CN210803876U - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种显示装置，包括：向波导部投射出图像光线的投像部；将图像光线耦合入波导内以使得图像光线沿波导传播以及将图像光线向用户观看一侧耦合出的波导部；与投像部相连的、显示投像部投射的图像的图像显示部；设置在图像显示部靠近用户观看一侧的、将图像显示部产生的图像光线形成全息影像的全息光学部。本实用新型显示装置同时利用图像显示部和全息光学部产生显示图像的全息影像，能够显示出全部图像，用户观看到的图像是由波导部产生的图像和由全息光学部产生的全息影像相结合的图像效果，从而与现有基于波导的显示装置相比能够改善其视场角小的缺陷。

Description

一种显示装置

技术领域

本实用新型涉及虚拟现实显示技术领域，特别是涉及一种显示装置。

背景技术

随着信息技术的不断发展，增强现实(Augmented Reality，AR)技术已经逐渐被人们认识和接受，目前很多国内外人士都在关注和研究，并且已有相应产品。增强现实显示装置将仿真获得的虚拟图像和现实场景结合而向用户显示，使得用户能同时接收到虚拟图像信息和现实图像信息，从而达到超越现实的感官体验。增强现实显示装置能够应用于娱乐、教育、工业、交通、医疗、旅游等行业领域。

目前，增强现实显示装置的视场角是该技术领域的一个研究焦点。现有技术中，广泛采用光波导作为增强现实显示装置的光学核心器件，能够达到减小显示装置的体积，避免显示装置过于笨重，并且能够克服采用其它光学结构的显示装置对光学结构要求高且容易产生鬼像的问题。然而，使用光波导制作的增强现实显示装置的视场角不够大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种显示装置，能够改善现有基于波导的显示装置视场角小的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种显示装置，包括：

向波导部投射出图像光线的投像部；

将图像光线耦合入波导内以使得图像光线沿波导传播以及将图像光线向用户观看一侧耦合出的所述波导部；

与所述投像部相连的、显示所述投像部投射的图像的图像显示部；

设置在所述图像显示部靠近用户观看一侧的、将所述图像显示部产生的图像光线形成全息影像的全息光学部。

优选的，所述波导部包括设置在波导的耦入区域的、将图像光线耦合入波导内的第一光学元件，以及设置在波导的耦出区域的、将在波导内传播的图像光线耦合出波导外的第二光学元件。

优选的，所述第一光学元件包括一维光栅、转折光栅、二维光栅、棱镜、浮雕光栅或者全息光栅，和/或所述第二光学元件包括一维光栅、转折光栅、二维光栅、棱镜、浮雕光栅或者全息光栅。

优选的，所述第二光学元件包括若干全息光栅，图像光线通过若干全息光栅后视场角扩大；

或者，所述第二光学元件包括一维光栅和转折光栅，图像光线通过第一光栅和转折光栅后在多个方向的视场角分别扩大；

或者，所述第二光学元件包括二维光栅，图像光线通过二维光栅后在两个不同方向的视场角分别扩大。

优选的，所述图像显示部包括与所述投像部相连的、驱动所述图像显示部显示图像的驱动部。

优选的，所述图像显示部包括有机电激光显示装置、多分区布光独立控制发光二极管显示装置或者液晶显示装置。

优选的，所述图像显示部为透明显示部。

优选的，所述波导部的耦出区域对应于用户观看视野的中心位置。

优选的，包括虚拟现实显示装置或者增强现实显示装置。

由上述技术方案可知，本实用新型所提供的一种显示装置包括投像部、波导部、全息光学部和图像显示部，投像部向波导部投射出图像光线，波导部将图像光线耦合入波导内并将图像光线沿波导传播，并将波导内的图像光线向用户观看一侧耦合出，从而向用户显示出图像。图像显示部显示投像部投射的图像，图像显示部靠近用户观看一侧设置全息光学部，通过全息光学部将图像显示部产生的图像光线形成全息影像，从而用户观看到的图像是由波导部产生的图像和全息光学部产生的全息影像相结合的图像效果。

由于波导成像的视场角较小，人眼能够观察到的图像大小有限，会导致原本要显示的图像的周边视场不能被人眼察觉，造成波导显示装置的视场角较小。而本实用新型显示装置同时利用图像显示部和全息光学部产生显示图像的全息影像，能够显示出全部图像，用户观看到的图像是由波导部产生的图像和由全息光学部产生的全息影像相结合的图像效果，从而与现有基于波导的显示装置相比能够明显改善其视场角小的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种显示装置的示意图；

图2为本实用新型实施例中波导部的示意图；

图3为本实用新型又一实施例提供的一种显示装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种显示装置，包括：

向波导部投射出图像光线的投像部；

将图像光线耦合入波导内以使得图像光线沿波导传播以及将图像光线向用户观看一侧耦合出的所述波导部；

与所述投像部相连的、显示所述投像部投射的图像的图像显示部；

设置在所述图像显示部靠近用户观看一侧的、将所述图像显示部产生的图像光线形成全息影像的全息光学部。

波导部具有波导结构，耦合入波导内的光线能够以全反射进行传播。波导部将图像光线耦合入波导内并将图像光线沿波导传播，并将波导内的图像光线向用户观看一侧耦合出，从而向用户显示出图像。图像显示部显示投像部投射的图像，全息光学部基于图像显示部显示产生的图像光线形成全息影像，从而用户观看到的图像是由波导部产生的图像和全息光学部产生的全息影像相结合的图像效果。

