CN117434730A - 近眼显示装置及电子设备 - Google Patents

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CN117434730A CN202311582388.6A CN202311582388A CN117434730A CN 117434730 A CN117434730 A CN 117434730A CN 202311582388 A CN202311582388 A CN 202311582388A CN 117434730 A CN117434730 A CN 117434730A
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Abstract

本申请公开了一种近眼显示装置及电子设备，属于显示技术领域，所述近眼显示装置包括第一显示屏、第二显示屏和光学组件；所述光学组件包括偏振分光器、反射件、凹透镜、第一波片和出光镜；所述第一显示屏发出的光线穿过所述偏振分光器后形成第一出射光，所述第一出射光经由所述出光镜射出；所述第二显示屏发出的光线依次穿过所述偏振分光器、所述凹透镜和所述第一波片后经由所述反射件反射形成第一反射光，所述第一反射光依次穿过所述第一波片和所述凹透镜入射至所述偏振分光器，并被所述偏振分光器反射后形成第二出射光，所述第二出射光经由所述出光镜射出。

Description

近眼显示装置及电子设备
技术领域
本申请属于显示技术领域，具体涉及一种近眼显示模组及电子设备。
背景技术
近年来VR(virtual reality，虚拟现实)、AR(Augmented Reality，增强现实)等技术的迅速发展，逐渐满足人们对视觉体验的追求。VR、AR等电子设备通常配备头戴式的近眼显示装置，近眼显示装置能够解放人们的双手，降低对屏幕的依赖，同时能够营造更好的视觉效果。
相关技术中，由于高分辨率的显示面板的价格十分昂贵，从而造成近眼显示装置和电子设备的成本较高。为了提升近眼显示装置的分辨率，同时降低近眼显示装置和电子设备的成本，相关技术中的近眼显示装置包括两个显示屏和一个光学机构。第一块显示屏能够提供宽阔的视场，第二块显示屏能够通过光学机构进行光线分解，从而为中央眼窝区域提供超高分辨率。因此相关技术中的近眼显示装置在提高分辨率的同时也降低了制造成本。
然而，由于第二块显示屏需要通过光学机构的多次反射和折射，因此造成第二显示屏的出射光线的亮度较低。因此为了使得第二块显示屏的出射光线与第一块显示屏的出射光线的亮度接近，需要提高第二块显示屏的光效，因此第二块显示屏需要选用亮度更高的显示屏，这势必会造成第二块显示屏的功耗增大。因此相关技术中的近眼显示装置的功耗较大。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种近眼显示装置及电子设备，能够解决近眼显示装置的功耗较大的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种近眼显示装置，包括第一显示屏、第二显示屏和光学组件；
所述光学组件包括偏振分光器、反射件、凹透镜、第一波片和出光镜；
所述第一显示屏发出的光线穿过所述偏振分光器后形成第一出射光，所述第一出射光经由所述出光镜射出；
所述第二显示屏发出的光线依次穿过所述偏振分光器、所述凹透镜和所述第一波片后经由所述反射件反射形成第一反射光，所述第一反射光依次穿过所述第一波片和所述凹透镜入射至所述偏振分光器，并被所述偏振分光器反射后形成第二出射光，所述第二出射光经由所述出光镜射出。
一种电子设备，包括权利要求上述的近眼显示装置。
在本申请实施例中，第二显示屏发出的光线经由偏振分光器分成两束偏振光，且一束透过，另一束被反射。因此射向凹透镜的光线的理想亮度是第二显示屏发出的光线亮度的二分之一，射向凹透镜的光线两次经过第一波片后其偏振态发生变化，因此能够提高第一反射光的反射效率，从而使得更多的第一反射光被反射，因此增大了第二出射光的亮度。理想状态下，第二显示屏发出的光线经过偏振分光器后形成的偏振态的透射光经过凹透镜、第一波片和反射件后全部转变为反射光，因此第一反射光全部被偏振分光器反射。因此，第二出射光的亮度是第二显示屏发出的光线亮度的二分之一。本申请公开的技术方案能够将第二显示屏的光效提升一倍，故而在第一显示屏和第二显示屏发光亮度相同的情况下，使得第一显示屏形成的第一出射光和第二显示屏形成的第二出射光的亮度接近。因此能够有效降低第二显示屏的功耗，进而使得降低近眼显示装置的功耗。
附图说明
图1是本申请实施例公开的第一种近眼显示装置的结构示意图；
图2是本申请实施例公开的第二种近眼显示装置的结构示意图；
图3是本申请实施例公开的第三种近眼显示装置的结构示意图；
图4是本申请实施例公开的第四种近眼显示装置的结构示意图；
图5至图7是本申请实施例公开的近眼显示装置的部分结构的示意图；
图8至图10是本申请实施例公开的近眼显示装置的部分结构的偏振方向示意图。
附图标记说明：
100-第一显示屏、200-第二显示屏、310-偏振分光器、311-第一侧、312-第二侧、320-反射件、330-第一波片、340-出光镜、350-第一偏振调质件、351-第一线偏振片、352-第二波片、353-第一减反射部、360-第二偏振调质件、361-第二线偏振片、362-第三波片、363-第二减反射部、370-凹透镜、411-第一出射光、412-第二出射光、421-第一反射光、422-第二反射光、423-第三反射光、431-第一偏振光、432-第二偏振光、433-第三偏振光、434-第四偏振光、435-第五偏振光、X-第一方向、Y-第二方向、A-第一夹角、B-第二夹角。
