CN217425840U - 显示装置及具有其的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种显示装置及具有其的电子设备，涉及智能设备技术领域。所述显示装置包括第一显示源、第二显示源和光转向部件；所述第一显示源的出射光方向与所述第二显示源的出射光方向垂直，并且所述第一显示源和所述第二显示源对应的成像焦平面不同；所述光转向部件被配置为透射所述第一显示源的出射光，反射所述第二显示源的出射光。本实用新型提供的显示装置及具有其的电子设备可以实现多焦平面成像显示。

Description

显示装置及具有其的电子设备

技术领域

本实用新型涉及智能设备技术领域，特别涉及一种显示装置及具有其的电子设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟场景叠加在现实环境中的增强投影方式，虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术呈现的是全封闭的虚拟环境。这两种显示技术在各个领域的应用越来越广泛。

目前使用的VR/AR显示装置，显示画面的焦距通常是固定的，人眼在观察显示画面时，无论近景图像还是远景图像都位于相同的像面处，这样容易导致人眼由于长期聚焦在同一位置而出现疲劳眩晕现象。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种显示装置及具有其的电子设备，可以实现多焦平面成像显示。

具体而言，包括以下的技术方案：

本实用新型提供了一种显示装置，所述显示装置包括第一显示源、第二显示源和光转向部件；

所述第一显示源的出射光方向与所述第二显示源的出射光方向垂直，并且所述第一显示源和所述第二显示源对应的成像焦平面不同；

所述光转向部件被配置为透射所述第一显示源的出射光，反射所述第二显示源的出射光。

在一些可能的实现方式中，所述光转向部件为微机电系统，所述微机电系统至少具有两个偏转角度，

其中，第一偏转角度允许所述第一显示源的出射光透射，第二偏转角度允许所述第二显示源的出射光反射。

在一些可能的实现方式中，所述微机电系统的角度转换频率大于人眼的感知频率。

在一些可能的实现方式中，所述第一显示源的出射光具有第一偏振态，所述第二显示源的出射光具有第二偏振态；

所述光转向部件为第一偏光分束件，所述第一偏光分束件被配置为透射所述第一偏振态的光，并反射所述第二偏振态的光。

在一些可能的实现方式中，所述光转向部件为分束器。

在一些可能的实现方式中，所述第一显示源和所述第二显示源到所述光转向部件的距离不同。

在一些可能的实现方式中，所述显示装置还包括位于所述第一显示源和所述光转向部件之间的第一变焦部件，以及位于所述第一显示源和所述光转向部件之间的第二变焦部件，

所述第一变焦部件和所述第二变焦部件的焦距不同。

在一些可能的实现方式中，所述所述第一变焦部件和所述第二变焦部件中的至少一种为凹透镜和凸透镜的组合。

在一些可能的实现方式中，所述显示装置还包括第三显示源和第二偏光分束件，第三显示源对应的成像焦平面与所述第一显示源和所述第二显示源对应的成像焦平面均不同；

所述第三显示源的出射光和所述第一显示源的出射光分别具有不同的偏振态，并且所述第三显示源的出射光方向与所述第一显示源的出射光方向垂直；

所述第二偏光分束件位于所述第一显示源和所述光转向部件之间，并且所述第二偏光分束件被配置为透射所述第一显示源的出射光，并反射所述第三显示源的出射光。

在一些可能的实现方式中，所述第一显示源和所述第二显示源的所述出射光为投影图像光；

所述显示装置还包括导光件，所述导光件用于接收所述投影图像光和环境光。

本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的显示装置。

本实用新型实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型提供的显示装置及具有其的电子设备，第一显示源和第二显示源提供的出射光可在不同的焦平面处成像，因而该显示装置能够以较为简单的结构实现多焦平面成像显示，这样用户可以观察到具有不同深度的显示图像，更加符合人眼观看真实景物的情形，减轻人眼疲劳。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的又一种显示装置的结构示意图。

附图标记分别表示：

1、第一显示源；2、第二显示源；3、光转向部件；4、第一变焦部件；5、第二变焦部件；6、导光件；7、第三显示源；8、第二偏光分束件。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实用新型实施例提供了一种显示装置，如图1所示，该显示装置包括第一显示源1、第二显示源2和光转向部件3。其中，第一显示源1的出射光方向与第二显示源2的出射光方向垂直，并且第一显示源1和第二显示源2对应的成像焦平面不同。光转向部件3被配置为透射第一显示源1的出射光，反射第二显示源2的出射光。

