CN108828774A

CN108828774A - 虚拟现实显示设备

Info

Publication number: CN108828774A
Application number: CN201810708889.7A
Authority: CN
Inventors: 张雪冰; 尹国冰; 董瑞君; 王晨如; 刘亚丽; 栗可; 张�浩; 陈丽莉
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-11-16

Abstract

本发明涉及一种虚拟现实显示设备，所述虚拟现实显示设备，包括：分光元件、第一光学透镜、反射镜以及第二光学透镜。分光元件用于将第一入射光沿第一方向射出，将第二入射光沿第二方向射出；第一入射光与第二入射光的入射方向相同；第一方向与第二方向不同；第一光学透镜在第一方向上与分光元件相对设置，位于分光元件射出的第一入射光的光路上，用于对第一入射光进行成像；反射镜在第二方向上相对于分光元件倾斜设置，用于对分光元件射出的第二入射光进行反射；第二光学透镜在第一方向上与反射镜相对设置，位于反射镜反射的第二入射光的光路上，用于对第二入射光进行成像。根据本发明的实施例，可以减小显示屏的显示面积，节约成本。

Description

虚拟现实显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种虚拟现实显示设备。

背景技术

相关技术中，有些虚拟现实显示设备通常采用一块较大的显示屏幕来进行显示，并分成左右区域，分别用于显示左眼图和右眼图。左眼图和右眼图分别经过左、右透镜成像，分别投影到观看者的左、右眼中。由于左、右眼图具有视差，观看者便可产生立体视觉。而有些虚拟现实显示设备采用两块较小的屏幕来来代替一块较大的显示屏幕。对于上述上两种虚拟现实显示设备，总的显示区域面积均较大，成本比较高。

发明内容

本发明提供虚拟现实显示设备，以解决相关技术中的不足。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种虚拟现实显示设备，包括：

分光元件，用于将第一入射光沿第一方向射出，将第二入射光沿第二方向射出；其中，所述第一入射光与所述第二入射光的入射方向相同；所述第一方向与所述第二方向不同；

第一光学透镜，在所述第一方向上与所述分光元件相对设置，位于所述分光元件射出的所述第一入射光的光路上，用于对所述第一入射光进行成像；

反射镜，在所述第二方向上相对于所述分光元件倾斜设置，用于对所述分光元件射出的所述第二入射光进行反射；

第二光学透镜，在所述第一方向上与所述反射镜相对设置，位于所述反射镜反射的所述第二入射光的光路上，用于对所述第二入射光进行成像。

在一个实施例中，所述虚拟现实显示设备，还可包括：

显示屏，与所述分光元件相对设置，用于显示第一图像与第二图像；当所述显示屏显示所述第一图像时发射所述第一入射光，当所述显示屏显示所述第二图像时发射所述第二入射光。

在一个实施例中，所述显示屏可包括交替排列的第一像素与第二像素；所述第一像素用于显示所述第一图像，所述第二像素用于显示所述第二图像。

在一个实施例中，所述第一入射光的偏振方向与所述第二入射光的偏振方向不同。

在一个实施例中，所述分光元件可为偏振分光棱镜。

在一个实施例中，所述第一入射光与所述第二入射光可均为线偏振光。

在一个实施例中，所述偏振分光棱镜可包括第一侧面、第二侧面以及第三侧面；所述第一侧面与所述第二侧面相互平行，所述第三侧面与所述第一侧面相邻且与所述第一侧面垂直；所述第一侧面与所述第一方向平行，所述第三侧面与所述第二方向平行；

所述显示屏与所述第一侧面相对，所述反射镜与所述第二侧面相对，且与所述第二侧面之间的夹角中的锐角为预设角度；所述入射方向垂直于所述第一侧面，所述第一入射光的偏振方向垂直于根据所述入射方向确定的入射面，所述第二入射光的偏振方向平行于所述入射面；所述第一光学透镜与所述第三侧面相对；所述分光元件将所述第一入射光从所述第三侧面射出，将所述第二入射光从所述第二侧面射出至所述反射镜。

在一个实施例中，所述偏振分光棱镜可包括第二侧面、第三侧面以及第四侧面；所述第四侧面与所述第二侧面相邻且相互垂直，所述第三侧面与所述第二侧面相邻且与所述第二侧面相互垂直，所述第四侧面与所述第三侧面平行；所述第二侧面与所述第一方向平行，所述第三侧面与所述第二方向平行；