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地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通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。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
相关技术中，近眼显示装置包括两块显示屏和一个光学机构，光学机构包括分光棱镜、反射件、凹透镜和出光镜。具体地，第一块显示屏发出的光线穿过分光棱镜后经由出光镜射出。第二块显示屏发出的光线穿过分光棱镜后经由反射件反射，反射光线再经由分光棱镜二次反射后经由出光镜射出。相关技术中，通过设置第二块显示屏增加近眼显示装置的显示像素，同时第二块显示屏的发光方向上设置有凹透镜，凹透镜能够缩小第二块显示屏的显示区域，此时由于第二块显示屏的显示区域的面积减小，但是像素数量不变，进而使得近眼显示器的像素密度增大，因此进一步提高了近眼显示装置的分辨率。
然而，在此过程中，第一块显示屏发出的光线穿过分光棱镜时，光线经过分光后会有损耗，因此第一块显示屏在出光镜处观测到的理想亮度为原来亮度的二分之一，也就是说，第一块显示屏被分光后的亮度是未被分光时的二分之一。同理，第二块显示屏发出的光线穿过分光棱镜时，光线损耗接近一半，同时再经过反射件以及分光棱镜两次反射后，光线再损耗一半，因此第二块显示屏在出光镜处观测到的理想亮度为原来亮度的四分之一，因此第一块显示屏和第二块显示屏的亮度相差接近一倍，因此第二块显示屏需要选用亮度更高的显示屏，这势必会造成第二块显示屏的功耗增大。因此相关技术中的近眼显示装置的功耗较大。此外，由于两块显示屏的选型不一致也会造成近眼显示装置的图像融合厚度不一致，因此造成显示效果较差。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的近眼显示装置及电子设备进行详细地说明。
请参考图1至图7，本申请实施例公开一种近眼显示装置，所公开的近眼显示装置包括第一显示屏100、第二显示屏200和光学组件。
第一显示屏100和第二显示屏200用于显示视频、图片、文字等相关的显示信息。光学组件用于近眼显示装置中的第一显示屏100和第二显示屏200的光线传递。光学组件包括偏振分光器310、反射件320、凹透镜370、第一波片330和出光镜340。第一显示屏100发出的光线穿过偏振分光器310后形成第一出射光411，第一出射光411经由出光镜340射出。此时，第一显示屏100发出的光线经过偏振分光器310后形成偏振态的透射光和反射光，偏振态的透射光能够穿过偏振分光器310，而偏振态的反射光被偏振分光器310反射，因此上文中的第一出射光411即为偏振态的透射光。这里的偏振分光器310可以为PBS(Polarizing BeamSplitter，偏振分光棱镜)，也可以为光栅、薄膜结构的偏振分光结构。本申请对于偏振分光器310的具体结构不作限制。
第二显示屏200发出的光线穿过偏振分光器310后形成第一偏振光431，第一偏振光431依次穿过凹透镜370和第一波片330后经由反射件320反射形成第一反射光421，第一反射光421依次穿过第一波片330和凹透镜370后入射至偏振分光器310，并被偏振分光器310反射后形成第二出射光412，第二出射光412经由出光镜340射出。此时，第二显示屏200发出的光线经过偏振分光器310后形成偏振态的透射光和反射光，偏振态的透射光能够穿过偏振分光器310。如图1所示，第二显示屏200发出的光线穿过偏振分光器310后形成第一偏振光431，这里的第一偏振光431即为偏振态的透射光。如图5所示，第一偏振光431经由凹透镜370后入射至第一波片330，第一偏振光431经由第一波片330时产生相位延迟而变为右旋/左旋圆偏振光，右旋/左旋圆偏振光经由反射件320反射后变为左旋/右旋圆偏振光，而左旋/右旋圆偏振光再此入射第一波片330后由于相位延迟变从而改变其偏振状态，变为偏振态的反射光。上文中的第一反射光421经过两次变化，第一反射光421线入射第一波片330之前是左旋/右旋圆偏振光，入射第一波片330之后变为偏振态的反射光，此时，偏振态的反射光入射至偏振分光器310，偏振分光器310能够反射偏振态的反射光，因此被反射后的偏振态的反射光作为上述的第二出射光412。
本申请公开的实施例中，第二显示屏200发出的光线经由偏振分光器310分成两束偏振光，且一束透过，另一束被反射。因此射向凹透镜370的光线的理想亮度是第二显示屏200发出的光线亮度的二分之一，射向凹透镜370的光线经过两次第一波片330后其偏振态发生变化，因此能够提高第一反射光421的反射效率，从而使得更多的第一反射光421被反射，因此增大了第二出射光412的亮度。理想状态下，第二显示屏200发出的光线经过偏振分光器310后形成的偏振态的透射光，偏振态的透射光经过凹透镜370、第一波片330和反射件320后全部转变为反射光，因此第一反射光421全部被偏振分光器310反射。因此，第二出射光412的亮度是第二显示屏200发出的光线亮度的二分之
因此，本申请公开的技术方案能够将第二显示屏200的光效提升一倍，故而在第一显示屏100和第二显示屏200发光亮度相同的情况下，使得第一显示屏100形成的第一出射光411和第二显示屏200形成的第二出射光412的亮度接近。因此能够有效降低第二显示屏200的功耗，进而使得降低近眼显示装置的功耗。
此外，在第一显示屏100和第二显示屏200发光亮度相同的情况下，使得第一显示屏100形成的第一出射光411和第二显示屏200形成的第二出射光412的亮度接近。因此能够使得第一显示屏100和第二显示屏200的选型尽可能保持一者，从而使得近眼显示装置的图像融合厚度的显示效果更佳一致，进而进一步提高了近眼显示装置的显示效果。