本实用新型提供的显示装置，第一显示源1和第二显示源2提供的出射光可在不同的焦平面处成像，因而该显示装置能够以较为简单的结构实现多焦平面成像显示，这样用户可以观察到具有不同深度的显示图像，更加符合人眼观看真实景物的情形，减轻人眼疲劳。

本实用新型提供的显示装置中，光转向部件3可以具有多种实施方式，以允许透射第一显示源1的出射光，反射第二显示源2的出射光。

需要说明的是，本申请实施例中，光转向部件3透射第一显示源1的出射光，以及反射第二显示源2的出射光这两种功能可以是同步实现的，也可以是异步实现的。

可选地，该光转向部件3可为微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)。并且，MEMS可至少具有两个偏转角度，即第一偏转角度和第二偏转角度。其中，第一偏转角度可允许第一显示源1的出射光透射，第二偏转角度可允许第二显示源2的出射光反射。

具体实施例中，第一显示源1和第二显示源2可呈90°布置，以使得第一显示源1的出射光方向与第二显示源2的出射光方向垂直。对应的，MEMS可具有0°和45°两个偏转角度。其中，当MEMS处于0°偏转状态时，其可以透射第一显示源1的出射光，也即第一显示源1的出射光经过MEMS后光路方向不改变。当MEMS处于45°偏转状态时，其可以反射第二显示源2的出射光，也即第二显示源2的出射光经过MEMS后光路方向偏转90度。

这种情况下，人眼与第一显示源1可分别位于该MEMS的相对两侧，从而第一显示源1经MEMS透射的出射光以及第二显示源2经MEMS反射的出射光均可以被人眼接收。

可选地，MEMS在第一偏转角度和第二偏转角度之间切换的角度切换频率应大于人眼的感知频率，从而由于视觉滞留效应可以保证用户观察到的画面的连续性。

可选地，光转向部件3可为分束器。该分束器可具有两个入射端口，并允许将入射光的一部分进行透射，另一部分进行反射。因此，本申请实施例中，人眼可接收第一显示源1经该分束器透射的部分光，以及第二显示源2经该分束器反射的部分光，以允许人眼可以观察到第一显示源1和第二显示源2分别在不同焦平面处的成像。

在一些实施例中，该分束器可包括半透半反膜层，并且该半透半反膜层的两侧均能实现将入射光的一部分进行透射，另一部分进行反射。

在上述光转向部件3为MEMS和分束器的实施例中，第一显示源1和第二显示源2的出射光均可为自然光。

可选地，该光转向部件3可为偏光分束件。第一显示源1的出射光具有第一偏振态，第二显示源2的出射光具有第二偏振态，此时该偏光分束件可被配置为透射第一偏振态的光，并反射第二偏振态的光。

具体实施例中，该偏光分束件可为胆甾相液晶层，具体可为左旋胆甾相液晶层或右旋胆甾相液晶层中的任一种。该胆甾相液晶层能够反射与胆甾相液晶螺旋轴具有相同旋光方向的光，并透射与胆甾相液晶螺旋轴具有相反旋光方向的光。例如，左旋胆甾相液晶层能够反射左旋光并透射右旋光，右旋胆甾相液晶层能够反射右旋光并透射左旋光。

示例性地，该光转向部件3可为左旋胆甾相液晶层，对应的，第一显示源1的出射光可为右旋偏振光，而第二显示源2的出射光可为左旋偏振光。

其他实施例中，该第一显示源1的出射光和第二显示源2的出射光还可为S偏振光和P偏振光中的任一种，并且第一显示源1的出射光和第二显示源2的出射光具有不同的偏振态。例如，第一显示源1的出射光可为P偏振光，第二显示源2的出射光可为S偏振光。

该光转向部件3可以选择为允许P偏振光透射，S偏振光反射。这种情况下，该光转向部件3可包括波片与胆甾相液晶层的组合。在一些实施例中，该波片例如可为半波片，以用于将P/S偏振光转换为左旋/右旋偏振光。

