1300。
薄膜晶体管层1230形成在基板1100上。薄膜晶体管层1230包括薄膜晶体管1235、栅极绝缘膜1236、层间绝缘膜1237、保护膜1238和平坦化膜1239。
在基板1100上可形成有缓冲膜。缓冲膜可形成在基板1100上，以保护薄膜晶体管1235和发光元件免受湿气渗透通过易受湿气渗透的基板1100的影响。缓冲膜可包括交替堆叠的多个无机膜。例如，缓冲膜可由氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层和氮氧化硅(SiON)层中的一个或多个无机层交替堆的多层形成。可省略缓冲膜。
薄膜晶体管1235形成在缓冲膜上。薄膜晶体管1235中的每个包括有源层1231、栅电极1232、源电极1233和漏电极1234。尽管图7示例性地示出了薄膜晶体管1235中的每个配置为其中栅电极1232位于有源层1231的顶部上的顶栅型，但是应当注意，本公开不限于此。即，薄膜晶体管1235中的每个可配置为其中栅电极1232位于有源层1231下方的底栅型，或者其中栅电极1232位于有源层1231上和有源层1231下方的双栅型。
有源层1231形成在缓冲膜上。有源层1231可由硅基半导体材料或氧化物基半导体材料形成。在缓冲膜与有源层1231之间可形成有用于遮挡入射到有源层1231上的外部光的遮光层。
栅极绝缘膜1236可形成在有源层1231上。栅极绝缘膜1216可由诸如氧化硅(SiOx)层和氮化硅(SiNx)层或其多层的无机层形成。
栅电极1232和栅极线可形成在栅极绝缘膜1216上。栅电极1232和栅极线可形成为由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的任一种或其合金制成的单层或多层。
层间绝缘膜1237可形成在栅电极1232和栅极线上。层间绝缘膜1237可由诸如氧化硅(SiOx)层和氮化硅(SiNx)层或其多层的无机层形成。
源电极1233、漏电极1234和数据线可形成在层间绝缘膜1237上。源电极1233和漏电极1234中的每个可经由穿过栅极绝缘膜1236和层间绝缘膜1237的接触孔连接到有源层1231。源电极1233、漏电极1234和数据线可形成为由钼(Mo)、铝(Al)、铬(Cr)、金(Au)、钛(Ti)、镍(Ni)、钕(Nd)和铜(Cu)中的任一种或其合金制成的单层或多层。
用于使薄膜晶体管1235绝缘的保护膜1238可形成在源电极1233、漏电极1234和数据线上。保护膜1238可由诸如氧化硅(SiOx)层和氮化硅(SiNx)层或其多层的无机层形成。
平坦化膜1239可形成在保护膜1238上，以平坦化由于薄膜晶体管1235引起的台阶。平坦化膜1239可由诸如丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等的有机膜形成。
发光元件层1240形成在薄膜晶体管层1230上。发光元件层1240包括发光元件和像素限定层1244。
发光元件和像素限定层1244形成在平坦化膜1239上。发光元件可以是有机发光元件。在这种情况下，发光元件可包括阳极电极1241、发光层1242和阴极电极1243。
阳极电极1241可形成在平坦化膜1239上。阳极电极1241可经由穿过保护膜1238和平坦化膜1239的接触孔连接到薄膜晶体管1235的源电极1233。
像素限定层1244可形成为覆盖平坦化膜1239上的阳极电极1241的边缘，以分隔像素。即，像素限定层1244用作用于限定像素的像素限定层。像素中的每个表示阳极电极1241、发光层1242和阴极电极1243依次堆叠并且来自阳极电极1241的空穴和来自阴极电极1243的电子在发光层1242中彼此复合以发射光的区。
发光层1242形成在阳极电极1241和像素限定层1244上。发光层1242可以是有机发光层。发光层1242可发射红光、绿光和蓝光中的一种。红光的峰值波长范围可以是约620nm至750nm，以及绿光的峰值波长范围可以是约495nm至570nm。此外，蓝光的峰值波长范围可以是约450nm至495nm。可选地，发光层1242可以是发射白光的白发光层。在这种情况下，发光层230可具有红发光层、绿发光层和蓝发光层堆叠的结构，并且可以是针对像素PX1共同形成的公共层。在这种情况下，显示装置200还可包括用于显示红色、绿色或蓝色的单独的滤色器。
发光层1242可包括空穴传输层、发光层和电子传输层。此外，发光层1242可形成为两个或更多个堆叠的串联结构，在这种情况下，在堆叠之间可形成有电荷产生层。
阴极电极1243形成在发光层1242上。阴极电极1243可形成为覆盖发光层1242。阴极电极1243可以是针对像素PX共同形成的公共层。
在发光元件层1240通过向上发射光的顶部发射方法形成的情况下，阳极电极1241可由具有高反射率的金属材料形成，以具有铝和钛的堆叠结构(Ti/Al/Ti)、铝和ITO的堆叠结构(ITO/Al/ITO)、APC合金以及APC合金和ITO的堆叠结构(ITO/APC/ITO)。APC合金是银(Ag)、钯(Pd)和铜(Cu)的合金。此外，阴极电极1243可由诸如ITO或IZO的透明导电材料(TCO)或诸如镁(Mg)、银(Ag)或镁(Mg)和银(Ag)的合金的半透射导电材料形成。在阴极电极1243由半透射导电材料形成的情况下，发光效率可由于微腔效应而提高。
在通过向下发射光的底部发射方法形成发光元件层1240的情况下，阳极电极1241可由诸如ITO或IZO的透明导电材料(TCO)或诸如镁(Mg)、银(Ag)或镁(Mg)和银(Ag)的合金的半透射导电材料形成。第二电极1243可由具有高反射率的金属材料形成，诸如铝(Al)和钛(Ti)的堆叠结构(Ti/Al/Ti)、Al和ITO的堆叠结构(ITO/Al/ITO)、APC合金、APC合金和ITO的堆叠结构(ITO/APC/ITO)等。在阳极电极1241由半透射导电材料形成的情况下，发光元件层304的发射效率可由于微腔效应而提高。
薄膜封装层1300形成在发光元件层1240上。薄膜封装层1300防止氧气或湿气透过发光层1242和阴极电极1243。为此，薄膜封装层1300可包括至少一个无机膜。无机层可由氮化硅、氮化铝、氮化锆、氮化钛、氮化铪、氮化钽、氧化硅、氧化铝或氧化钛形成。此外，薄膜封装层1300还可包括至少一个有机膜。有机膜可形成为具有足以防止粒子渗透薄膜封装层1300并且被注入到发光层1242和阴极电极1243中的厚度。有机层可包括环氧树脂、丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯中的任一种。代替薄膜封装层1300，在发光元件层1240上可设置有封装基板。
图8和图9示出了图1的第一光路控制器件的示例。
参照图8和图9，第一光路控制器件510可包括具有第一基板511、第二基板512、第一电极513、第二电极514、第一对准层515、第一液晶层517、第一单折射率层518和偏振膜516的第一光路控制器件1510。
第一基板511和第二基板512可由玻璃或塑料以透明方式形成。例如，第一基板511和第二基板512可由具有0.1mm或更小的厚度的超薄玻璃、或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或聚酰亚胺膜的柔性膜形成。
第一电极513可形成在第一基板511的面对第二基板512的一个表面上，以及第二电极514可形成在第二基板512的面对第一基板511的一个表面上。第一驱动电压可施加到第一电极513，以及第二驱动电压可施加到第二电极514。第一驱动电压和第二驱动电压可作为AC电压施加。第一电极513和第二电极514可由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明金属材料形成。
第一液晶层517可设置在第一电极513与第二电极514之间，并且可包括液晶517a。当第一驱动电压被施加到第一电极513并且第二驱动电压被施加到第二电极514时，竖直电场可被施加到第一液晶层517的液晶517a。当没有形成竖直电场时，第一液晶层517的液晶517a可通过第一对准层515布置在水平方向(Z轴方向或X轴方向)上。
尽管在图8和图9中仅示出了设置在第一液晶层517下方的第一对准层515，但是在第一液晶层517上方可设置有另外的对准层。在这种情况下，在第一液晶层517与第一单折射率层518之间可设置有另外的对准层。
第一单折射率层518可由玻璃或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的塑料以透明方式形成。第一单折射率层518的折射率可基本上等于第一液晶层517的液晶517a的寻常折射率no。
如图8中所示，第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界可形成为棱柱体山的形式。即，第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界可具有三角形形状。尽管图8和图9示出了第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界具有直角三角形形状，但本公开不限于此。第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界可相对于水平方向(Z轴方向)以第五角度θ5倾斜。
偏振膜516可设置在第二基板512上。偏振膜516可包括相位延迟膜，诸如线性偏振器片和四分之一波(λ/4)片。在这种情况下，线性偏振器片可设置在第二基板512上，且相位延迟膜可设置在线性偏振器片上。相应地，偏振膜516允许第一显示面板211的在水平方向上振动的光L