在一种方案中，透射光的振动方向可以与反射光的振动方向垂直。假设偏振分光器310透过P方向(平行方向)线偏光，反射S方向(垂直方向)线偏光。这里的P方向线偏光和S方向线偏光是指当光线以非垂直角度穿过偏振分光器310时，反射和透射特征均依赖于偏振现象，这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的平面定义的。如果光线的偏振矢量在该平面内，则为P方向线偏光；如果偏振矢量垂直于该平面，则为S方向线偏光。
具体地，第一显示屏100发出的光线经过偏振分光器310分光后，P方向线偏光透射，S方向线偏光被反射，因此上述的第一出射光411可以为P方向线偏光。
当然，偏振分光器310也可以透过S方向线偏光，反射P方向线偏光，此时上述的第一出射光411为S方向偏振光。不论偏振分光器310的透过方向如何，均会分成两个振动方向垂直的偏振光，且一束透过，另一束被反射。因此第一出射光411的理想亮度是第一显示屏100发出的光线亮度的二分之一。这里的理想亮度是一个理论值，实际亮度可能低于理想亮度。
由上文可知，透射光的振动方向与反射光的振动方向垂直，也就是说当第一反射光421的偏振方向与透射光的振动方向相垂直的情况下，能够进一步提高反射效率，因此能够提高第二出射光412的亮度。因此为了进一步提高第二出射光412的亮度，需要提高第一反射光421的反射效率，因此当第二出射光412的偏振方向与第一偏振光431的偏振方向垂直的情况下，也就是说第一反射光421的偏振方向与第一偏振光431的偏振方向垂直，因此第一反射光421线会被偏振分光器310全反射，从而提高了光线的反射效率，从而使得第二出射光412的亮度更接近理想亮度。
假设偏振分光器310透过P方向(平行方向)线偏光，反射S方向(垂直方向)线偏光。第二显示屏200发出的光线被偏振分光器310分成两束振动方向垂直的线偏振光。如图5所示，第二显示屏200发出的光线穿过偏振分光器310后形成第一偏振光431，这里的第一偏振光431可以为P方向线偏光，第一偏振光431经由凹透镜370后入射至第一波片330，第一偏振光431经由第一波片330时产生相位延迟而变为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光经由反射件320反射后变为左旋圆偏振光，而左旋圆偏振光再此入射第一波片330后由于相位延迟变为S方向线偏光。上文中的第一反射光421经过两次变化，第一反射光421入射第一波片330之前是左旋圆偏振光，入射第一波片330之后变为S方向线偏光，此时，S方向线偏光入射至偏振分光器310，偏振分光器310能够反射S方向线偏光，因此被反射后的S方向线偏光作为上述的第二出射光412。
当然，偏振分光器310也可以透过S方向偏振光，反射P方向偏振光。具体的过程为，如图5所示，第一偏振光431可以为S方向线偏光，第一偏振光431透光凹透镜370后入射至第一波片330，经由第一波片330后产生相位延迟而变为左旋圆偏振光，左旋圆偏振光经由反射件320反射后变为右旋圆偏振光，右旋圆偏振光再此入射第一波片330后由于相位延迟变为P方向线偏光。此是，上文中的第一反射光421经过两次变化，第一反射光421入射第一波片330之前是右旋圆偏振光，入射第一波片330之后变为P方向线偏光。P方向线偏光入射至偏振分光器310，偏振分光器310能够反射P方向线偏光，因此被反射后的P方向线偏光作为上述的第二出射光412。
上述实施例中，第一显示屏100的出光面可以朝向第一方向X，第二显示屏200的出光面可以朝向第二方向Y，第一方向X可以与第二方向Y相平行，此时，第一显示屏100和第二显示屏200的出光面与偏振分光器310的不同区域相对应，因此偏振分光器310需要设置的较大，因此使得近眼显示器的体积较大。
基于此，在另一种可选的方案中，第一方向X可以与第二方向Y相交。第一显示屏100、偏振分光器310和出光镜340可以沿第一方向X间隔设置。第二显示屏200、偏振分光器310、凹透镜370、第一波片330和反射件320可以沿第二方向Y间隔设置。偏振分光器310可以具有相背设置的第一侧311和第二侧312；第一显示屏100和第二显示屏200均可以位于第一侧311，凹透镜370和出光镜340均可以位于第二侧312。
此方案中，第一显示屏100的出光面和第二显示屏200的出光面相交，因此第一显示屏100与偏振分光器310相对的区域和第二显示屏200的出光面与偏振分光器310相对于的区域有至少部分相重合，因此能够实现共用，进而使得偏振分光器310的体积较小，因此使得近眼显装置的体积较小。
此外，第一显示屏100、第二显示屏200、偏振分光器310、凹透镜370、第一波片330、反射件320和出光镜340沿着偏振分光器310的周向分布，因此使得近眼显示装置的结构更加紧凑，进而进一步缩小了近眼显示装置的体积。
具体地，第一显示屏100发出的光线由第一侧311射入偏振分光器310，偏振分光器310将第一显示屏100发出的光线分成透射光和反射光，透射光由第二侧312射出，反射光被反射，故而从第一侧311射出。由第二侧312射出的光线即为上文中的第一出射光411。第二显示屏200发出的光线由第一侧311射入偏振分光器310，偏振分光器310将第二显示屏200发出的光线分成透射光和反射光，透射光由第二侧312射出，反射光被反射，故而从第一侧311射出。由于第二侧312射出的光线即为上文中的第一偏振光431。第一偏振光431经过第一波片330转变偏振态后从第二侧312射入偏振分光器310，该光线由偏振态的透射光转变为偏振态的反射光，偏振态的反射光被偏振分光器310反射，从而形成第二出射光412。
在另一种可选的实施例中，第一方向X可以与第二方向Y相垂直。此方案能够使得近眼显示器的结构更加紧凑，进而进一步缩小了近眼显示器的体积。