所述显示屏与所述第四侧面相对，所述反射镜与所述第二侧面相对，且与所述第二侧面之间的夹角中的锐角为预设角度；所述入射方向垂直于所述第四侧面，所述第一入射光的偏振方向平行于根据所述入射方向确定的入射面，所述第二入射光的偏振方向垂直于所述入射面；所述第一光学透镜与所述第三侧面相对；所述分光元件将所述第一入射光从所述第三侧面射出，将所述第二入射光从所述第二侧面射出至所述反射镜。

在一个实施例中，所述第一入射光可为左旋圆偏振光，所述第二入射光可为右旋圆偏振光；或者，

所述第一入射光可为右旋圆偏振光，所述第二入射光可为左旋圆偏振光。

在一个实施例中，所述显示屏显示的所述第一图像经所述第一光学透镜所成的虚像的像距为第一像距；所述显示屏显示的所述第二图像经所述第二光学透镜所成的虚像的像距为第二像距；

所述第一像距与所述第二像距相同。

根据上述实施例可知，通过分光元件将入射方向相同的第一入射光与第二入射光进行分光处理，将第一入射光沿第一方向射出，将第二入射光沿第二方向射出。在第一方向上与分光元件相对设置的第一光学透镜对分光元件射出的第一入射光进行成像。在第二方向上相对于分光元件倾斜设置的反射镜将分光元件射出的第二入射光反射至第二光学透镜，第二光学透镜对第二入射光进行成像。由于利用分光元件可以将入射方向相同的两束入射光进行分光处理，并从不同的方向分别射出，射出后的两束光可以各自成像，这样，使得可以使用同一显示屏的同一显示区域提供用于立体显示的两幅不同图像，进而可以减少显示屏的数量或者减小显示屏的显示面积，节约成本。

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，并不能限制本发明。

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，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据相关技术示出的虚拟现实显示设备的结构示意图；

图2是根据本发明实施例示出的一种虚拟现实显示设备的结构示意图；

图3是根据本发明实施例示出的另一种虚拟现实显示设备的结构示意图；

图4是根据本发明实施例示出的一种显示屏的像素分布示意图。

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发明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、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1所示，相关技术中，有些虚拟现实显示设备采用一块较大的显示屏幕11来进行显示，并分成左区域111、右区域112，分别用于显示左眼图和右眼图。左眼图和右眼图分别经过左透镜12、右透镜13成像，分别投影到观看者的左、右眼中。由于左、右眼图具有视差，观看者便可产生立体视觉。而有些虚拟现实显示设备采用两块较小的屏幕来来代替一块较大的显示屏幕。对于上述上两种虚拟现实显示设备，总的显示区域面积均较大，成本比较高。

本发明实施例提供一种虚拟现实显示设备，用于解决上述技术问题，可以减少显示屏的数量或者减小显示屏的显示面积，节约成本。

图2～3是根据本发明实施例示出的虚拟现实显示设备，包括：分光元件21、第一光学透镜22、反射镜23以及第二光学透镜24。

如图2～3所示，分光元件21用于将第一入射光O1沿第一方向射出，将第二入射光沿第二方向O2射出；其中，所述第一入射光O1与所述第二入射光O2的入射方向相同；所述第一方向与所述第二方向不同。第一光学透镜22在所述第一方向上与所述分光元件21相对设置，位于所述分光元件21射出的所述第一入射光O1的光路上，用于对所述第一入射光O1进行成像。反射镜23在所述第二方向上相对于所述分光元件21倾斜设置，用于对所述分光元件21射出的所述第二入射光O2进行反射。第二光学透镜24在所述第一方向上与所述反射镜23相对设置，位于所述反射镜23反射的所述第二入射光O2的光路上，用于对所述第二入射光O2进行成像。

在本发明实施例中，通过分光元件将入射方向相同的第一入射光与第二入射光进行分光处理，将第一入射光沿第一方向射出，将第二入射光沿第二方向射出。在第一方向上与分光元件相对设置的第一光学透镜对分光元件射出的第一入射光进行成像。在第二方向上相对于分光元件倾斜设置的反射镜将分光元件射出的第二入射光反射至第二光学透镜，第二光学透镜对第二入射光进行成像。由于利用分光元件可以将入射方向相同的两束入射光进行分光处理，并从不同的方向分别射出，射出后的两束光可以各自成像，这样，使得可以使用同一显示屏的同一显示区域提供用于立体显示的两幅不同图像，进而可以减少显示屏的数量或者减小显示屏的显示面积，节约成本。