Figure BDA0003495117990000191
传播到第二基板512。此外，可防止来自第二基板512的光通过偏振膜516，被第一显示面板211反射，以及通过偏振膜516输出。
尽管图8和图9示出了偏振膜516设置在第二基板512上，但是本公开不限于此。偏振膜516可设置在第一凸透镜310与第一显示面板211之间。
如图8中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000192
入射时，第一液晶层517的液晶517a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000193
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。
如图9中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000194
入射时，第一液晶层517的液晶517a可具有非寻常折射率ne。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000195
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处被折射。即，第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000196
的路径可被改变。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上传播的光L
Figure BDA0003495117990000197
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第二角度θ2被折射。
根据图8和图9中所示的实施方式，通过控制第一液晶层517的液晶517a，可输出或折射入射到第一光路控制器件510上的光。即，从第一显示面板211输出的光的路径可通过第一光路控制器件510选择性地改变。
同时，由于第二光路控制器件520可与第一光路控制器件510基本上相同，因此将省略对第二光路控制器件520的描述。
图10是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。图11示出了使用根据一个实施方式的光学设备提供增强现实的方法的示例。
图10和图11中所示的实施方式与图2和图3中所示的实施方式的不同之处在于，光学设备1还包括第三凸透镜330、第四凸透镜380、第一光路调节单元320和第二光路调节单元370。在图10和图11中，将主要描述与图2和图3中所示实施方式的不同之处。
参照图10和图11，第一光路调节单元320可设置在第一凸透镜310上，以及第二光路调节单元370可设置在第二凸透镜360上。第一光路调节单元320和第二光路调节单元370中的每个可以是具有多边形顶表面和多边形底表面的多面体。尽管图10示出了第一光路调节单元320和第二光路调节单元370中的每个是具有七面体的形状的五棱镜，其中，七面体具有五边形的顶表面和底表面，但是本公开不限于此。
第三凸透镜330可设置在第一光路调节单元320的一个侧表面上，以及第四凸透镜380可设置在第二光路调节单元370的一个侧表面上。例如，如图10中所示，第三凸透镜330可在右眼透镜110的厚度方向(Z轴方向)上设置在第一光路调节单元320的一个侧表面上。第四凸透镜380可在左眼透镜120的厚度方向(Z轴方向)上设置在第二光路调节单元370的一个侧表面上。相反，第一凸透镜310可在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上设置在第一光路调节单元320的另一侧表面上。第二凸透镜360可在左眼透镜120的高度方向(Y轴方向)上设置在第二光路调节单元370的另一侧表面上。第三凸透镜330和第四凸透镜380中的每个可形成为平凸透镜或双凸透镜。
如图11中所示，当第一光路调节单元320形成为五棱镜时，第一光路调节单元320可具有第一侧表面S1至第五侧表面S5。第一凸透镜310可设置在第一光路调节单元320的第一侧表面S1上，以及第三凸透镜330可设置在第一光路调节单元320的第二侧表面S2上。第一光路调节单元320的第一侧表面S1与第二侧表面S2之间的角度可以是直角。第一光路调节单元320的第三侧表面S3可以是与第一侧表面S1共享一侧的侧表面，第一光路调节单元320的第四侧表面S4可以是与第三侧表面S3共享一侧的侧表面，第一光路调节单元320的第五侧表面S5可以是与第二侧表面S2共享一侧的侧表面。
显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1或第二虚拟图像IM2由第二凸透镜330聚焦并且入射到第一光路调节单元320上。显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1或第二虚拟图像IM2可被第一光路调节单元320的侧表面中的至少两个侧表面反射。由于第一光路调节单元320，可增加显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1或第二虚拟图像IM2的光路。例如，如图3中所示，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1或第二虚拟图像IM2可入射到第一光路调节单元320的第二侧表面S2上，被第一光路调节单元320的第三侧表面S3反射，被第一光路调节单元320的第五侧表面S5反射，并且发射到第一光路调节单元320的第一侧表面S1。然后，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1或第二虚拟图像IM2可被第一凸透镜310聚焦并且入射到右眼透镜110的一个侧表面(例如，上侧表面)上。
图12是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。图13和图14示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。图13示出了在第一时段期间由用户观看到的第一虚拟图像IM1，以及图14示出了在第二时段期间由用户观看到的第二虚拟图像IM2。
图12至图14中所示的实施方式与图2和图3中所示的实施方式的不同之处在于，第一虚拟图像IM1的深度D1与第二虚拟图像IM2的深度D2不同。
参照图12至图14，第一显示面板211可在第一时段期间显示第一虚拟图像IM1，并且在第二时段期间显示第二虚拟图像IM2。第一时段和第二时段可交替布置。例如，第一显示面板211可在奇数帧时段期间显示第一虚拟图像IM1且在偶数帧时段期间显示第二虚拟图像IM2。第一虚拟图像IM1和第二虚拟图像IM2可彼此不同或者可以是相同的。
首先，在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1可通过第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出。
在第一时段期间，通过第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出的第一虚拟图像IM1可入射到右眼透镜110的上侧表面上并且传播到第一反射构件411。在第一时段期间，第一虚拟图像IM1可被第一反射构件411反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第一虚拟图像IM1可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第一时段期间，用户可一起观看第一虚拟图像IM1与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第二，在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2可在光路通过第一光路控制器件510改变到第一方向之后输出。当假定第二虚拟图像IM2在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上入射时，第一方向可相对于右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)以第七角度θ7倾斜。
在第二时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第一方向的第二虚拟图像IM2可入射到右眼透镜110的上侧表面上并且传播到右眼透镜110的出射表面。第二虚拟图像IM2可被右眼透镜110的出射表面全反射并且传播到右眼透镜110的下侧表面。第二虚拟图像IM2可被设置在右眼透镜110的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到第二反射构件411。在第二时段期间，第二虚拟图像IM2可被第二反射构件412反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第二虚拟图像IM2可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第二时段期间，用户可一起观看第二虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第一虚拟图像IM1从其发射的第一显示面板211到第一虚拟图像IM1被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。相应地，由用户观看的第二虚拟图像IM2的深度D2可大于第一虚拟图像IM1的深度D1。即，用户可观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。例如，如图13和图14中所示，当第一虚拟图像IM1和第二虚拟图像IM2两者都是苹果时，用户可观看在第一深度D1观看到的苹果图像IM1和在第二深度D2观看到的苹果图像IM2。