此外，本实用新型提供的显示装置中，不同显示源对应的成像焦平面不同也可以通过多种实施方式实现。

可选地，如图1和图2所示，第一显示源1和第二显示源2到光转向部件3的距离可以不同。如此设置，可以使得第一显示源1的出射光和第二显示源2的出射光之间具有光程差，而该光程差可以导致第一显示源1和第二显示源2的出射光的成像位置不同。

本申请实施例中，第一显示源1的中心以及第二显示源2的中心可以分别与光转向部件3的中心对准。第一显示源1到光转向部件3的距离可以理解为第一显示源1的中心到光转向部件3的中心之间的距离。类似的，第二显示源2到光转向部件3的距离可以理解为第二显示源2的中心到光转向部件3的中心之间的距离。

进一步地，在一些实施例中，该显示装置还可以包括设置在光转向部件3之后的透镜组件，以辅助第一显示源1和第二显示源2的出射光成像。

可选地，显示装置还可包括变焦部件，该变焦部件可用于确定显示源的出射光的成像位置。本申请实施例中，由于光转向部件3仅是改变出射光的方向而不改变出射光的成像位置，因此，该变焦部件可以设置在光转向部件3之前，通过设置焦距不同的变焦部件来实现第一显示源1和第二显示源2对应的成像焦平面不同。

在具体实施例中，该变焦部件可包括位于第一显示源1和光转向部件3之间的第一变焦部件4，以及位于第一显示源1和光转向部件3之间的第二变焦部件5，并且第一变焦部件4和第二变焦部件5的焦距不同。

可选地，该第一变焦部件4和第二变焦部件5中的至少一种可为一系列凹透镜和凸透镜的组合。通过在第一显示光源1和第二显示光源2之后分别设置透镜组件，不但可以使得第一显示源1和第二显示源2分别具有不同的成像焦平面，还可以改善成像质量。

本申请实施例还提供一种显示装置，其允许用户至少观察到具有不同深度的三种显示图像。

可选地，如图3所示，该显示装置还可包括第三显示源7和偏光分束件。为便于区分，用于分离第一显示源1和第二显示源2的发射光的偏光分束件(即光转向部件3)可称为第一偏光分束件，用于分离第一显示源1和第三显示源7的发射光的偏光分束件可称为第二偏光分束件8。第二偏光分束件8可与第一偏光分束件采用相同或相似的结构。

其中，第三显示源7对应的成像焦平面与第一显示源1和第二显示源2对应的成像焦平面均不同。并且，第三显示源7的出射光和第一显示源1的出射光可分别具有不同的偏振态，第三显示源7的出射光方向与第一显示源1的出射光方向垂直。第二偏光分束件8位于第一显示源1和光转向部件3之间，并且第二偏光分束件8被配置为透射第一显示源1的出射光，并反射第三显示源7的出射光。

在具体实施例中，该第二偏光分束件8可为左旋胆甾相液晶层，对应的，第一显示源1的出射光可为右旋偏振光，而第三显示源7的出射光可为左旋偏振光，从而该第二偏光分束件8可透射第一显示源1的出射光，并反射第三显示源7的出射光。

光转向部件3可为MEMS或分束器。以光转向部件3为MEMS为例，当MEMS处于0°偏转状态时，其允许经第二偏光分束件8透射的第一显示源1的出射光，以及经第二偏光分束件8反射的第三显示源7的出射光透过。当MEMS处于45°偏转状态时，其可以反射第二显示源2的出射光，在此期间，第一显示源1和第三显示源7的出射光并不能经光转向部件3进入人眼。

同样地，光转向部件3的角度切换频率可大于人眼的感知频率，以保证用户可连续观察到第一显示源1、第二显示源2和第三显示源7分别提供的显示图像。

图3中以第二显示源2和第三显示源7异侧为例示出。在其他实施例中，第二显示源2和第三显示源7也可同侧设置。此处所指的“同侧”和“异侧”是相对于光转向部件3和/或第二偏光分束件8的中心线划分的。

本申请实施例提供的显示装置可以用于VR显示，也可以用于AR显示。在一些实施例中，第一显示源1和第二显示源2的出射光为投影图像光。进一步地，该显示装置还可包括导光件6，导光件6用于接收多个显示源发出的投影图像光，并且还可以接收环境光，从而实现AR显示。