在一个实施例中，如图2所示，虚拟现实显示设备还可包括显示屏25。显示屏25与所述分光元件21相对设置，用于显示第一图像与第二图像。当所述显示屏25显示所述第一图像时发射所述第一入射光O1，当所述显示屏25显示所述第二图像时发射所述第二入射光O2。在一个实施例中，第一图像与第二图像之间可具有视差，当第一图像与第二图像在人眼视觉停留时间内被人眼接收时，可以使用户产生立体视觉。

在一个实施例中，所述第一入射光O1的偏振方向与所述第二入射光O2的偏振方向不同。在一个实施例中，如图4所示，所述显示屏25可包括交替排列的第一像素41与第二像素42；所述第一像素41用于显示所述第一图像，所述第二像素42用于显示所述第二图像。所述第一像素41显示所述第一图像时发射第一入射光O1，所述第二像素42显示所述第二图像时发射第二入射光O2。第一像素41与第二像素42可以以行为周期交替排列，也可以以列为周期交替排列。这样，显示屏25可以同时显示第一图像与第二图像，并发射偏振方向不同的第一入射光O1与第二入射光O2。

在另一个实施例中，显示屏25可以包括交替排列的第一起偏器与第二起偏器，第一起偏器与用于显示第一图像的像素相对设置，第二起偏器与用于显示第二图像的像素相对设置。第一起偏器的偏振方向与第一入射光O1的偏振方向相同，第二起偏器的偏振方向与第二入射光O2的偏振方向相同。用于显示第一图像的像素显示第一图像时发射的光经第一起偏器后得到第一入射光O1，用于显示第二图像的像素显示第二图像时发射的光经第二起偏器后得到第二入射光O2。第一起偏器与第二起偏器可为但不限于偏振片、棱镜等。

在一个实施例中，所述分光元件为偏振分光棱镜。偏振分光棱镜为两个直角棱镜胶合形成的立方体结构，其中，直角棱镜的斜面上可以根据需求镀制多层膜结构。在一个实施例中，偏振分光棱镜可以对入射光中偏振方向垂直于入射面的光进行反射，对入射光中偏振方向平行于入射面的光进行透射。在另一个实施例中，偏振分光棱镜中可以增设四分之一波片，先将入射光中的圆偏振光转换为线偏振光，再对偏振方向垂直于入射面的线偏振光进行反射，对偏振方向平行于入射面的线偏振光进行透射。

在一个实施例中，所述第一入射光O1与所述第二入射光O2均为线偏振光。在一个示例性实施例中，第一入射光O1偏振方向垂直于根据入射方向确定的入射面，第二入射光的偏振方向平行于所述入射面。在本示例性实施例中，当第一图像与第二图像之间具有视差时，可以采用如图2所示的虚拟现实显示设备实现立体显示。在本示例性实施例中，偏振分光棱镜包括第一侧面S1、第二侧面S2以及第三侧面S3。所述第一侧面S1与所述第二侧面S2相互平行，所述第三侧面S3与所述第一侧面S1相邻且与所述第一侧面S1垂直；所述第一侧面S1与所述第一方向平行，所述第三侧面S3与所述第二方向平行。

如图2所示，显示屏25与所述第一侧面S1相对，第一入射光O1与所述第二入射光O2可以以布鲁斯特角入射，但入射角不限于布鲁斯特角。所述反射镜23与所述第二侧面S2相对，且与所述第二侧面S2之间的夹角中的锐角为预设角度，例如预设角度可以为但不限于45度。第一入射光O1与第二入射光O2的入射方向垂直于所述第一侧面S1；所述第一光学透镜22与所述第三侧面S3相对；所述分光元件21将所述第一入射光O1从所述第三侧面S3射出，将所述第二入射光O2从所述第二侧面S2射出至所述反射镜23。这样，当用户佩戴虚拟现实显示设备时，显示屏显示第一图像时发射的第一入射光O1经偏振分光棱镜、第一光学透镜22可以得到第一图像的虚像，被用户的左眼观看到；显示屏显示第二图像时发射的第二入射光O2经偏振分光棱镜、反射镜23、第二光学透镜24可以得到第二图像的虚像，被用户的右眼观看到。由于第一图像与第二图像之间具有视差，用户可体验立体显示的效果。