为了使得出射光线更接近理想状态。在另一种可选的实施例中，第一显示屏100的出光面和偏振分光器310所在的平面之间的夹角为第一夹角A，第一夹角A可以为45°。此方案中，第一显示屏100发出的光线沿45°方向入射偏振分光器310。由于偏振分光器310能够将45°入射的非偏振光分成两束垂直的线偏振光。因此能够提高偏振态的透射光的透过率，从而使得出射光线更接近理想状态，因此进一步提高了近眼显示装置的显示效果。
同理，第二显示屏200的出光面可以与偏振分光器310所在的平面之间的夹角为第二夹角B，第二夹角B可以为45°。此方案与上述方案的效果相同，因此本文不作赘述。
上述实施例中，第一夹角A和第二夹角B均可以为45°，因此第一显示屏100、第二显示屏200和偏振分光器310可以组成一个直角等腰三角形结构。因此第一显示屏100的显示面与第二显示屏200的显示面相垂直。
如图1所示，偏振分光器310的第一侧311具有入射面，上述的第一夹角A可以是第一显示屏100的出光面与入射面之间的夹角。第二夹角B可以是第二显示屏200的出光面与入射面之间的夹角。如图1所示，偏振分光器310为平板结构，此时偏振分光器310的第一侧311的表面和第二侧312的表面相平行。当然，偏振分光器310还可以为棱柱结构，上述的入射面可以为棱柱结构的一个面。对于偏振分光器310的具体形状，本文不作限制。
本申请公开的第一波片330的光程差满足公式：D＝|no-ne|d，no为o光的折射率，ne为e光的折射率，d为第一波片330的厚度。线偏光垂直入射到第一波片330时会被分解为传播速度不同的o光和e光。由于o光和e光在第一波片330中速度不同，因此o光和e光通过第一波片330后产生一定的相位差，故而根据o光和e光的光程差能够得到为它们的相位延迟量。因此可以通过调节第一波片330的厚度从而提升第一反射光421的光线，故而能够进一步使得第二出射光412接近理想光效。
在另一种可选的实施例中，第一波片330的光程差满足公式：|no-ne|d＝(m/2+0.25)λ；其中，m为整数，λ为波长。根据上述公式可知，第一波片330可以为四分之一波片，当入射的线偏光的光矢量与第一波片330的快轴或慢轴成45°角时，通过四分之一波片后得到圆偏振光。或者，四分之一波片可以使圆偏振光或椭圆偏振光变为线偏振光。
此方案能够进一步提高第二出射光412亮度，故而使得第二出射光412更加接近理想光效。
当然，本申请公开的第一波片330不限于上文中的四分之一波片，还可以为四分之三波片；或者第一波片330包括相叠置的四分之一波片和半波片。当然第一波片330还可以为其他结构，本文不作限制。
在另一种可选的实施例中，第一波片330的慢轴与偏振分光器310的透过轴之间的夹角可以大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°；或者，第一波片330的慢轴与偏振分光器310的透过轴之间的夹角可以大于或等于132.5°，且小于或等于137.5°。第一波片330的慢轴方向如图8中C1所示的方向，偏振分光器310的透过轴如图8中C2所示的方向。这里的第一波片330的慢轴与偏振分光器310的透过轴之间可以形成互为补角的第一轴角和第二轴角，第一轴角如图8中D1所示的夹角，第二轴角如图8中D2所示的夹角。第一轴角可以大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°，第二轴角可以大于或等于132.5°，且小于或等于137.5。此方案中，在上述夹角范围内，能够提高偏振态的转化率，从而能够进一步提高第二出射光412的光效，因此使得第二出射光412进一步接近理想状态的光效。
进一步地，第一轴角可以为45°，第二轴角可以为135°。此时，当入射的线偏光的光矢量与第一波片330的慢轴成45°角时，能够进一步提高偏振态的转化率，从而进一步提高第二出射光412的光效。
上述方案中，第二显示屏200和第一显示屏100发出的光线经过偏振分光器310分光时，会产生偏振态的反射光，偏振态的反射光会反射至第二显示屏200的出光面，从而影响第二显示屏200原本的光路，进而容易造成近眼显示装置的显示鬼影现象。鬼影会造成显示画面模糊，因此影响近眼显示装置的显示性能。
基于此，在另一种可选的实施例中，如图2所示，第二显示屏200的出光侧可以设有第一偏振调质件350，第一偏振调质件350可以包括第一线偏振片351。第二显示屏200发出的光线经过第一线偏振片351后可以形成第二偏振光432。第二偏振光432可以依次穿过偏振分光器310、凹透镜370和第一波片330后经由反射件320反射形成上述的第一反射光421。
具体的光路传递过程中，第二显示屏200发出的光线经过第一线偏振片351后形成第二偏振光432，这里的第二偏振光432是第一线偏振片351形成的偏振态透射光，偏振态透射光能够透过偏振分光器310，因此第一偏振光431射入偏振分光器310时偏振态的反射光已经大幅减小，进而能够有效减弱射入偏振态的反射光线对显示画面的影响，因此有效减弱了鬼影的生成。
此外，由于偏振态的反射光和偏振态的透射光之间的偏振方向相垂直，因此即便偏振态的反射光射向第一线偏振片351，其也能够将部分偏振态的反射光截止。截止是指偏振态的反光不能透射第一线偏振片351，从而减弱偏振态的反射光射入至第二显示屏200的出光面。
因此第一线偏振片351不但能够减弱射入偏振分光器310之前的光线的反光，还能够将偏振态的反光进行截止，从而减弱偏振态的反射光在第二显示屏200的出光面处形成反光，进而更有效的消除显示鬼影，从而进一步提高了显示效果。
第一线偏振片351接受到的偏振态的反射光可以包括偏振分光器310对第一显示屏100发出的光线的偏振态的反射光以及对第二显示屏200发出的光线的偏振态的反射光。
