CN220064517U - 一种远像显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种远像显示装置，包括：显示单元，具有显示凹面；远像成像组件，包括分光镜和凹面反射镜，所述分光镜倾斜设置于所述显示凹面面向的一侧，所述凹面反射镜设置于所述分光镜的一侧，所述显示凹面所显示的画面经过所述分光镜以及所述凹面反射镜二次反射后形成放大后的远距虚像，且所述远距虚像为凸面像。凸面像恰好符合人眼的凹面的视网膜形状，可实现将原本的周边远视性离焦调整为近视性离焦，更有利于近视防护。

Description

一种远像显示装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种远像显示装置。

背景技术

看近场景，人眼产生调节滞后，即远视性离焦，容易造成眼轴增长，促进近视发展，而看远场景，人眼产生调节超前，即近视性离焦，抑制眼轴增长，对预防近视有帮助。

目前市面上的远像光屏以及增强现实显示装置(AR眼镜)等产品具有远像成像的优点。其结构原理如图1所示，经过凹面反射镜放大后形成远距虚像；当人眼注视远距虚像中心时，由于其凹面，如图2所示，周边画面成像在视网膜后，进而产生周边远视性离焦，不利于近视防护。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种远像显示装置，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种远像显示装置，包括：

显示单元，具有显示凹面；

远像成像组件，包括分光镜和凹面反射镜，所述分光镜倾斜设置于所述显示凹面面向的一侧，所述凹面反射镜设置于所述分光镜的一侧，所述显示凹面所显示的画面经过所述分光镜以及所述凹面反射镜二次反射后形成放大后的远距虚像，且所述远距虚像为凸面像。

可选的，R＜(d1+d2)，其中，R为所述显示凹面的曲率半径，d1为所述显示凹面的中心到所述分光镜中心的距离，d2为所述分光镜中心到所述凹面反射镜中心的距离。

可选的，所述显示单元包括显示面板和表面显示器件，所述表面显示器件包括相对的接合面和所述显示凹面，所述接合面贴合于所述显示面板上。

可选的，所述表面显示器件上具有多个导光通道，通过多个所述导光通道将所述显示面板所显示的画面由所述接合面传导至所述显示凹面。

可选的，所述表面显示器件为光纤面板，所述导光通道为设置于所述光纤面板上的光纤；或，所述表面显示器为微孔阵列面板，所述导光通道为设置于所述微孔阵列面板上的微孔。

可选的，所述微孔阵列面板包括透明基板，所述透明基板上阵列设置所述微孔，所述微孔的侧壁设有反射膜，所述微孔内回填有光学胶。

可选的，通过调节所述导光通道靠近所述显示凹面的一端与所述显示面板之间的距离，实现调节所述显示凹面的曲率。

可选的，所述表面显示器件包括若干独立的子单元，所述子单元包括驱动器和导光模块，所述驱动器的两侧分别连接所述显示面板和所述导光模块，所述导光通道设置于所述导光模块内，通过所述驱动器调节所述导光模块与所述显示面板之间的距离。

可选的，所述驱动器为压电陶瓷薄膜。

可选的，所述导光模块远离所述驱动器的一侧覆盖有弹性薄膜。

可选的，该远像显示装置为远像光屏或增强现实显示装置。

本申请的有益效果为：本实用新型提供了一种远像显示装置，通过提供具有显示凹面的显示单元，显示凹面显示的凹型画面经过远像成像组件的反射后形成放大后的远距虚像，且由于最初的显示画面为凹型画面，从而实现最终在远像成像组件中形成的远距虚像为凸面像，凸面像恰好符合人眼的凹面的视网膜形状，可实现将原本的周边远视性离焦调整为近视性离焦，更有利于近视防护。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为现有技术的远像成像系统的结构原理图；

图2为使用现有的远像成像系统在眼底成像的原理图；

图3为本申请实施例所述远像显示装置的结构原理图；

图4为使用本申请实施例所述远像显示装置在眼底成像的原理图；

图5为本申请实施例所述表面显示器的结构示意图；

图6为本申请实施例所述驱动器的结构示意图；

图7为本申请实施例所述导光模块的结构示意图。

图1-2中：

10′、远像成像组件；1′、分光镜；2′、凹面反射镜；20′、显示单元；30′、远距虚像；40′、人眼；50′、眼底成像。

图3-7中：

10、远像成像组件；1、分光镜；2、凹面反射镜；20、显示单元；21、显示面板；22、表面显示器件；221、子单元；2213、驱动器；2211、导光通道；2212、导光模块；30、远距虚像；40、人眼；50、眼底成像。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，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做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，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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。

