显示装置和穿戴式电子设备的制作方法

本发明涉及机械工业技术领域，更具体地说，涉及一种显示装置，还涉及一种穿戴式电子设备。

背景技术：

随着社会的发展，显示装置种类越来越多，除传统的显示器、LED显示屏等，如AR(Augmented Reality，增强现实技术)眼镜的光学显示装置等应用也越来越广泛。

目前，如上述AR眼镜的光学显示装置，其显示屏采用平面显示屏，显示屏显示的画面通过光学系统传播至用户眼内，但平面显示屏显示的图像经过光学系统传播后会产生像差，造成用户观察到的图像边缘画质差，导致AR眼镜的视场角只能设置为较小，以避免用户观察到的虚拟图像出现边缘模糊的现象，难以满足用户的大视场角要求。

综上所述，如何提供一种边缘画质高的显示装置，以使其视场角能够设置为较大，以及如何提供一种应用上述显示装置的电子设备是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种显示装置，其透镜的第一表面和显示屏的显示面凹凸配合，能够减轻像差问题，使用户观察到的虚拟图像的边缘画质得到优化，便于显示装置的视场角设置为较大，以满足用户的要求。本发明还提供一种穿戴式电子设备，其应用了上述显示装置，利于设置为大视场角，能满足用户的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种显示装置，包括：

显示屏，所述显示屏包括显示面；

透镜，所述透镜朝向所述显示屏的表面为第一表面，所述第一表面用于将所述显示面显示的图像反射至用户眼内；

其中，所述显示面凸向所述透镜；所述第一表面凹向所述显示屏。

优选的，上述显示装置中，所述显示面和所述第一表面分别为光滑的曲面。

优选的，上述显示装置中，所述显示面为柱面。

优选的，上述显示装置中，所述显示面为圆柱面。

优选的，上述显示装置中，所述第一表面的截面为平滑的弧线。

优选的，上述显示装置中，所述显示屏的位置高于所述透镜。

优选的，上述显示装置中，所述显示屏为曲面显示屏。

优选的，上述显示装置中，所述显示屏为曲面幕布，所述显示装置还包括与所述曲面幕布配合的投影机。

一种穿戴式电子设备，包括显示装置和固定部，所述显示装置为上述技术方案中任意一项所述的显示装置；所述显示装置设置于所述固定部，且通过所述固定部维持与用户眼睛的预设位置关系；

其中，所述显示屏位于第一位置上方，所述透镜位于所述第一位置前方，所述第一位置为所述显示装置通过所述固定部与用户眼睛维持所述预设位置关系时，所述用户眼睛所在的位置。

优选的，上述穿戴式电子设备中，所述显示装置中所述显示屏为一个，所述透镜为两个，且两所述透镜分别位于两个所述第一位置前方，两个所述第一位置分别为在所述显示装置通过所述固定部与用户维持所述预设位置关系时，所述用户两只眼睛分别所在的位置；或者

所述显示装置中所述显示屏和所述透镜分别为一个，所述第一位置为所述显示装置通过所述固定部与用户眼睛维持所述预设位置关系时，所述用户一只眼睛所在的位置；其中，所述显示装置为一组，或者所述显示装置为两组，并且两组所述显示装置对应的所述第一位置不同。

本发明提供一种显示装置，其包括显示屏和透镜，显示屏包括显示面；透镜朝向显示屏的表面为第一表面，第一表面用于将显示面显示的图像反射至用户眼内；其中显示面凸向透镜，第一表面凹向显示屏。

上述显示装置中，显示屏的显示面凸向透镜，透镜的第一表面凹向显示屏，两者凸凹配合，能够减轻像差问题，使用户观察到的图像的边缘画质得到优化，便于显示装置的视场角设置为较大，以满足用户的要求。

本发明还提供一种穿戴式电子设备，其应用了上述显示装置，能够设置为大视场角，利于满足用户的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的穿戴式电子设备中显示装置通过固定部与用户维持预设位置关系时的结构示意图；

其中，图1-图3中：

显示屏101；曲面显示屏111；曲面幕布112；投影机113；透镜102。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种显示装置，其透镜的第一表面和显示屏的显示面凹凸配合，能够减轻像差问题，使用户观察到的虚拟图像的边缘画质得到优化，便于显示装置的视场角设置为较大，以满足用户的要求。本发明实施例还公开了一种穿戴式电子设备，其应用了上述显示装置，利于设置为大视场角，能满足用户的要求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种显示装置，其包括显示屏101和透镜102，显示屏101包括显示面，显示面是显示屏101上射出光线的表面，显示面朝向上述透镜102(即显示面射出的光线能够到达透镜102)；透镜102朝向显示屏101的表面为第一表面，第一表面能够接收显示面射出的光纤，并且第一表面用于将显示面显示的图像反射至用户眼内；其中显示面凸向透镜102，第一表面凹向显示屏101。