第一显示源1和第二显示源2的投影图像光可分别携带不同的图像信息。也即是，第一显示源1可用于提供第一图像信息，第二显示源2可用于提供第二图像信息，第一图像信息和第二图像信息不同。类似的，第三显示源7提供的第三图像信息也不同于第一图像信息和第二图像信息不同。因此，本申请实施例提供的显示装置，可以提供更加丰富的虚拟信息。

本申请实施例中，第一显示源1的出射光和第二显示源2的出射光经光转向部件3后平行射出。换言之，第一显示源1的出射光和第二显示源2的出射光经光转向部件3后分别沿同一方向入射至导光件6。

在一些实施例中，该导光件6可为波导片。通过采用具有合适折射率的导光件6，可以使得入射至该导光件6内的第一显示源1和第二显示源2的出射光在该导光件6内发生全反射，以减少光损失。

图1和图2中以导光件6的入光区和出光区设置在同一表面上为例示出。在其他实施例中，导光件6的入光区和出光区也可以分别设置在两个相对的表面上。

可选地，该光准直件可位于光转向部件3和导光件6之间，并靠近导光件6的入光区。并且，该光准直件可被配置为使得多个显示源的出射光经光转向部件3后平行入射至该导光件6。

在其他实施例中，显示装置还可包括至少两个光准直件。每个光准直件分别与一个显示源对应设置，并且每个光准直件可分别位于其对应的显示源和该光转向部件3之间，以使得每个显示源的出射光平行地入射至该光转向部件3。

本实用新型还提供一种电子设备，该电子设备包括如上所述的显示装置。在一些实施例中，该电子设备可以为AR/VR眼镜、AR/VR头盔以及其他用于向用户提供AR/VR显示的设备。

在本实用新型实施例中，术语“第一”和“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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括第一显示源(1)、第二显示源(2)和光转向部件(3)；

所述第一显示源(1)的出射光方向与所述第二显示源(2)的出射光方向垂直，并且所述第一显示源(1)和所述第二显示源(2)对应的成像焦平面不同；

所述光转向部件(3)被配置为透射所述第一显示源(1)的出射光，反射所述第二显示源(2)的出射光。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光转向部件(3)为微机电系统，所述微机电系统至少具有两个偏转角度，

其中，第一偏转角度允许所述第一显示源(1)的出射光透射，第二偏转角度允许所述第二显示源(2)的出射光反射。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述微机电系统的角度转换频率大于人眼的感知频率。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一显示源(1)的出射光具有第一偏振态，所述第二显示源(2)的出射光具有第二偏振态；

所述光转向部件(3)为第一偏光分束件，所述第一偏光分束件被配置为透射所述第一偏振态的光，并反射所述第二偏振态的光。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光转向部件(3)为分束器。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一显示源(1)和所述第二显示源(2)到所述光转向部件(3)的距离不同。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括位于所述第一显示源(1)和所述光转向部件(3)之间的第一变焦部件(4)，以及位于所述第一显示源(1)和所述光转向部件(3)之间的第二变焦部件(5)，

所述第一变焦部件(4)和所述第二变焦部件(5)的焦距不同。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述第一变焦部件(4)和所述第二变焦部件(5)中的至少一种为凹透镜和凸透镜的组合。

9.根据权利要求2-3和5中的任一项所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括第三显示源(7)和第二偏光分束件(8)，第三显示源(7)对应的成像焦平面与所述第一显示源(1)和所述第二显示源(2)对应的成像焦平面均不同；

所述第三显示源(7)的出射光和所述第一显示源(1)的出射光分别具有不同的偏振态，并且所述第三显示源(7)的出射光方向与所述第一显示源(1)的出射光方向垂直；

所述第二偏光分束件(8)位于所述第一显示源(1)和所述光转向部件(3)之间，并且所述第二偏光分束件(8)被配置为透射所述第一显示源(1)的出射光，并反射所述第三显示源(7)的出射光。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一显示源(1)和所述第二显示源(2)的所述出射光为投影图像光；

所述显示装置还包括导光件(6)，所述导光件(6)用于接收所述投影图像光和环境光。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-10任一项所述的显示装置。

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