同时，为了增加第一显示面板211与用户的右眼RE之间的光路，如图10和图11中所示，第一光路调节单元320和第三凸透镜330可附加地设置在第一显示面板211与第一凸透镜310之间。
与图12至图14类似，用户可通过左眼LE观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。
图15和图16示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。图15示出了在第一时段期间由用户观看到的第一虚拟图像IM1的光路，以及图16示出了在第二时段期间由用户观看到的第二虚拟图像IM2的光路。
图15和图16中所示的实施方式与图13和图14中所示的实施方式的不同之处在于，第二虚拟图像IM2在第二时段期间被设置在右眼透镜110的右侧表面上的第二反射片620或设置在右眼透镜110的左侧表面上的第三反射片630反射，而不被右眼透镜110的出射表面全反射。
参照图12、图15和图16，在第二时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第一方向的第二虚拟图像IM2可入射到右眼透镜110的上侧表面上并且传播到右眼透镜110的右侧表面或左侧表面。当假定第二虚拟图像IM2在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上入射时，第一方向可相对于右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)以第七'角度θ7'倾斜。
第二虚拟图像IM2可被设置在右眼透镜110的右侧表面上的第二反射片620或设置在右眼透镜110的左侧表面上的第三反射片630反射，并且传播到右眼透镜110的下侧表面。第二虚拟图像IM2可被设置在右眼透镜110的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到第二反射构件411。在第二时段期间，第二虚拟图像IM2可被第二反射构件412反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第二虚拟图像IM2可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第二时段期间，用户可一起观看第二虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第一虚拟图像IM1从其发射的第一显示面板211到第一虚拟图像IM1被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。因此，由用户观看到的第二虚拟图像IM2的深度D2可大于第一虚拟图像IM1的深度D1。即，用户可观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。
同时，为了增加第一显示面板211与用户的右眼RE之间的光路，如图10和图11中所示，第一光路调节单元320和第三凸透镜330可附加地设置在第一显示面板211与第一凸透镜310之间。
与图15和图16类似，用户可通过左眼LE观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。
图17是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。图18至图21示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
图17至图21中所示的实施方式与图12至图15中所示的实施方式的不同之处在于，除了第一显示面板211的第一虚拟图像IM1和第二虚拟图像IM2之外，用户还可观看第三虚拟图像IM3和第四虚拟图像IM4。
参照图17至图21，第一显示面板211可在第一时段期间显示第一虚拟图像IM1，在第二时段期间显示第二虚拟图像IM2，在第三时段期间显示第三虚拟图像IM3，以及在第四时段期间显示第四虚拟图像IM4。第一时段、第二时段、第三时段和第四时段可重复地布置。第一虚拟图像IM1、第二虚拟图像IM2、第三虚拟图像IM3和第四虚拟图像IM4可彼此不同或者可以相同。
在第一时段期间第一显示面板211的第一虚拟图像IM1的光路和在第二时段期间第一显示面板211的第二虚拟图像IM2的光路可基本上与结合图12至图15描述的那些相同。因此，将省略对在第一时段期间第一显示面板211的第一虚拟图像IM1的光路以及在第二时段期间第一显示面板211的第二虚拟图像IM2的光路的描述。
在第三时段期间，显示在第一显示面板211上的第三虚拟图像IM3被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第三时段期间，显示在第一显示面板211上的第三虚拟图像IM3可在光路通过第一光路控制器件510改变到第二方向之后输出。当假定第二虚拟图像IM2在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上入射时，第二方向可相对于右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)以第八角度θ8倾斜。第八角度θ8可大于第七角度θ7。
在第三时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第二方向的第三虚拟图像IM3可入射到右眼透镜110的上侧表面上并且传播到右眼透镜110的出射表面。第三虚拟图像IM3可被右眼透镜110的出射表面全反射并且传播到右眼透镜110的下侧表面。第三虚拟图像IM3可被设置在右眼透镜110的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到右眼透镜110的与出射表面相对的表面。第三虚拟图像IM3可被右眼透镜110的与出射表面相对的表面全反射并且传播到第三反射构件413。在第三时段期间，第三虚拟图像IM3可被第三反射构件413反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第三虚拟图像IM3可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第三时段期间，用户可一起观看第三虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
在第四时段期间，显示在第一显示面板211上的第四虚拟图像IM4被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第四时段期间，显示在第一显示面板211上的第四虚拟图像IM4可在光路通过第一光路控制器件510改变到第三方向之后输出。当假定第四虚拟图像IM4在右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)上入射时，第三方向可相对于右眼透镜110的高度方向(Y轴方向)以第九角度θ9倾斜。第九角度θ9可大于第八角度θ9。
在第四时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第三方向的第四虚拟图像IM4可入射到右眼透镜110的上侧表面上并且传播到右眼透镜110的出射表面。第四虚拟图像IM4可被右眼透镜110的出射表面全反射并且传播到第四反射构件414。在第四时段期间，第四虚拟图像IM4可被第四反射构件414反射并且发射到右眼透镜110的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第四虚拟图像IM4可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第四时段期间，用户可一起观看第二虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第一虚拟图像IM1从其发射的第一显示面板211到第一虚拟图像IM1被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第三虚拟图像IM3从其发射的第一显示面板211到第三虚拟图像IM3被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第四虚拟图像IM4从其发射的第一显示面板211到第四虚拟图像IM4被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第四虚拟图像IM4从其发射的第一显示面板211到第四虚拟图像IM4被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第一虚拟图像IM1从其发射的第一显示面板211到第一虚拟图像IM1被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。