本发明实施例提供的显示装置中，显示屏101的显示面凸向透镜102，透镜102的第一表面凹向显示屏101，两者凸凹配合，能够减轻像差问题，使用户观察到的图像的边缘画质得到优化，便于显示装置的视场角设置为较大，以满足用户的要求。

同时，本发明实施例提供的显示装置结构简单，便于生产制造，且生产成本低。

上述显示装置中，显示面和第一表面分别设置为光滑的曲面。该方案中，显示面和第一表面在凸凹配合的基础上又分别设置为光滑的曲面，能够使边缘画质得到最大的优化效果。

具体的，上述显示面设置为柱面，当然根据用户对视场角的要求等，上述显示面还可设置中部平整、边缘部分弯向背离显示面的一侧的结构，或者设置为球面或类似于球面的形状，即显示面设置为沿周边到中部的方向凸向第一表面(表示显示面沿显示面的周边到显示面中部的方向逐渐靠近第一表面)，本实施例对显示面的具体形状不做限定。

优选的，上述显示面设置为圆柱形。

上述第一表面设置为沿任意方向的截面均为平滑的弧线，该弧线为具有两个端点的弧形线段，或者为平滑的弧形环。显然该方案中，第一表面沿各个方向的截面均呈弧线，能够实现沿周向优化图像的边缘画质，便于显示装置将其沿各个方向的视场角均设置为较大，更利于满足用户对大视场角的需求。

具体的，第一表面和显示面之间的形状和位置关系应满足：显示面上每一个点经过第一表面反射之后进入人眼的光程相同(或近似相同)，使得用户能够同时清楚地看到提供给显示面的图像。在一些情况下，可以预先对提供给显示面的图像进行畸变预处理，使得显示面上每一个点经过第一表面反射之后进入人眼后，由于畸变预处理和每一个点到人眼的光程差的共同作用，使用户能够清楚地感受到畸变预处理之前的图像。

在一些示例中，第一表面的方程式如下：

其中，c、k、A，r(r为该第一表面上坐标为(x，y，z)的点处的曲率)分别为系数。

为了在实施时进行简化，在一个示例中，上述方程式中只取其中的x坐标是偶次项系数进行变化，其他项都设置为0，例如：需要输入系数c，r，k，A₁x₁y₀,A₂x₀y₁,A₃x₂y₁,A₄x₁y₁,A₅x₀y₂,A₆x₃y₀,A₇x₂y₁,A₈x₁y₂,A₉x₀y₃其中只要x下标识偶数就是参加作用的变化的系数，其他奇数次的其前的Ai系数都是0不起作用。在其他实施例中，上述方程式中的部分坐标的部分项或每一个坐标的每一项都可以用于设定该第一表面。

以上方式方程式中c、k、A，r为系数，其具体值与显示面的形状、尺寸，以及显示面与第一表面的距离、位置关系有关，在上述各条件确定的情况下，各系数可通过多次计算进行优化获得。

上述第一表面为球面或类似于球面的形状，即第一表面沿由周边到中部的方向逐渐远离显示屏101。

上述第一表面还可设置为柱面，或者中部平整、边缘部分弯向显示面的结构，本实施例对对一表面的具体形状不做具体限定。

上述显示装置中，显示屏101的位置高于透镜102，以确保显示屏101不会遮挡用户的视线，使用户能够观察到整个第一表面，从而完整接收第一表面反射的图像，应用时用户需面向第一表面，并且眼睛位于显示屏101下方。上述显示屏101的位置高于透镜102指显示屏101的最低点高于第一表面的最低点，具体可设置为显示屏101的最低点高于第一表面的最高点。另外，上述显示面为柱面的方案中，显示面的法向可设置为呈竖直、沿用户的左右方向倾斜、沿用户的前后方向倾斜等状态，显示面设置为其它结构的方案中显示面亦可设置为沿不同角度、方向设置，本实施例不做具体限定。

为了使显示面与透镜102的第一表面实现凸凹配合，上述显示屏101可设置为曲面显示屏111，具体可采用不能变形的曲面显示屏，优选采用能够弯曲变形的柔性屏，当然在使用时该柔性屏需呈弯曲状态。

上述显示屏101还可设置为曲面幕布112，相应的，该显示装置还包括与曲面幕布112配合的投影机113，根据该显示装置的实际应用需要，投影机113可选用微型投影机。