参照图1，现有的增强现实显示装置结构中具有远像成像组件10′和显示单元20′，远像成像组件10′包括分光镜1′和凹面反射镜2′，显示单元20′的显示面朝下，分光镜1′呈45°倾斜设置于显示单元20′下方，凹面反射镜2′设置于分光镜1′的一侧，显示单元20′显示的图像经过分光镜1′和凹面反射镜2′的两次反射后形成放大拉远的远距虚像30′，使用时，人眼40′透过分光镜1′可观察到远距虚像30′，即实现了将显示单元20′显示的图像拉远，以达到预防近视的目的。

然而，参照图2，人眼40′观看凹面反射镜2′中的远距虚像30′时，远距虚像30′反射的光线经果人眼40′的晶状体后投射到视网膜上，人眼40′注视远距虚像30′中心时，眼底成像50′如图中所示，远距虚像30′中心位置恰好聚焦到视网膜上，人眼40′可以看清远距虚像30′中心；但由于远距虚像30′呈凹面，远距虚像30′周边的画面成像将落在视网膜之后，进而导致周边远视性离焦，不利于近视防护。

故现有的增强现实显示装置容易引发远视性离焦，存在诱发近视的风险的问题。

为了解决以上技术问题，参照图3-7，一种远像显示装置，包括：

显示单元20，具有显示凹面；

远像成像组件10，包括分光镜1和凹面反射镜2，所述分光镜1倾斜设置于所述显示凹面面向的一侧，所述凹面反射镜2设置于所述分光镜1的一侧，所述显示凹面所显示的画面经过所述分光镜1以及所述凹面反射镜2二次反射后形成放大后的远距虚像30，且所述远距虚像30为凸面像。

本实施例的远像成像组件10用于反射显示单元20的图像以提供远距虚像30，可结合现有技术的远像成像技术实现，结合图3-4，本实施例的发明点主要在于将显示单元20的显示面设置成显示凹面，经过分光镜1的反射后在分光镜1远离凹面反射镜2的一侧形成第一虚像，且第一虚像的凹陷方向恰好与凹面反射镜2的凹陷方向相反，凹面的第一虚像在凹面反射镜2反射后，可形成面向分光镜1的凸面的远距虚像30，即，人眼40透过分光镜1观看到的远距虚像30是凸面像。凸面像恰好符合人眼的视网膜的凹陷方向，从而使得人眼40在聚焦看清远距虚像30中心的前提下，远距虚像周边画面也能落到视网膜之前，进而避免引发远视性离焦的问题。

综上，基于本实施例的远像显示装置，通过提供具有显示凹面的显示单元20，显示凹面显示的凹型画面经过远像成像组件10的反射后形成放大后的远距虚像30，且由于最初的显示画面为凹型画面，从而实现最终在远像成像组件10中形成的远距虚像30为凸面像，凸面像恰好符合人眼40的凹面的视网膜形状，可实现将原本的周边远视性离焦调整为近视性离焦，更有利于近视防护。

一实施例中，参照图3，R＜(d1+d2)，其中，R为所述显示凹面的曲率半径，d1为所述显示凹面的中心到所述分光镜1中心的距离，d2为所述分光镜1中心到所述凹面反射镜2中心的距离。

具体的，为满足放大拉远的功能，凹面反射镜2的焦距f应满足f>(d1+d2)，其中，分光镜1与显示单元20之间的夹角为45°，d1为所述显示凹面的中心到所述分光镜1中心的距离，d2为所述分光镜1中心到所述凹面反射镜2中心的距离。当R＝(d1+d2)时，刚好校直场曲，远距虚像30恰好为平面，故，为使得远距虚像30为凸面像，需满足R＜(d1+d2)的条件。

如，假设放大拉远距离(像距)D＝3m，凹面反射镜(半透半反)的焦距f＝2.52cm，d1＝1cm，d2＝1.5cm，为实现远距虚像30的凸面效果，则显示凹面的曲率半径R应满足，R＜(d1+d2)，即R<2.5cm。