相应地，由用户观看到的第三虚拟图像IM3的深度D3可以是最大的，第二虚拟图像IM2的深度D2可以是第二最大的，第四虚拟图像IM4的深度D4可以是第三最大的，并且第一虚拟图像IM1的深度D1可以是最小的。即，用户可观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。
同时，为了增加第一显示面板211与用户的右眼RE之间的光路，如图10和图11中所示，第一光路调节单元320和第三凸透镜330可附加地设置在第一显示面板211与第一凸透镜310之间。
与图18至图21类似，用户可通过左眼LE观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1和IM2。
同时，尽管图17至图21仅示出了一个第一反射构件411、一个第二反射构件412、一个第三反射构件413和一个第四反射构件414，但是本公开不限于此。第一虚拟图像IM1可由多个第一反射构件411反射并且发射到右眼透镜110的出射表面。第二虚拟图像IM2可由多个第二反射构件412反射并且发射到右眼透镜110的出射表面。第三虚拟图像IM3可由多个第三反射构件413反射并且发射到右眼透镜110的出射表面。第四虚拟图像IM4可由多个第四反射构件414反射并且发射到右眼透镜110的出射表面。
图22至图25示出了图17的第一光路控制器件的示例。
图22至图25中所示的实施方式与图8和图9中所示的实施方式的不同之处在于，第一光路控制器件510还包括第二光路控制器件1520。在图22至图25中，将主要描述与图8和图9中所示实施方式的不同之处。
参照图22至图25，第二光路控制器件1520可包括第三基板521、第四基板522、第三电极523、第四电极524、第二对准层525、第二液晶层527和第二单折射率层528。第二光路控制器件1520的第三基板521、第四基板522、第三电极523、第四电极524、第二对准层525、第二液晶层527和第二单折射率层528类似于图8和图9中所示的第一光路控制器件1510的第一基板511、第二基板512、第一电极513、第二电极514、第一对准层515、第一液晶层517和第一单折射率层518。因此，将主要描述图22至图25中所示的第二光路控制器件1520与图8至图9中所示的第一光路控制器件1510之间的差异。
如图22至图25中所示，第二液晶层527与第二单折射率层528之间的边界可形成为棱柱体山的形式。第二液晶层527与第二单折射率层528之间的边界可相对于水平方向(Z轴方向)以第六角度θ6倾斜。第六角度θ6可大于第五角度θ5。相应地，第一显示面板211的光L
Figure BDA0003495117990000271
在第二液晶层527与第二单折射率层528之间的边界处折射的角度可大于第一显示面板211的光L
Figure BDA0003495117990000272
在第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界处折射的角度。此外，由第二液晶层527与第二单折射率层528之间的边界形成的棱柱体山的节距pit2可小于由第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界形成的棱柱体山的节距pit1。
如图22中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000273
入射，第一液晶层517的液晶517a和第二液晶层527的液晶527a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000274
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000275
可在第二单折射率层528与第二液晶层527之间的边界处不被折射的情况下输出。
如图23中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在水平方向(Z轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000281
入射，第一液晶层517的液晶517a可具有非寻常折射率ne，以及第二液晶层527的液晶527a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可不同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000282
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000283
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处不被折射的情况下输出。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000284
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000285
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第七角度θ7被折射。
如图24中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000286
入射，第一液晶层517的液晶517a可具有寻常折射率no，并且第二液晶层527的液晶527a可具有非寻常折射率ne。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可彼此不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000287
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000288
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处被折射。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000289
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA00034951179900002810
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第八角度θ8被折射。
如图25中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在水平方向(Z轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA00034951179900002811
入射，第一液晶层517的液晶517a可具有寻常折射率no，以及第二液晶层527的液晶527a可具有非寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可不同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可彼此不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000291
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000292
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处被折射。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000293
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000294
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第九角度θ9被折射。
根据图22至图25中所示的实施方式，通过控制第一液晶层517的液晶517a和第二液晶层527的液晶527a，可在将入射到第一光路控制器件510上的光选择性地改变为四个方向中的任一个之后将其输出。即，从第一显示面板211输出的光的路径可由第一光路控制器件510选择性地改变。
图26是示出根据一个实施方式的光学设备的分解立体图。图27是示出图26的透镜的一个示例的立体图。
参照图26和图27，根据一个实施方式的增强现实提供设备10包括透镜100、第一显示装置210、第二显示装置220、第一光路控制器件510、第二光路控制器件520、第一凸透镜310、第二凸透镜360和反射构件411、412、413、414、415、416、421、422、423、424、425和426。
透镜100可由玻璃或塑料以透明或半透明的方式形成。因此，用户可通过透镜100观看真实图像。考虑到用户的视敏度，透镜100可具有预定的屈光力。