在另一个示例性实施例中，第一入射光O1偏振方向平行于根据入射方向确定的入射面，第二入射光O2的偏振方向垂直于所述入射面。在本示例性实施例中，当第一图像与第二图像之间具有视差时，可以采用如图3所示的虚拟现实显示设备实现立体显示。在本示例性实施例中，所述偏振分光棱镜包括第二侧面S2、第三侧面S3以及第四侧面S4。所述第四侧面S4与所述第二侧面S2相邻且相互垂直，所述第三侧面S3与所述第二侧面S2相邻且与所述第二侧面S2相互垂直，所述第四侧面S4与所述第三侧面S3平行；所述第二侧面S2与所述第一方向平行，所述第三侧面S3与所述第二方向平行。

如图3所示，所述显示屏25与所述第四侧面S4相对设置，所述反射镜23与所述第二侧面S2相对，且与所述第二侧面S2之间的夹角中的锐角为预设角度，例如预设角度可以是但不限于45度。所述入射方向垂直于所述第四侧面S4。所述第一光学透镜22与所述第三侧面S3相对。所述分光元件21将所述第一入射光O1从所述第三侧面S3射出，将所述第二入射光O2从所述第二侧面S2射出至所述反射镜23。这样，当用户佩戴虚拟现实显示设备时，显示屏25显示第一图像时发射的第一入射光O1经偏振分光棱镜、第一光学透镜22可以得到第一图像的虚像，被用户的左眼观看到；显示屏显示第二图像时发射的第二入射光O2经偏振分光棱镜、反射镜23、第二光学透镜24可以得到第二图像的虚像，被用户的右眼观看到。由于第一图像与第二图像之间具有视差，用户可体验立体显示的效果。

当然，在一些实施例中，所述第一入射光还可以为左旋圆偏振光，所述第二入射光可以为右旋圆偏振光。在另一些实施例中，所述第一入射光可以为右旋圆偏振光，所述第二入射光可以为左旋圆偏振光。

在一个实施例中，所述显示屏25显示的所述第一图像经所述第一光学透镜22所成的虚像的像距为第一像距；所述显示屏25显示的所述第二图像经所述第二光学透镜24所成的虚像的像距为第二像距。所述第一像距与所述第二像距相同。这样，用户左眼观看到的第一图像的虚像的像距与右眼观看到的第二图像的虚像的像距相同。在如图2、3所示的实施例中，由于显示屏25与第二光学透镜24之间的光程大于与第一光学透镜22之间的光程，因此，第二光学透镜24的焦距大于第一光学透镜22的焦距。

需要说明的是，本发明实施例以虚拟现实显示设备中的显示屏位于用户的左眼侧为例进行了说明。当然，在实际应用中，虚拟现实显示设备中的显示屏也可位于用户的右眼侧。当显示屏位于用户的右眼侧时，左眼侧的光学透镜的焦距大于右眼侧的光学透镜的焦距。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

在本发明中，术语“第一”、“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，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、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发明的一般性原理并包括本发明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，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种虚拟现实显示设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求2所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示屏包括交替排列的第一像素与第二像素；所述第一像素用于显示所述第一图像，所述第二像素用于显示所述第二图像。

4.根据权利要求2所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一入射光的偏振方向与所述第二入射光的偏振方向不同。

5.根据权利要求4所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述分光元件为偏振分光棱镜。

6.根据权利要求5所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一入射光与所述第二入射光均为线偏振光。

7.根据权利要求6所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括第一侧面、第二侧面以及第三侧面；所述第一侧面与所述第二侧面相互平行，所述第三侧面与所述第一侧面相邻且与所述第一侧面垂直；所述第一侧面与所述第一方向平行，所述第三侧面与所述第二方向平行；

8.根据权利要求6所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括第二侧面、第三侧面以及第四侧面；所述第四侧面与所述第二侧面相邻且相互垂直，所述第三侧面与所述第二侧面相邻且与所述第二侧面相互垂直，所述第四侧面与所述第三侧面平行；所述第二侧面与所述第一方向平行，所述第三侧面与所述第二方向平行；

9.根据权利要求5所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述第一入射光为左旋圆偏振光，所述第二入射光为右旋圆偏振光；或者，

所述第一入射光为右旋圆偏振光，所述第二入射光为左旋圆偏振光。

10.根据权利要求2所述的虚拟现实显示设备，其特征在于，所述显示屏显示的所述第一图像经所述第一光学透镜所成的虚像的像距为第一像距；所述显示屏显示的所述第二图像经所述第二光学透镜所成的虚像的像距为第二像距；

所述第一像距与所述第二像距相同。