一实施例中，显示单元20为曲面显示屏，即显示单元20的显示面为凹型的显示凹面。

一实施例中，所述显示单元20包括显示面板21和表面显示器件22，所述表面显示器件22包括相对的接合面和所述显示凹面，所述接合面贴合于所述显示面板21上。

此方式中，表面显示器件22的作用在于传导显示画面，可将显示面板21的显示画面由接合面传导至显示凹面进行显示，从而实现凹面显示的效果。故，此方式基于表面显示器件22的结合，可以将显示面板21的显示表面设置成平面，即，采用常规的平面的显示面板21即可，相对于曲面显示屏，平面的显示面板21具有加工简单、成本低的优点。故此实施方式的显示单元20的结构具有成本低的优点。而且，针对不同的产品，需要调整显示凹面的曲率时，只需改变表面显示器件22的曲率即可，无需对显示面板21进行调整，即，同一规格的显示面板21可应用于多种不同的曲率的显示单元20，方便显示面板21的批量生产，有利于降低生产成本。

可选的，表面显示器件22通过胶粘固定于显示面板21上。

关于表面显示器件22的实现，结合图7，一实施例中，所述表面显示器件22上具有多个导光通道2211，通过多个所述导光通道2211将所述显示面板21所显示的画面由所述接合面传导至所述显示凹面。

具体的，在表面显示器件22上的导光通道2211矩阵布置，每一个导光通道2211均从接合面延伸到显示凹面，每一个导光通道均相当于整个显示画面的一个像素点，通过密布的多个导光通道2211将显示面板21上所显示的画面分点传导至显示凹面，从而实现将显示凹面作为整个显示单元20对外展示的显示表面。

此方式中表面显示器件22对显示画面的传导分别通过多个导光通道2211进行传导，每个导光通道2211位于显示凹面的一侧的表面均可做成与显示面板21的表面垂直的面，从而使得经过表面显示器件22后光的传播方向不会改变，进而避免显示的画面的畸变。

关于导光通道2211的实现，一实施例中，所述表面显示器件22为光纤面板，所述导光通道2211为设置于所述光纤面板上的光纤。

即，在表面显示器件22上设置有若干纤细的光纤，每一根光纤作为一个导光通道2211，实现将显示面板21上的画面分点传导到显示凹面上。此方式利用光纤的全反射的特点对画面进行传导，可以减少传导损耗，保持较优质的画面输出。

另一实施例中，所述表面显示器为微孔阵列面板，所述导光通道2211为设置于所述微孔阵列面板上的微孔。

可选的，所述微孔阵列面板包括透明基板，所述透明基板上阵列设置所述微孔，所述微孔的侧壁设有反射膜，所述微孔内回填有光学胶。

其中，透明基板可以为玻璃板或PET板，反射膜可以为银材或铝材；在透明基板上矩阵密布有若干微孔，微孔的内壁设置反射膜回填的光学胶具有高透光率的优点，光学胶和反射膜组成的结构相当于一根根光纤，可以实现将显示面板21上的画面分点传导到显示凹面上，保持较优质的画面输出。

一实施例中，通过调节所述导光通道2211靠近所述显示凹面的一端与所述显示面板21之间的距离，实现调节所述显示凹面的曲率。

具体的，显示凹面的表面有多个导光通道2211的端面组成，故通过调节不同位置的导光通道2211的高度，可以实现调节显示凹面的曲率。

显示凹面的曲率可以决定最终的远距虚像30的曲率，由于每个人的眼底周边视网膜的离焦量不相同，本方案通过提供显示凹面曲率可调的显示单元20，用户可以根据自身的周边视网膜的离焦量将显示凹面的曲率调整到最适合的数值，以获得最佳的观看效果和近视防护效果。

具体的，本实施例的远像显示装置在产品生产阶段可以批量生产，配镜或使用阶段，医生根据用户的实际眼底情况再调节好显示凹面的曲率，或者用户根据医生提供的调节参数自己调节显示凹面的曲率便可。故本方案在满足不同用户的不同使用要求的同时，可以实现批量生产，降低生产成本。

关于表面显示器的显示凹面的曲率调节的实现，一实施例中，参照图5，所述表面显示器件22包括若干独立的子单元221，所述子单元221包括驱动器2213和导光模块2212，所述驱动器2213的两侧分别连接所述显示面板21和所述导光模块2212，所述导光通道2211设置于所述导光模块2212内，通过所述驱动器2213调节所述导光模块2212与所述显示面板21之间的距离。