如图27中所示，透镜100可包括第一透镜单元101、第二透镜单元102和设置在第一透镜单元101与第二透镜单元102之间的第三透镜单元103。第一透镜单元101可形成为六面体，该六面体具有四边形的出射表面SF11、与出射表面相对的表面SF12、以及四个侧表面SIF11至SIF14。第二透镜单元102可形成为六面体，该六面体具有四边形的出射表面SF21、与出射表面相对的表面SF22、以及四个侧表面SIF21至SIF24。第三透镜单元103可形成为六面体，该六面体具有四边形的第一表面SF31、第二表面SF32和四个侧表面SIF31至SIF34。
第一透镜单元101的上侧表面SIF12可从右侧表面SIF11的一侧延伸，第一透镜单元101的下侧表面SIF13可从与右侧表面SIF11的一侧相对的另一侧延伸，以及第一透镜单元101的左侧表面SIF14可面对右侧表面SIF11。出射表面SF11可以是顶表面，以及与出射表面相对的表面SF12可以是底表面。第一透镜单元101的出射表面SF11(即，用户的右眼RE所在的表面)可以是光通过反射构件411、412、413、414、415和416从其发射的表面，与出射表面相对的表面SF12可以是透镜100的外表面。
第二透镜单元102的上侧表面SIF22可从左侧表面SIF21的一侧延伸，第二透镜单元102的下侧表面SIF23可从与左侧表面SIF21的一侧相对的另一侧延伸，以及第二透镜单元102的右侧表面SIF24可面对左侧表面SIF21。出射表面SF21可以是顶表面，并且与出射表面相对的表面SF22可以是底表面。出射表面SF21(即，用户的右眼RE所在的表面)可以是光通过反射构件421、422、423、424、425和426从其发射的表面，并且与出射表面相对的表面SF22可以是透镜100的外表面。
第三透镜单元103的右侧表面SIF33可从上侧表面SIF31的一侧延伸，第三透镜单元103的左侧表面SIF34可从与上侧表面SIF31的一侧相对的另一侧延伸，以及第三透镜单元103的下侧表面SIF32可面对上侧表面SIF31。第一表面SF31可以是顶表面，以及第二表面SF32可以是底表面。
第一透镜单元101的左侧表面SIF14和第三透镜单元103的右侧表面SIF33可彼此接触，并且第二透镜单元102的右侧表面SIF24和第三透镜单元103的左侧表面SIF34可彼此接触。
尽管图27示出了透镜100的第一透镜单元101、第二透镜单元102和第三透镜单元103形成为六面体，但是本公开的实施方式不限于此。即，透镜100的第一透镜单元101、第二透镜单元102和第三透镜单元103中的每个可形成为具有多边形的第一表面、第二表面和侧表面的多面体。此外，除了多面体之外，透镜100的第一透镜单元101、第二透镜单元102和第三透镜单元103中的每个可形成为其它形状，诸如圆柱体、椭圆圆柱体、半圆圆柱体、半椭圆圆柱体、变形圆柱体或变形半圆圆柱体。变形圆柱体和变形半圆圆柱体是指具有非恒定直径的圆柱体和半圆圆柱体。
反射构件411、412、413、414、415和416设置在透镜100的第一透镜单元101中。反射构件421、422、423、424、425和426设置在透镜100的第二透镜单元102中。反射构件411、412、413、414、415、416、421、422、423、424、425、和426可基本上与结合图1和图2所述的那些相同。
显示在第一显示装置210上的虚拟图像或显示在第二显示装置220上的虚拟图像可被反射构件411、412、413、414、415和416反射并且提供给用户的右眼RE。显示在第一显示装置210上的虚拟图像或显示在第二显示装置220上的虚拟图像可被反射构件421、422、423、424、425和426反射并且被提供给用户的左眼LE。
第一光路控制器件510可设置在第一透镜单元101的侧表面中的任一个上，并且第二光路控制器件520可设置在第二透镜单元102的侧表面中的任一个上。例如，第一光路控制器件510可设置在第一透镜单元101的上侧表面SIF12上，以及第二光路控制器件520可设置在第二透镜单元102的上侧表面SIF22上。
第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个可选择性地改变入射光的路径。例如，第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个可输出入射光而不改变入射光的路径。此外，第一光路控制器件510和第二光路控制器件520中的每个可改变入射光的路径。
第一凸透镜310可设置在第一光路控制器件510上，以及第二凸透镜360可设置在第二光路控制器件520上。第一凸透镜310和第二凸透镜360中的每个可形成为平凸透镜或双凸透镜。
第一显示装置210可设置在第一凸透镜310上，以及第二显示装置220可设置在第二凸透镜360上。第一显示装置210和第二显示装置220可基本上与结合图1和图2描述的第一显示装置210和第二显示装置220相同。
图28至图33示出了根据一个实施方式的使用光学设备提供增强现实的方法的示例。
参照图28至图33，第一显示面板211可在第一时段期间显示第一虚拟图像IM1，在第二时段期间显示第二虚拟图像IM2，以及在第三时段期间显示第三虚拟图像IM3。第一显示面板211可在第四时段期间显示第四虚拟图像IM4，在第五时段期间显示第五虚拟图像IM5，以及在第六时段期间显示第六虚拟图像IM6。第一时段、第二时段、第三时段、第四时段、第五时段和第六时段可重复地布置。第一虚拟图像IM1、第二虚拟图像IM2、第三虚拟图像IM3、第四虚拟图像IM4、第五虚拟图像IM5和第六虚拟图像IM6可彼此不同或者可以相同。
首先，在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第一时段期间，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1可通过第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出。
如图28中所示，在第一时段期间，通过第一光路控制器件510在没有光路改变的情况下输出的第一虚拟图像IM1可入射到第一透镜单元101的上侧表面上并且传播到第一反射构件411。在第一时段期间，第一虚拟图像IM1可被第一反射构件411反射并且发射到第一透镜单元101的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第一虚拟图像IM1可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，用户可在第一时段期间一起观看第一虚拟图像IM1和真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第二，在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM3被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第二时段期间，显示在第一显示面板211上的第二虚拟图像IM2可在光路通过第一光路控制器件510改变到第一方向之后输出。当假定第二虚拟图像IM2在第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)上入射时，第一方向可相对于第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)以第十角度θ10倾斜。
如图29中所示，在第二时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第一方向的第二虚拟图像IM2可入射到第一透镜单元101的上侧表面上并且传播到第一透镜单元101的左侧表面上。第二虚拟图像IM2可被第一透镜单元101的左侧表面全反射并且传播到第一透镜单元101的下侧表面。第二虚拟图像IM2可被设置在第一透镜单元101的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到第二反射构件412。在第二时段期间，第二虚拟图像IM2可被第二反射构件412反射并且发射到第一透镜单元101的设置有用户的右眼RE的出射表面。相应地，第二虚拟图像IM2可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第二时段期间，用户可一起观看第二虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第三，图像由第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第三时段期间，显示在第一显示面板211上的第三虚拟图像IM3可在光路通过第一光路控制器件510改变到第二方向之后输出。当假定第二虚拟图像IM2在第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)上入射时，第二方向可相对于第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)以第十一角度θ11倾斜。第十一角度θ11可大于第十角度θ10。