具体的，投影机113可选用背投式投影机113，相应的，投影机113需设置在曲面幕布112背离透镜102的一侧，如图2所示，应用时，投影机113将影像投射到曲面幕布112上与显示面相背的一面，曲面幕布112的显示面显示画面。上述投影机113还可以选用正投式投影机113，相应的，投影机113需设置在曲面幕布112朝向透镜102的一侧，应用时投影机113将影像投射到曲面屏幕的显示面，显示面将影像反射至透镜102的第一表面，再由第一表面反射至用户眼内；由于用户需面向透镜102的第一表面接收图像，为了避免第一表面反射的图像被遮挡，上述投影机113需设置为高于透镜102，具体指投影机113的最低点高于第一表面的最高点。

在实际应用中，显示屏101和透镜102两者(在具有投影机113的显示装置中还包括投影机113)可根据实际需要以及自身结构摆放在合适位置进行使用，但为了实现可移动，上述显示装置还可设置为包括支架，显示屏101和透镜102(在具有投影机113的显示装置中还包括投影机113)按设计要求装配在上述支架上，从而使用户以手持或佩戴等方式使用以及携带该显示装置。

本发明实施例提供的显示装置中透镜102的第一表面将显示面显示的图像反射至用户眼内，使用户获得虚拟图像，同时透镜102具有透光功能，能够使现实场景射入用户眼内，使用户获得虚拟图像与现实场景重叠的景致。

本发明实施例还提供一种穿戴式电子设备，其包括显示装置和固定部，显示装置为上述实施例提供的显示装置；显示装置设置于固定部，且通过固定部维持与用户眼睛的预设位置关系；其中，显示屏101位于第一位置上方，透镜102位于第一位置前方，第一位置为显示装置通过固定部与用户眼睛维持上述预设位置关系时，用户眼睛所在的位置。

在显示装置为上述具有支架的显示装置时，支架即为上述固定部，或者，支架与固定部相连。

具体的，上述穿戴式电子设备中，显示装置的显示屏101为1个，透镜102为两个，且两透镜102分别位于两个第一位置前方，两个第一位置分别为在显示装置通过固定部与用户维持上述预设位置关系时，用户两只眼睛分别所在的位置。

该方案中，为了配合用户两只眼睛分别接收图像的需求，上述显示屏101需分屏显示，具体分成两屏，其中，一个透镜102的第一表面用于将第一个分屏显示的图像反射至用户一只眼睛处，另一个透镜102的第一表面用于将第二个分屏显示的图像反射至用户另一只眼睛处。优选的，上述两个分屏显示的画面不同，分别显示同一景致在不同角度的虚拟图像，用户两只眼睛分别接收到同一景致的不同角度虚拟图像，能够获得立体的虚拟图像，使用户现实的观感更加丰富。

但是，上述方案中，屏幕中间区域的图像难以射入两个透镜102中，为了充分利用显示屏101的像素，上述显示装置中显示屏101和透镜102分别设置为一个，相应的，第一位置为显示装置通过固定部与用户眼睛维持预设位置关系时，用户一只眼睛所在的位置。该方案中，显示装置可设置为一组，即用户仅一只眼睛通过该显示装置获得虚拟图像和显示场景重叠的景象；该显示装置还可设置为两组，即用户两只眼睛分别通过两显示装置获得虚拟与现实场景重叠的景象，为了使用户获得如上立体的虚拟图像与现实场景重叠的景象，两显示装置的显示屏101设置为分别显示同一景致的不同角度虚拟图像。

当然，显示装置中显示屏101和透镜102的个数以及对应关系并不限于如上所述的方式，显示屏101可设置为单个或多个，透镜102可设置为单个或多个，每个显示屏101可设置为能够将射出的光线照射到一个或多个透镜102的第一表面上，每个透镜102的第一表面可用于将一个或多个显示屏101显示的画面反射至用户眼中，本实施例不做具体限定，其仅需满足每个显示屏101的显示面均凸向与之对应的所有透镜102，每个透镜102的第一表面均凹向与之对应的所有显示屏101，且所有显示屏101作为一个整体及所有透镜102作为一个整体分别和前述单个显示屏及单个透镜的各个参数和设置位置相同即可。

具体的，上述透镜102为两个或两个以上的穿戴式电子设备中，各透镜可设置为通过连接部相连，连接部与各透镜102为一体式结构；上述连接部优选设置为透明。

本发明实施例提供的穿戴式电子设备应用了上述实施例提供的显示装置，便于将显示装置的视场角设置为较大，利于满足用户的要求。当然，本实施例提供的穿戴式电子设备还具有上述实施例提供的有关显示装置的其它效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。