进一步地，第一线偏振片351的透过轴的方向可以与偏振分光器310的透过轴的方向相平行。此时，第一线偏振片351和偏振分光器310同时透过P方向线偏光或S方向线偏光。此方案中，第一线偏振片351的透过轴的方向与偏振分光器310的透过轴的方向相平行，第一偏振光431的偏振方向和第二偏振光432的偏振方向相同，因此第二偏振光432和第一偏振光431其实质为同一偏振光，因此使得偏振光线的损耗极小，从而能够进一步提高第二出射光412的光效。
另外，第一线偏振片351的透过轴的方向与偏振分光器310的透过轴的方向相平行，也进一步说明第一线偏振片351的反射轴的方向与偏振分光器310的反射轴的方向也相平行，因此第一线偏振片351对于偏振分光器310的所生产的偏振态的反射光线具有更好的截止作用，从而也进一步减弱了鬼影的产生。
上述实施例中，第二显示屏200的显示画面所产生的鬼影除了偏振态的反射光线外，还会由外界环境光入射到出光面，反射形成鬼影。这里的外界环境光是指由出光镜340入射至近眼显示装置内的光线。或者第一显示屏100和第二显示屏200发出的光经过其他界面反射到出光面，也会反射形成鬼影。这里的其他反射截面可以是近眼显示装置内部的器件反光，该反射光线不是偏振态的。再或者，第一显示屏100和第二显示屏200大角度的发射光经过偏振分光器310也会有部分光反射到出光面,反射形成鬼影。这里的大角度反光也不是偏振态的。上述三种光线在出光面产生的反射光可以直接透射第一线偏振片351，从而产生鬼影。
基于此，在另一种可选的实施例中，第一偏振调质件350还可以包括第二波片352，光线可以依次穿过第一线偏振片351和第二波片352后经由第二显示屏200反射后形成第二反射光422，第二反射光422可以经由第二波片352后形成第三偏振光433，第三偏振光433的偏振方向可以与第一线偏振片351的偏振方向垂直，这里的第一线偏振片351的偏振方向是第一线偏振片351的透过轴的方向。也就是说，第三偏振光433不能透射第一线偏振片351。
具体的光路传递过程中，如图6所示，假设第一线偏振片351的透光轴为P方向，非偏振光线经过第一线偏振片351后变为P方向线偏光。然后经过第二波片352后产生相位延迟而变为右旋圆偏振光，然后在出光面反射改变传播方向后变为左旋圆偏振光，最后再次入射第二波片352后由于相位延迟变为S方向线偏光，此时，第三偏振光433为S方向线偏光，而第一线偏振片351的透光轴为P方向，因此第三偏振光433无法透过第一线偏振片351，故而将入射至出光面的非偏振光线截止，从而避免光线在光路内传递，进而进一步减弱了显示鬼影。
上述的第一线偏振片351的透光轴也可以为S方向，非偏振光线经过第一线偏振片351后变为S方向线偏光。然后经过第二波片352后产生相位延迟而变为左旋圆偏振光，然后在出光面反射改变传播方向后变为右旋圆偏振光，最后再次入射第二波片352后由于相位延迟变为P方向线偏光。
另外，第二显示屏200发出的光线为非偏振光，这里也可以理解为自然光，因此第二显示屏200发出的光线经过第二波片352时，第二波片352不改变其偏振特性，从第二波片352通过第一线偏振片351后变为P方向线偏光，然后射入偏振分光器310。因此本申请中的第二波片352不影响第二显示屏200的光线传递。
本申请公开的第二波片352的光程差满足公式：D＝|no-ne|d2，no为o光的折射率，ne为e光的折射率，d2为第二波片352的厚度。线偏光垂直入射到第二波片352时会被分解为传播速度不同的o光和e光。由于o光和e光在第二波片352中速度不同，因此o光和e光通过第二波片352后产生一定的相位差，故而根据o光和e光的光程差能够得到为它们的相位延迟量。因此可以通过调节第二波片352的厚度从而提升第一偏振调质件350的抗反射效果，进一步减弱显示鬼影。
在另一种可选的实施例中，第二波片352的光程差满足公式：|no-ne|d2＝(m+0.25)λ；其中，m为整数，λ为波长。根据上述公式可知，第二波片352可以为四分之一波片，当入射的线偏光的光矢量与第二波片352的快轴或慢轴成45°角时，通过四分之一波片后得到圆偏振光。或者，四分之一波片可以使圆偏振光或椭圆偏振光变为线偏振光。
此方案能够进一步提高第一偏振调制件350的抗反射性能，进而能够进一步减弱近眼显示装置的显示鬼影。
当然，本申请公开的第二波片352不限于上文中的四分之一波片，还可以为四分之三波片；或者第二波片352包括相叠置的四分之一波片和半波片。当然第二波片352还可以为其他结构，本文不作限制。
在另一种可选的实施例中，第二波片352的慢轴与第一线偏振片351的透过轴之间的夹角大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°。或者，第二波片352的慢轴与第一线偏振片351的透过轴之间的夹角大于或等于132.5°，小于或等于137.5°。第二波片352的慢轴方向如图9中C4所示的方向，第一线偏振片351的透过轴如图9中C3所示的方向。
这里的第二波片352的慢轴与第一线偏振片351的透过轴之间可以形成互为补角的第三轴角和第四轴角，第三轴角如图9中D4所示的夹角，第四轴角如图9中D4所示的夹角。第三轴角可以大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°，第四轴角可以大于或等于132.5°，且小于或等于137.5。此方案中，在上述夹角范围内，能够提高第二显示屏200的抗反射性能，因此能够进一步减弱第二显示屏200的光路中的显示鬼影，从而进一步提升近眼显示装置的显示效果。
进一步地，第三轴角可以为45°，第四轴角可以为135°。此时，当入射的线偏光的光矢量与第二波片352的慢轴成45°角时，能够进一步提高对第二反射光422线的吸收效果，进一步减弱第二显示屏200的光路中的显示鬼影，从而进一步优化近眼显示装置的显示效果。