如图30中所示，在第三时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第二方向的第三虚拟图像IM3可入射到第一透镜单元101的上侧表面上并且传播到第一透镜单元101的左侧表面上。第三虚拟图像IM3可被第一透镜单元101的左侧表面全反射并且传播到第一透镜单元101的下侧表面。第三虚拟图像IM3可被设置在第一透镜单元101的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到第一透镜单元101的右侧表面。第三虚拟图像IM3可被第一透镜单元101的右侧表面全反射并且传播到第三反射构件413。在第三时段期间，第三虚拟图像IM3可被第三反射构件413反射并且发射到第一透镜单元101的设置有用户的右眼RE的出射表面。因此，第三虚拟图像IM3可聚焦在用户的右眼RE的视网膜上。因此，在第三时段期间，用户可一起观看第三虚拟图像IM2与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第四，在第四时段期间，显示在第一显示面板211上的第四虚拟图像IM4被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第四时段期间，显示在第一显示面板211上的第四虚拟图像IM4可在光路通过第一光路控制器件510改变到第三方向之后输出。当假定第四虚拟图像IM4在第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)上入射时，第三方向可相对于第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)以第十二角度θ12倾斜。第十二角度θ12可大于第十一角度θ11。
如图31中所示，在第四时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第三方向的第四虚拟图像IM4可入射到第一透镜单元101的上侧表面上并且传播到第三透镜单元103的下侧表面。第四虚拟图像IM4可被设置在第三透镜单元103的下侧表面上的第四反射片710反射并且传播到第三透镜单元103的上侧表面。第四虚拟图像IM4可被设置在第三透镜单元103的上侧表面上的第五反射片720反射并且传播到第三透镜单元103的下侧表面。第四虚拟图像IM4可被第二透镜单元102的上侧表面全反射并且传播到第二透镜单元102的第四反射构件424。在第四时段期间，第四虚拟图像IM4可被第四反射构件424反射并且发射到第二透镜单元102的设置有用户的左眼LE的出射表面。因此，第四虚拟图像IM4可聚焦在用户的左眼LE的视网膜上。因此，用户可在第四时段期间一起观看第四虚拟图像IM4与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第五，在第五时段期间，显示在第一显示面板211上的第五虚拟图像IM5被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第五时段期间，显示在第一显示面板211上的第五虚拟图像IM5可在光路通过第一光路控制器件510改变到第四方向之后输出。当假定第五虚拟图像IM5在第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)上入射时，第四方向可相对于第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)以第十三角度θ13倾斜。第十三角度θ13可大于第十二角度θ12。
如图32中所示，在第五时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第四方向的第五虚拟图像IM5可入射到第一透镜单元101的上侧表面并且传播到第三透镜单元103的下侧表面。第五虚拟图像IM5可被设置在第三透镜单元103的下侧表面上的第四反射片710反射并且传播到第二透镜单元102的上侧表面。第五虚拟图像IM5可被第二透镜单元102的上侧表面全反射并且传播到第二透镜单元102的左侧表面。第五虚拟图像IM5可被第二透镜单元102的左侧表面全反射并且传播到第二透镜单元102的下侧表面。第五虚拟图像IM5可被设置在第二透镜单元102的下侧表面上的第一反射片610反射并且传播到第二透镜单元102的右侧表面。第五虚拟图像IM5可被第二透镜单元102的右侧表面全反射并且传播到第二透镜单元102的第五反射构件425。在第五时段期间，第五虚拟图像IM5可被第五反射构件425反射并且发射到第二透镜单元102的设置有用户的左眼LE的出射表面。相应地，第五虚拟图像IM5可聚焦在用户的左眼LE的视网膜上。因此，用户在第五时段期间可一起观看第五虚拟图像IM5与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
第六，在第六时段期间，显示在第一显示面板211上的第六虚拟图像IM6被第一凸透镜310聚焦并且入射到第一光路控制器件510上。在第六时段期间，显示在第一显示面板211上的第六虚拟图像IM6可在光路通过第一光路控制器件510改变到第五方向之后输出。当假定第六虚拟图像IM6在第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)上入射时，第五方向可相对于第一透镜单元101的高度方向(Y轴方向)以第十四角度θ14倾斜。第十四角度θ14可大于第十三角度θ13。
如图33中所示，在第六时段期间，光路已经通过第一光路控制器件510改变到第五方向的第六虚拟图像IM6可入射到第一透镜单元101的上侧表面上并且传播到第三透镜单元103的下侧表面上。第六虚拟图像IM6可被设置在第三透镜单元103的下侧表面上的第四反射片710反射并且传播到第二透镜单元102的上侧表面。第六虚拟图像IM6可被第二透镜单元102的上侧表面全反射并且传播到第二透镜单元102的左侧表面。第六虚拟图像IM6可被第二透镜单元102的左侧表面全反射并且传播到第六反射构件426。在第六时段期间，第六虚拟图像IM6可被第六反射构件426反射并且发射到第二透镜单元102的设置有用户的左眼LE的出射表面。相应地，第六虚拟图像IM6可聚焦在用户的左眼LE的视网膜上。因此，在第六时段期间，用户可一起观看第六虚拟图像IM6与真实图像，而不移动在真实图像上设定的焦点。
从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第一虚拟图像IM1从其发射的第一显示面板211到第一虚拟图像IM1被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第三虚拟图像IM3从其发射的第一显示面板211到第三虚拟图像IM3被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离可长于从第二虚拟图像IM2从其发射的第一显示面板211到第二虚拟图像IM2被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第六虚拟图像IM6从其发射的第一显示面板211到第六虚拟图像IM6被提供到的用户的左眼LE的视网膜的距离可长于从第三虚拟图像IM3从其发射的第一显示面板211到第三虚拟图像IM3被提供到的用户的右眼RE的视网膜的距离。此外，从第四虚拟图像IM4从其发射的第一显示面板211到第四虚拟图像IM4被提供到的用户的左眼LE的视网膜的距离可长于从第六虚拟图像IM6从其发射的第一显示面板211到第六虚拟图像IM6被提供到的用户的左眼LE的视网膜的距离。此外，从第五虚拟图像IM5从其发射的第一显示面板211到第五虚拟图像IM5被提供到的用户的左眼LE的视网膜的距离可长于从第四虚拟图像IM4从其发射的第一显示面板211到第四虚拟图像IM4被提供到的用户的左眼LE的视网膜的距离。
因此，由用户观看到的第五虚拟图像IM5的深度可以是最大的，以及第四虚拟图像IM4的深度可以是第二大的。第六虚拟图像IM6可以是第三最大的，以及第三虚拟图像IM3可以是第四最大的。第二虚拟图像IM2的深度可以是第五最大的，以及第一虚拟图像IM1的深度可以是最小的。即，用户可观看具有不同深度的多个虚拟图像IM1、IM2、IM3、IM4、IM5和IM6。
此外，由于显示在第二显示面板221上的第一虚拟图像至第六虚拟图像IM1、IM2、IM3、IM4、IM5和IM6的光路与显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像至第六虚拟图像IM1、IM2、IM3、IM4、IM5和IM6的光路对称，因此将省略对其的描述。
此外，显示在第一显示面板211上的第一虚拟图像IM1、第二虚拟图像IM2、第三虚拟图像IM3可被第一透镜单元101的反射构件411、412和413反射并且提供给用户的右眼RE，而显示在第一显示面板211上的第四虚拟图像IM4、第五虚拟图像IM5和第六虚拟图像IM6可被第二透镜单元102的反射构件424、425和426反射并且提供给用户的左眼LE。此外，显示在第二显示面板221上的第一虚拟图像IM1、第二虚拟图像IM2和第三虚拟图像IM3可被第二透镜单元101的反射构件421、422和423反射并且提供给用户的左眼LE，而显示在第二显示面板221上的第四虚拟图像IM4、第五虚拟图像IM5和第六虚拟图像IM6可被第一透镜单元101的反射构件414、415和416反射并且提供给用户的右眼RE。
同时，为了增加第一显示面板211与用户的右眼RE和左眼LE之间的光路，如图10和图11中所示，第一光路调节单元320和第三凸透镜330可附加地设置在第一显示面板211与第一凸透镜310之间。此外，为了增加第二显示面板221与用户的右眼RE和左眼LE之间的光路，如图10和图11中所示，第二光路调节单元370和第四凸透镜380可附加地设置在第二显示面板221与第二凸透镜360之间。
图34至图40示出了图26的第一光路控制器件的示例。