由于波导成像的视场角较小，人眼能够观察到的图像大小有限，导致原本要显示的图像的周边视场不能被人眼察觉，造成波导显示装置的视场角较小。而本实施例显示装置同时利用图像显示部和全息光学部产生显示图像的全息影像，能够显示出全部图像，用户观看到的图像是由波导部产生的图像和由全息光学部产生的全息影像相结合的图像效果，从而与现有基于波导的显示装置相比能够明显改善其视场角小的缺陷。

下面结合附图和具体实施方式对本显示装置进行详细说明。请参考图1，图1为本实施例提供的一种显示装置的示意图，由图可知，所述显示装置包括投像部10、波导部11、全息光学部12和图像显示部13。

投像部10用于投射出图像光线。投像部10可以是各种投影光机，示例性的，投像部10可以采用DMO投影光机、LCOS投影光机或者LBS投影光机等。

波导部11用于将投像部10投射出的图像光线耦合入波导内以使得图像光线沿波导传播以及将图像光线向用户观看一侧耦合出，能够向用户显示出一幅高分辨率、高清晰度、视场角较小的图像。

具体的，请参考图2，图2为本实施例中波导部的示意图，由图可看出，波导部11包括设置在波导110的耦入区域的、将图像光线耦合入波导110内的第一光学元件111，以及设置在波导110的耦出区域的、将在波导110内传播的图像光线耦合出波导外的第二光学元件112。可选的，第一光学元件111或者第二光学元件112可以是一维光栅、转折光栅、二维光栅、棱镜、浮雕光栅或者全息光栅，但不限于此，也可以是其它光学元件。

优选的，通过对设置在波导耦出区域的第二光学元件112进行光学结构设计，可以实现对由波导部耦出光线的扩瞳作用。可选的，第二光学元件112包括若干全息光栅，在波导110内传播的图像光线到达耦出区域时被光栅耦合出，图像光线通过若干全息光栅后视场角扩大，达到扩瞳效果。可选的，第二光学元件112可采用一维光栅和转折光栅，在波导110内传播的图像光线到达耦出区域时被耦合出，图像光线通过第一光栅和转折光栅后在多个方向的视场角分别扩大，实现了多方向的扩瞳效果。可选的，第二光学元件112也可采用二维光栅，在波导110内传播的图像光线到达耦出区域时被耦合出，图像光线通过二维光栅后在两个不同方向的视场角分别扩大，从而实现了对图像光线的二维扩瞳。

图像显示部13与投像部10相连，用于显示投像部10投射的图像。具体的，可参考图3所示，图像显示部13可包括与投像部10相连的、驱动图像显示部13显示图像的驱动部14。所要显示的图像数据传输到驱动部14，进而驱动部14驱动图像显示部13显示图像。可选的，图像显示部13可以是有机电激光显示装置、多分区布光独立控制发光二极管显示装置或者液晶显示装置，但不限于此，也可以是其它显示装置。

优选的，图像显示部13可以是透明显示部，将本显示装置应用于增强现实显示装置中，采用透明显示部使得用户看到虚拟图像的同时也能看到外界真实场景。

全息光学部12设置在图像显示部13靠近用户观看一侧，用于将图像显示部13产生的图像光线形成全息影像。在具体实施时，全息光学部12可以是各种光学结构，可采用各种全息光学元件，都在本实用新型保护范围内。

优选的，本实施例显示装置中可以对波导部的耦出区域合理设计，可以将波导部11的耦出区域对应于用户观看视野的中心位置，这种实施方式下，通过波导部在用户观看视野的中心位置形成一幅高分辨率、高清晰度的图像，使得用户眼睛的注视点处能观看到清晰图像，而通过图像显示部和全息光学部产生的全息影像呈现大视场图像效果。

本实施例的显示装置可以应用于虚拟现实显示装置，也可以应用于增强现实显示装置。

以上对本实用新型所提供的一种显示装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

向波导部投射出图像光线的投像部；

将图像光线耦合入波导内以使得图像光线沿波导传播以及将图像光线向用户观看一侧耦合出的所述波导部；

与所述投像部相连的、显示所述投像部投射的图像的图像显示部；

设置在所述图像显示部靠近用户观看一侧的、将所述图像显示部产生的图像光线形成全息影像的全息光学部。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述波导部包括设置在波导的耦入区域的、将图像光线耦合入波导内的第一光学元件，以及设置在波导的耦出区域的、将在波导内传播的图像光线耦合出波导外的第二光学元件。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括一维光栅、转折光栅、二维光栅、棱镜、浮雕光栅或者全息光栅，和/或所述第二光学元件包括一维光栅、转折光栅、二维光栅、棱镜、浮雕光栅或者全息光栅。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第二光学元件包括若干全息光栅，图像光线通过若干全息光栅后视场角扩大；

或者，所述第二光学元件包括一维光栅和转折光栅，图像光线通过第一光栅和转折光栅后在多个方向的视场角分别扩大；

或者，所述第二光学元件包括二维光栅，图像光线通过二维光栅后在两个不同方向的视场角分别扩大。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像显示部包括与所述投像部相连的、驱动所述图像显示部显示图像的驱动部。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像显示部包括有机电激光显示装置、多分区布光独立控制发光二极管显示装置或者液晶显示装置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的显示装置，其特征在于，所述图像显示部为透明显示部。

8.根据权利要求1-6任一项所述的显示装置，其特征在于，所述波导部的耦出区域对应于用户观看视野的中心位置。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，包括虚拟现实显示装置或者增强现实显示装置。

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