本申请公开的实施例中，第一线偏振片351和空气界面的反射光也会产生鬼影，为了减弱第一线偏振片351和空气界面的反射光，在另一种可选的实施例中，光学组件还可以包括第一减反射部353，第一减反射部353可以设置于第一线偏振片351背离第二显示屏200的一侧。此方案中，在第二显示屏200靠近空气的界面的位置加入减反射部，从而可以有效减少第一线偏振片351和空气界面地反射光，进而有效减弱空气界面的反射光生产的鬼影，进而进一步提高了近眼显示装置的显示效果。
可选地，第一减反射部353可以为减反射膜、或者减反射镀层，当然还可以为其他减反射结构，对此本文不作限制。
上述方案中能够减弱第二显示屏200的形成的光路中的鬼影，此外，第一显示屏100形成的光路中也会形成有鬼影，因此第一显示屏100的光路中的鬼影也需要减弱。
基于此，在另一种可选的实施例中，如图2所示，第一显示屏100的出光侧可以设有第二偏振调质件360，第二偏振调质件360可以包括第二线偏振片361。第一显示屏100发出的光线经过第二线偏振片361后形成第四偏振光434，第四偏振光434经由偏振分光器310后可以形成第一出射光411。
具体的光路传递过程中，第一显示屏100发出的光线经过第二线偏振片361后形成第四偏振光434，这里的第四偏振光434是第二线偏振片361形成的偏振态透射光，偏振态透射光能够透过偏振分光器310，因此第四偏振光434射入偏振分光器310时偏振态的反射光已经大幅减小，进而能够有效减弱射入偏振态的反射光线对显示画面的影响，因此有效减弱了第一显示屏100的光路中的生成的鬼影。
此外，由于偏振态的反射光和偏振态的透射光之间的偏振方向相垂直，因此即便偏振态的反射光射向第二线偏振片361，其也能够将部分偏振态的反射光截止。截止是指偏振态的反光不能透射第二线偏振片361，从而减弱偏振态的反射光射入至第一显示屏100的出光面。
因此第二线偏振片361不但能够减弱射入偏振分光器310之前的光线的反光，还能够将偏振态的反光进行截止，从而减弱偏振态的反射光在第一显示屏100的出光面处形成反光，进而更有效的消除显示鬼影，从而进一步提高了显示效果。
第二线偏振片361接受到的偏振态的反射光可以包括偏振分光器310对第一显示屏100发出的光线的偏振态的反射光以及对第二显示屏200发出的光线的偏振态的反射光。
进一步地，第二线偏振片361的透过轴的方向可以与偏振分光器310的透过轴的方向相平行。此时，第二线偏振片361和偏振分光器310可以同时透过P方向线偏光或S方向线偏光。此方案中，第二线偏振片361的透过轴的方向与偏振分光器310的透过轴的方向相平行，第四偏振光434的偏振方向和第一出射光411的偏振方向相同，因此第四偏振光434和第一出射光411其实质为同一偏振光，因此使得偏振光线的损耗极小，从而能够进一步提高第一出射光411的光效。
另外，第二线偏振片361的透过轴的方向与偏振分光器310的透过轴的方向相平行，也进一步说明第二线偏振片361的反射轴的方向与偏振分光器310的反射轴的方向也相平行，因此第二线偏振片361对于偏振分光器310的所生产的偏振态的反射光线具有更好的截止作用，从而也进一步减弱了鬼影的产生。
上述实施例中第一显示屏100的显示画面所产生的鬼影除了偏振态的反射光线外，还会由外界环境光入射到出光面，反射形成鬼影。这里的外界环境光是指由出光镜340入射至近眼显示装置内的光线。或者第一显示屏100和第二显示屏200发出的光经过其他界面反射到出光面，反射形成鬼影。再或者第一显示屏100和第二显示屏200大角度的发射光经过偏振分光器310也会有部分光反射到出光面,反射形成鬼影。这里的大角度反光也不是偏振态的。上述三种光线在出光面产生的反射光可以直接透射第二线偏振片361，从而产生鬼影。
基于此，在另一种可选的实施例中，第二偏振调质件360还可以包括第三波片362，光线依次穿过第二线偏振片361和第三波片362后经由第一显示屏100反射后形成第三反射光423，第三反射光423经由第三波片362后形成第五偏振光435，第五偏振光435的偏振方向可以与第二线偏振片361的偏振方向垂直，也就是说，第五偏振光435不能透射第二线偏振片361。
具体的光路传递过程中，如图7所示，假设第二线偏振片361的透光轴为P方向，非偏振光线经过第一线偏振片351后变为P方向线偏光。然后经过第三波片362后产生相位延迟而变为右旋圆偏振光，然后在出光面反射改变传播方向后变为左旋圆偏振光，最后再次入射第三波片362后由于相位延迟变为S方向线偏光，此时，第五偏振光435为S方向线偏光，而第二线偏振片361的透光轴为P方向，因此第五偏振光435无法透过第二线偏振片361，故而将入射至出光面的非偏振光线截止，从而避免光线在光路内传递，进而进一步减弱了第一显示屏100的光路中的显示鬼影。
上述的第二线偏振片361的透光轴也可以为S方向，非偏振光线经过第二线偏振片361后变为S方向线偏光。然后经过第三波片362后产生相位延迟而变为左旋圆偏振光，然后在出光面反射改变传播方向后变为右旋圆偏振光，最后再次入射第三波片362后由于相位延迟变为P方向线偏光。
另外，第一显示屏100发出的光线为非偏振光，这里也可以理解为自然光，因此第一显示屏100发出的光线经过第三波片362时，第三波片362不改变其偏振特性，从第三波片362通过第二线偏振片361后变为P方向线偏光，然后射入偏振分光器310。因此本申请中的第三波片362不影响第一显示屏100的光线传递。
本申请公开的第三波片362的光程差满足公式：D＝|no-ne|d3，no为o光的折射率，ne为e光的折射率，d3为第三波片362的厚度。线偏光垂直入射到第三波片362时会被分解为传播速度不同的o光和e光。由于o光和e光在第三波片362中速度不同，因此o光和e光通过第三波片362后产生一定的相位差，故而根据o光和e光的光程差能够得到为它们的相位延迟量。因此可以通过调节第三波片362的厚度从而提升第二偏振调质件360的抗反射效果，进一步减弱显示鬼影。