图34至图40中所示的实施方式与图22至图25中所示的实施方式的不同之处在于，第一光路控制器件510还包括第三光路控制器件1530。在图34至图40中，将主要描述与图22至图25中所示的实施方式的不同之处。
参照图34至图40，第三光路控制器件1530可包括第五基板531、第六基板532、第五电极533、第六电极534、第三对准层535、第三液晶层537和第三单折射率层538。第三光路控制器件1530的第五基板531、第六基板532、第五电极533、第六电极534、第三对准层535、第三液晶层537和第三单折射率层538类似于图22至图25中所述的第二光路控制器件1520的第三基板521、第四基板522、第三电极523、第四电极524、第二对准层525、第二液晶层527和第二单折射率层528。因此，将主要描述图34至图40中所示的第三光路控制器件1530与图22至图25中所示的第二光路控制器件1520之间的差异。
如图34至图39中所示，第三液晶层537与第三单折射率层538之间的边界可形成为棱柱体山的形式。第三液晶层537与第三单折射率层538之间的边界可相对于水平方向(Z轴方向)以第十五角度θ15倾斜。第十五角度θ15可小于第五角度θ5。因此，第一显示面板211的光L
Figure BDA0003495117990000371
在第三液晶层537与第三单折射率层538之间的边界处折射的角度可小于第一显示面板211的光L
Figure BDA0003495117990000372
在第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界处折射的角度。此外，由第三液晶层537与第三单折射率层538之间的边界形成的棱柱体山的节距pit3可大于由第一液晶层517与第一单折射率层518之间的边界形成的棱柱体山的节距pit1。
如图34中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在竖直方向(Y轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000373
入射，第一液晶层517的液晶517a、第二液晶层527的液晶527a和第三液晶层537的液晶537a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000381
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000382
可在第二单折射率层528与第二液晶层527之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000383
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处不被折射的情况下输出。
如图35中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000384
入射，第一液晶层517的液晶517a和第二液晶层527的液晶527a可具有寻常折射率no，并且第三液晶层537的液晶537a可具有非寻常折射率ne。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可彼此不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000385
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000386
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000387
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处被折射。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000388
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000389
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第十角度θ10被折射。
如图36中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在水平方向(Z轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在竖直方向(Y轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000391
入射，第一液晶层517的液晶517a可具有非寻常折射率ne，并且第二液晶层527的液晶527a和第三液晶层537的液晶537a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可不同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000392
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000393
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处不被折射的情况输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000394
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处不被折射的情况下输出。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000395
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000396
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第十一角度θ11被折射。
如图37中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在水平方向(Z轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在竖直方向(Y轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000397
入射，第一液晶层517的液晶517a和第三液晶层537的液晶537a可具有寻常折射率no，第二液晶层527的液晶527a可具有非寻常折射率ne。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可彼此不同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可基本上相同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000398
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000401
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000402
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处不被折射的情况下输出。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000403
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000404
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第十二角度θ12被折射。
如图38中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在水平方向(Z轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在竖直方向(Y轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000405
入射，第一液晶层517的液晶517a和第三液晶层537的液晶537a可具有非寻常折射率ne，以及第二液晶层527的液晶527a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可不同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可基本上相同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可彼此不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000406
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000407
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000408
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处被折射。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000409