具体的，表面显示器件22上具有多个矩阵布置的密布的子单元221，每个子单元221均为独立状态，导光模块2212为固定于驱动器2213上的固定模块，驱动器2213同样为透光模块，驱动器2213自身升降时，将带动导光模块2212跟随升降，从而，通过对不同位置的驱动器2213的升降高度进行独立控制，最终可以获得不同曲率的显示凹面，即实现对显示凹面的调节。

优选的，每个导光模块2212上设置有多个导光通道2211，可以保持显示凹面上有较高的显示密度。

一实施例中，所述驱动器2213为压电陶瓷薄膜。

压电陶瓷薄膜中，通过输入不同的电压，可以改变该压电陶瓷薄膜的高度，即实现对导光模块2212的高度的调节。在调节时，控制板根据设定的曲率计算各个位置的压电陶瓷薄膜的高度，再控制向各个压电陶瓷薄膜输入计算所得的电压，产生不同的变形量，实现对显示凹面的曲率的调节。

其中，压电陶瓷薄膜技术为现有技术，本领域技术人员可直接结合应用。

一实施例中，所述导光模块2212远离所述驱动器2213的一侧覆盖有弹性薄膜。

在导光模块2212表面覆盖弹性薄膜可以对导光模块2212进行保护。

优选的，所有的导光模块2212上由同一张弹性薄膜覆盖，即，整个显示凹面的表面覆盖一张弹性薄膜。

关于本实施例的应用，该远像显示装置为远像光屏或增强现实显示装置。

即，本实施例可应用于现有的远像光屏中，也可以应用于现有的增强现实显示装置中。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种远像显示装置，其特征在于，包括：

显示单元(20)，具有显示凹面；

远像成像组件(10)，包括分光镜(1)和凹面反射镜(2)，所述分光镜(1)倾斜设置于所述显示凹面面向的一侧，所述凹面反射镜(2)设置于所述分光镜(1)的一侧，所述显示凹面所显示的画面经过所述分光镜(1)以及所述凹面反射镜(2)二次反射后形成放大后的远距虚像(30)，且所述远距虚像(30)为凸面像。

2.根据权利要求1所述的远像显示装置，其特征在于，R＜(d1+d2)，其中，R为所述显示凹面的曲率半径，d1为所述显示凹面的中心到所述分光镜(1)中心的距离，d2为所述分光镜(1)中心到所述凹面反射镜(2)中心的距离。

3.根据权利要求1所述的远像显示装置，其特征在于，所述显示单元(20)包括显示面板(21)和表面显示器件(22)，所述表面显示器件(22)包括相对的接合面和所述显示凹面，所述接合面贴合于所述显示面板(21)上。

4.根据权利要求3所述的远像显示装置，其特征在于，所述表面显示器件(22)上具有多个导光通道(2211)，通过多个所述导光通道(2211)将所述显示面板(21)所显示的画面由所述接合面传导至所述显示凹面。

5.根据权利要求4所述的远像显示装置，其特征在于，所述表面显示器件(22)为光纤面板，所述导光通道(2211)为设置于所述光纤面板上的光纤；或，所述表面显示器为微孔阵列面板，所述导光通道(2211)为设置于所述微孔阵列面板上的微孔。

6.根据权利要求5所述的远像显示装置，其特征在于，所述微孔阵列面板包括透明基板，所述透明基板上阵列设置所述微孔，所述微孔的侧壁设有反射膜，所述微孔内回填有光学胶。

7.根据权利要求5所述的远像显示装置，其特征在于，通过调节所述导光通道(2211)靠近所述显示凹面的一端与所述显示面板(21)之间的距离，实现调节所述显示凹面的曲率。

8.根据权利要求7所述的远像显示装置，其特征在于，所述表面显示器件(22)包括若干独立的子单元(221)，所述子单元(221)包括驱动器(2213)和导光模块(2212)，所述驱动器(2213)的两侧分别连接所述显示面板(21)和所述导光模块(2212)，所述导光通道(2211)设置于所述导光模块(2212)内，通过所述驱动器(2213)调节所述导光模块(2212)与所述显示面板(21)之间的距离。

9.根据权利要求8所述的远像显示装置，其特征在于，所述驱动器(2213)为压电陶瓷薄膜。

10.根据权利要求8所述的远像显示装置，其特征在于，所述导光模块(2212)远离所述驱动器(2213)的一侧覆盖有弹性薄膜。

11.根据权利要求1所述的远像显示装置，其特征在于，该远像显示装置为远像光屏或增强现实显示装置。