在另一种可选的实施例中，第三波片362的光程差满足公式：|no-ne|d3＝(m+0.25)λ；其中，m为整数，λ为波长。根据上述公式可知，第三波片362可以为四分之一波片，当入射的线偏光的光矢量与第三波片362的快轴或慢轴成45°角时，通过四分之一波片后得到圆偏振光。或者，四分之一波片可以使圆偏振光或椭圆偏振光变为线偏振光。
此方案能够进一步提高第一偏振调制件的抗反射性能，进而能够进一步减弱近眼显示装置的显示鬼影。
当然，本申请公开的第三波片362不限于上文中的四分之一波片，还可以为四分之三波片；或者第三波片362包括相叠置的四分之一波片和半波片。当然第三波片362还可以为其他结构，本文不作限制。
在另一种可选的实施例中，第三波片362的慢轴与第二线偏振片361的透过轴之间的夹角大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°。或者，第三波片362的慢轴与第二线偏振片361的透过轴之间的夹角大于或等于132.5°，小于或等于137.5°。第三波片362的慢轴方向如图10中C5所示的方向，第二线偏振片361的透过轴如图10中C6所示的方向。
这里的第三波片362的慢轴与第二线偏振片361的透过轴之间可以形成互为补角的第五轴角和第六轴角，第五轴角如图10中D5所示的夹角，第六轴角如图10中D6所示的夹角。第五轴角可以大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°，第六轴角可以大于或等于132.5°，且小于或等于137.5。此方案中，在上述夹角范围内，能够提高第一显示屏100的抗反射性能，因此能够进一步减弱第一显示屏100的光路中的显示鬼影，从而进一步提升近眼显示装置的显示效果。
进一步地，第五轴角可以为45°，第六轴角可以为135°。此时，当入射的线偏光的光矢量与第三波片362的慢轴成45°角时，能够进一步提高对第三反射光423的吸收效果，进一步减弱第一显示屏100的光路中的显示鬼影，从而进一步优化近眼显示装置的显示效果。
本申请公开的实施例中，第二线偏振片361和空气界面的反射光也会产生鬼影。为了减弱第二线偏振片361和空气界面的反射光，在另一种可选的实施例中，光学组件还可以包括第二减反射部363，第二减反射部363可以设置于第二线偏振片361背离第一显示屏100的一侧。此方案中，在第一显示屏100靠近空气的界面的位置加入减反射部，从而可以有效减少第二线偏振片361和空气界面地反射光，进而有效减弱空气界面的反射光生产的鬼影，进而进一步提高了近眼显示装置的显示效果。
可选地，第二减反射部363可以为减反射膜、或者减反射镀层，当然还可以为其他减反射结构，对此本文不作限制。
上述实施例中，第一显示屏100和第二显示屏200均可以为OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)。OLED为自发光显示屏。当OLED屏不带圆偏光片时，OLED发出的光线为非偏振光。
在另一种可选的实施例中，第一显示屏100和第二显示屏200均可以为LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)，LCD为非自发光显示屏。根据LCD的结构可知，LCD自身具有线偏光片，因此当第一显示屏100和第二显示屏200为LCD时，其发出的光线为偏振光，因此相比于第一显示屏100和第二显示屏200均可以为OLED的方案来说，第一显示屏100和第二显示屏200为LCD时，能够进一步提高第一显示屏100和第二显示屏200的光线的利用率，因此能够进一步提高第一出射光411和第二出射光412的亮度。
例如，第一显示屏100和第二显示屏200均可以为LCD，且LCD自身的线偏振片的透过轴与偏振分光器310的透过轴相平行。此时，第一显示屏100和第二显示屏200发出的光线能够全部透过偏振分光器310，因此相比于采用OLED的方案来说，第一显示屏100形成的第一出射光411亮度提升一倍，第二显示屏200形成的第二出射光412的亮度也提示一倍。此外，相比于相关技术中的方案来说，第一显示屏100形成的第一出射光411亮度提升一倍，第二显示屏200形成的第二出射光412的亮度提示了两倍。因此，第一显示屏100和第二显示屏200均为LCD的方案能够进一步提升近眼装置的显示性能。
基于本申请实施例公开的近眼显示装置，本申请实施例还公开一种电子设备，所公开的电子设备包括上文任一实施例所述的近眼显示装置。
本申请实施例公开的电子设备可以是VR(virtual reality，虚拟现实)设备，例如，VR眼镜、VR头盔等。或者，也可以是AR(Augmented Reality，增强现实)设备，例如，AR眼镜、AR头盔等，本申请实施例不限制电子设备的具体种类。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (15)

1.一种近眼显示装置，其特征在于，包括第一显示屏(100)、第二显示屏(200)和光学组件；
所述光学组件包括偏振分光器(310)、反射件(320)、凹透镜(370)、第一波片(330)和出光镜(340)；
所述第一显示屏(100)发出的光线穿过所述偏振分光器(310)后形成第一出射光(411)，所述第一出射光(411)经由所述出光镜(340)射出；
所述第二显示屏(200)发出的光线依次穿过所述偏振分光器(310)、所述凹透镜(370)和所述第一波片(330)后经由所述反射件(320)反射形成第一反射光(421)，所述第一反射光(421)依次穿过所述第一波片(330)和所述凹透镜(370)入射至所述偏振分光器(310)，并被所述偏振分光器(310)反射后形成第二出射光(412)，所述第二出射光(412)经由所述出光镜(340)射出。