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA00034951179900004010
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第十三角度θ13被折射。
如图39中所示，当第一液晶层517的液晶517a布置在竖直方向(Y轴方向)上时，第二液晶层527的液晶527a布置在水平方向(Z轴方向)上，第三液晶层537的液晶537a布置在水平方向(Z轴方向)上，并且第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光(L
Figure BDA00034951179900004011
入射，第二液晶层527的液晶527a和第三液晶层537的液晶537a可具有非寻常折射率ne，并且第一液晶层517的液晶517a可具有寻常折射率no。在这种情况下，第一单折射率层518的折射率和第一液晶层517的液晶517a的折射率可基本上相同。第二单折射率层528的折射率和第二液晶层527的液晶527a的折射率可彼此不同。第三单折射率层538的折射率和第三液晶层537的液晶537a的折射率可彼此不同。因此，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000411
可在第一单折射率层518与第一液晶层517之间的边界处不被折射的情况下输出。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000412
可在第二单折射率层528与第一液晶层527之间的边界处被折射。此外，第一显示面板211的在水平方向(Z轴方向)上振动的光L
Figure BDA0003495117990000413
可在第三单折射率层538与第三液晶层537之间的边界处被折射。换言之，可改变第一显示面板211的入射到第一光路控制器件510上的光L
Figure BDA0003495117990000414
的路径。例如，第一显示面板211的在竖直方向(Y轴方向)上入射的光L
Figure BDA0003495117990000415
可相对于竖直方向(Y轴方向)以第十四角度θ14被折射。
根据图34至图39中所示的实施方式，通过控制第一液晶层517的液晶517a、第二液晶层527的液晶527a和第三液晶层537的液晶537a，可在将入射到第一光路控制器件510上的光的光路选择性地改变为六个方向中的任一个之后输出入射到第一光路控制器件510上的光。换言之，从第一显示面板211输出的光的路径可由第一光路控制器件510选择性地改变。
尽管上文已经参考附图描述了本发明的实施方式，但是，在不改变本发明的技术精神或基本特征的情况下，本发明所属领域的普通技术人员可以以其它特定形式来实现。将能够理解因此，应当理解，以上描述的实施方式在所有方面都是说明性的，而不是限制性的。

Claims (25)

1.一种光学设备，包括：
透镜，包括第一表面和多个侧表面；
显示装置，设置在所述透镜的所述多个侧表面中的第一侧表面上，并且配置为向所述透镜的所述第一侧表面提供光；
光路控制器件，设置在所述透镜的所述第一侧表面与所述显示装置之间，并且配置为选择性地改变所述显示装置的虚拟图像的光路；以及
多个反射构件，设置在所述透镜中并且配置为将所述显示装置的光反射到所述第一表面。
2.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述光路控制器件在第一时段期间在没有光路改变的情况下输出所述显示装置的第一虚拟图像，并且在第二时段期间输出所述显示装置的第二虚拟图像在第一方向上的光路。
3.根据权利要求2所述的光学设备，其中，所述多个反射构件包括：
第一反射构件，配置为在所述第一时段期间将所述第一虚拟图像反射到所述第一表面；以及
第二反射构件，配置为在所述第二时段期间将所述第二虚拟图像反射到所述第一表面。
4.根据权利要求2所述的光学设备，其中，所述第二反射构件配置为将从所述多个侧表面中的第二侧表面反射的所述第二虚拟图像反射到所述第一表面。
5.根据权利要求4所述的光学设备，其中，所述第一侧表面和所述第二侧表面是彼此面对的表面。
6.根据权利要求4所述的光学设备，还包括设置在所述透镜的所述第二侧表面上的第一反射片。
7.根据权利要求4所述的光学设备，其中，所述第二虚拟图像从所述透镜的所述第一表面或与所述第一表面相对的第二表面反射并且传播到所述第二侧表面。
8.根据权利要求4所述的光学设备，其中，所述第二虚拟图像从所述多个侧表面中的第三侧表面反射并且传播到所述第二侧表面。
9.根据权利要求8所述的光学设备，还包括设置在所述透镜的所述第三侧表面上的第二反射片。
10.根据权利要求3所述的光学设备，其中，所述光路控制器件在第三时段期间在第二方向上输出所述显示装置的第三虚拟图像，并且在第四时段期间在第三方向上输出所述显示装置的第四虚拟图像。
11.根据权利要求10所述的光学设备，其中，所述多个反射构件包括：
第三反射构件，配置为在所述第三时段期间将所述第三虚拟图像反射到所述第一表面；以及
第四反射构件，配置为在所述第四时段期间将所述第四虚拟图像反射到所述第一表面。
12.根据权利要求11所述的光学设备，其中，所述第三反射构件配置为将从所述第一表面反射的所述第三虚拟图像反射到所述第一表面，以及
所述第四反射构件，配置为将所述第四虚拟图像从与所述第一表面相对的第二表面反射到所述第一表面。
13.根据权利要求11所述的光学设备，其中，所述第四虚拟图像从所述透镜的所述第一表面反射并且传播到所述第二侧表面，并且所述第四虚拟图像从所述第二侧表面反射并且传播到与所述第一表面相对的第二表面。
14.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述光路控制器件包括第一光路控制器件，所述第一光路控制器件具有设置在所述第一基板上的第一电极、设置在面对所述第一基板的第二基板上的第二电极、设置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一液晶层、以及设置在所述第一液晶层上的第一单折射率层。
15.根据权利要求14所述的光学设备，其中，所述第一液晶层与所述第一单折射率层之间的边界相对于所述透镜的厚度方向以第一角度倾斜。
16.根据权利要求14所述的光学设备，其中，所述第一液晶层与所述第一单折射率层之间的边界具有棱柱体山的形状。
17.根据权利要求14所述的光学设备，还包括偏振器片，所述偏振器片设置在所述第一光路控制器件的所述第二基板上并且配置为透射在水平方向上振动的光。
18.根据权利要求17所述的光学设备，其中，当向所述第一电极施加第一驱动电压并且向所述第二电极施加第二驱动电压时，所述第一液晶层的液晶布置在竖直方向上，以及
当所述第一驱动电压未被施加到所述第一电极以及所述第二驱动电压未被施加到所述第二电极时，所述第一液晶层的所述液晶布置在水平方向上。
19.根据权利要求17所述的光学设备，其中，所述单折射率层的折射率与所述第一液晶层的所述液晶的非寻常折射率相同。
20.根据权利要求14所述的光学设备，其中，所述光路控制器件包括第二光路控制器件，所述第二光路控制器件具有设置在第三基板上的第三电极、设置在面对所述第三基板的第四基板上的第四电极、设置在所述第三电极与所述第四电极之间的第二液晶层、以及设置在所述第二液晶层上的第二单折射率层。
21.根据权利要求20所述的光学设备，其中，所述第二液晶层与所述第二单折射率层之间的边界相对于所述透镜的厚度方向以不同于所述第一角度的第二角度倾斜。
22.根据权利要求20所述的光学设备，其中，所述第一液晶层与所述第一单折射率层之间的边界具有第一棱柱体山的形状，所述第二液晶层与所述第二单折射率层之间的边界具有第二棱柱体山的形状，以及
所述第一棱柱体山的节距和所述第二棱柱体山的节距不同。
23.根据权利要求1所述的光学设备，还包括设置在所述显示装置与所述光路控制器件之间的凸透镜。
24.一种光学设备，包括：
透镜，包括第一透镜单元、第二透镜单元和设置在所述第一透镜单元与所述第二透镜单元之间的第三透镜单元；
第一显示装置，设置在所述第一透镜单元的第一侧表面上，并且配置为向所述第一透镜单元的所述第一侧表面提供虚拟图像；
第二显示装置，设置在所述第二透镜单元的第一侧表面上，并且配置为向所述第二透镜单元的所述第一侧表面提供所述虚拟图像；
第一光路控制器件，设置在所述第一透镜单元的第一侧表面与所述第一显示装置之间，并且配置为选择性地改变所述第一显示装置的所述虚拟图像的光路；
第二光路控制器件，设置在所述第二透镜单元的第一侧表面与所述第二显示装置之间，并且配置为选择性地改变所述第二显示装置的所述虚拟图像的光路；以及
反射构件，设置在所述第一透镜单元中，
其中，所述第一透镜单元的所述反射构件中的一个配置为将所述第一显示装置的所述虚拟图像反射并且输出到所述第一透镜单元的第一表面，并且另一个配置为将所述第二显示装置的所述虚拟图像反射并且输出到所述第一透镜单元的所述第一表面。
25.根据权利要求24所述的光学设备，还包括设置在所述第二透镜单元中的反射构件，
其中，所述第二透镜单元的所述反射构件中的一个配置为将所述第二显示装置的所述虚拟图像反射并且输出到所述第二透镜单元的第一表面，并且另一个配置为将所述第一显示装置的所述虚拟图像反射并且输出到所述第二透镜单元的所述第一表面。
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