2.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二显示屏(200)发出的光线穿过所述偏振分光器(310)后形成第一偏振光(431)，所述第一偏振光(431)依次穿过所述凹透镜(370)和所述第一波片(330)后经由所述反射件(320)反射形成所述第一反射光(421)；所述第二出射光(412)的偏振方向与所述第一偏振光(431)的偏振方向垂直。
3.根据权利要求1或2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二显示屏(200)的出光侧设有第一偏振调质件(350)，所述第一偏振调质件(350)包括第一线偏振片(351)，所述第二显示屏(200)发出的光线经过所述第一线偏振片(351)后形成第二偏振光(432)，所述第二偏振光(432)依次穿过所述偏振分光器(310)、所述凹透镜(370)和所述第一波片(330)后经由所述反射件(320)反射形成所述第一反射光(421)。
4.根据权利要求3所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一线偏振片(351)的透过轴的方向与所述偏振分光器(310)的透过轴的方向相平行。
5.根据权利要求3或4所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一偏振调质件(350)还包括第二波片(352)，光线依次穿过所述第一线偏振片(351)和所述第二波片(352)后经由所述第二显示屏(200)反射后形成第二反射光(422)，所述第二反射光(422)经由所述第二波片(352)后形成第三偏振光(433)，所述第三偏振光(433)的偏振方向与所述第一线偏振片(351)的偏振方向垂直。
6.根据权利要求1或2所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一显示屏(100)的出光侧设有第二偏振调质件(360)，所述第二偏振调质件(360)包括第二线偏振片(361)，所述第一显示屏(100)发出的光线经过所述第二线偏振片(361)后形成第四偏振光(434)，所述第四偏振光(434)经由所述偏振分光器(310)后形成所述第一出射光(411)。
7.根据权利要求6所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二偏振调质件(360)还包括第三波片(362)，光线依次穿过所述第二线偏振片(361)和所述第三波片(362)后经由所述第一显示屏(100)反射后形成第三反射光(423)，所述第三反射光(423)经由所述第三波片(362)后形成第五偏振光(435)，所述第五偏振光(435)的偏振方向与所述第二线偏振片(361)的偏振方向垂直。
8.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一显示屏(100)的出光面朝向第一方向(X)，所述第二显示屏(200)的出光面朝向第二方向(Y)，所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)相交；
所述第一显示屏(100)、所述偏振分光器(310)和所述出光镜(340)沿所述第一方向(X)间隔设置；所述第二显示屏(200)、所述偏振分光器(310)、所述凹透镜(370)、所述第一波片(330)和所述反射件(320)沿所述第二方向(Y)间隔设置；
所述偏振分光器(310)具有相背设置的第一侧(311)和第二侧(312)；所述第一显示屏(100)和所述第二显示屏(200)均位于所述第一侧(311)，所述凹透镜(370)和所述出光镜(340)均位于所述第二侧(312)。
9.根据权利要求8所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)垂直，所述第一显示屏(100)的出光面和所述偏振分光器(310)所在的平面之间的夹角为第一夹角(A)，所述第一夹角(A)为45°；和/或,
所述第一方向(X)与所述第二方向(Y)垂直，所述第二显示屏(200)的出光面与所述偏振分光器(310)所在的平面之间的夹角为第二夹角(B)，所述第二夹角(B)为45°。
10.根据权利要求1所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一波片(330)为四分之一波片。
11.根据权利要求10所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第一波片(330)的慢轴与所述偏振分光器(310)的透过轴之间的夹角大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°；或者，所述第一波片(330)的慢轴与所述偏振分光器(310)的透过轴之间的夹角大于或等于132.5°，且小于或等于137.5°。
12.根据权利要求5所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二波片(352)为四分之一波片。
13.根据权利要求12所述的近眼显示装置，其特征在于，所述第二波片(352)的慢轴与所述第一线偏振片(351)的透过轴之间的夹角大于或等于42.5°，且小于或等于47.5°；或者，所述第二波片(352)的慢轴与所述第一线偏振片(351)的透过轴之间的夹角大于或等于132.5°，小于或等于137.5°。
14.根据权利要求3所述的近眼显示装置，其特征在于，所述光学组件还包括第一减反射部(353)，所述第一减反射部(353)设置于所述第一线偏振片(351)背离所述第二显示屏(200)的一侧。
15.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至14中任一项所述的近眼显示装置。
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