光学显示系统和显示装置的制作方法

本发明涉及显示
技术领域：
，尤其涉及一种光学显示系统和显示装置。
背景技术：
：当我们观看三维物体的时候，在大脑中能够形成立体的显示影像。其原理在于，左右两只眼睛分别看到了同一场景在不同视角的画面，这两个画面引起了左右眼的视差。大脑能够把两个视角的图像整合成立体图像。在观看过程中，两只眼睛分别通过晶状体调节屈光度，使物体的像聚焦到视网膜的虚像平面。大脑对图像进行整合时，由于立体物体和虚像平面之间存在纵深差，眼睛需要进行辐辏(vergence)转动来适应这种纵深差。基于人类眼睛的肌肉记忆，屈光调节和辐辏转动两者之间存在一定的相关关系。在vr(virtualreality，虚拟现实)或ar(augmentedreality，增强现实)的相关显示技术中，通常采用单一焦点的光学设计方案。发明人经研究发现，在相关技术中，单一焦点的光学设计方案所呈现的图像对于人眼的像距是不变的，使得观看者在观看图像时无需进行屈光调节。而由于人眼的辐辏转动与不变的屈光调节产生了冲突(辐辏冲突)，观看者在持续观看动态3d图像过程时容易出现眼疲劳和眩晕。技术实现要素：本发明提供一种光学显示系统和显示装置，以解决相关技术中的不足。根据本发明实施例的第一方面，提供一种光学显示系统，包括：m个显示屏幕、m个透镜与光波导；所述m个透镜中至少两个透镜的焦距不同；m为大于1的自然数；所述光波导包括光波导本体与光线输出部；所述m个显示屏幕与所述m个透镜一一对应，所述透镜被配置为将来自对应的显示屏幕的光透射至所述光波导本体进行传输；所述光线输出部被配置为将来自所述m个显示屏幕的光从所述光波导本体中输出以成像，来自同一个显示屏幕的光形成同一个像，来自所述m个显示屏幕的光形成m个像，m个像的像距中至少两个像距不同。在一个实施例中，所述光波导还包括m个耦合部；所述m个耦合部位于所述光波导本体的第一侧，所述光线输出部位于所述光波导本体的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对；所述m个透镜与所述m个耦合部一一对应，所述透镜被配置为将来自对应的显示屏幕的光透射至对应的耦合部，所述耦合部被配置为将来自对应的显示屏幕的光以对应的入射角耦合进入所述光波导本体进行传输。在一个实施例中，一个所述显示屏幕在对应的耦合部的正投影落在对应的透镜在对应的耦合部的正投影内。在一个实施例中，所述耦合部包括入射面、反射面与出射面，所述反射面被配置为将经所述入射面的来自所述显示屏幕的光反射至所述出射面，来自所述显示屏幕的光从所述出射面出射后进入所述光波导本体。在一个实施例中，所述光线输出部包括n个光学膜层，所述n个光学膜层相互平行，n为正整数；所述n个光学膜层为部分反射部分透射的膜层；所述光波导本体为直板状；所述n个光学膜层相对于所述光波导本体的长边倾斜设置，所述长边沿所述光波导本体延伸的方向延伸；所述光学膜层被配置为对来自所述显示屏幕的一部分光进行反射，对来自所述显示屏幕的另一部分光进行透射，被所述光学膜层反射的光从所述光波导本体出射。在一个实施例中，所述n个光学膜层各自对来自所述显示屏幕的光的反射光的光强相同。在一个实施例中，所述光线输出部包括l个光学膜层与一个第一反射膜层，所述l个光学膜层与所述第一反射膜层相互平行，l为正整数；所述l个光学膜层靠近所述透镜，所述第一反射膜层远离所述透镜；所述l个光学膜层为部分反射部分透射的膜层；所述光波导本体为直板状；所述光学膜层与所述第一反射膜层相对于所述光波导本体的长边倾斜设置，所述长边沿所述光波导本体延伸的方向延伸；所述光学膜层被配置为对来自所述显示屏幕的一部分光进行反射，对来自所述显示屏幕的另一部分光进行透射，所述第一反射膜层被配置为对来自所述显示屏幕的光进行反射，被所述光学膜层反射的光与被所述第一反射膜层反射的光从所述光波导本体出射。在一个实施例中，所述l个光学膜层各自对来自所述显示屏幕的光的反射光的光强以及所述第一反射膜层对来自所述显示屏幕的光的反射光的光强相同。在一个实施例中，所述光线输出部包括一个第二反射膜层，所述光波导本体为直板状；所述第二反射膜层相对于所述光波导本体的长边倾斜设置，所述长边沿所述光波导本体延伸的方向延伸；所述第二反射膜层被配置为对来自所述显示屏幕的光进行反射，被所述第二反射膜层反射的光从所述光波导本体出射。根据本发明实施例的第二方面，提供一种显示装置，包括：上述的光学显示系统。根据上述实施例可知，通过将m个透镜一一对应地与m个显示屏幕设置，其中，m个透镜中至少两个透镜的焦距不同，这样，可以使来自m个显示屏幕的光形成的m个像的像距中至少两个像距不同。在m个显示屏幕显示图像时，使得观看者可以观看不同像距的图像，避免仅观看同一像距的图像导致的辐辏冲突，可以缓解眼疲劳和眩晕。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是根据本发明实施例示出的一种光学显示系统的结构示意图；图2是根据本发明实施例示出的一种光路示意图；图3是根据本发明实施例示出的一种光学显示系统的结构示意图；图4是根据本发明实施例示出的一种光学显示系统的结构示意图。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。图1是根据本发明实施例示出的一种光学显示系统。该光学显示系统包括：m个显示屏幕11、12、m个透镜13、14与光波导15。m个透镜13、14中至少两个透镜的焦距不同。m为大于1的自然数。例如，m为2、3或其他自然数。光波导15包括光波导本体151与光线输出部152。m个显示屏幕11、12与m个透镜13、14一一对应，透镜13、14被配置为将来自对应的显示屏幕的光透射至光波导本体151进行传输。其中，来自m个显示屏幕11、12的光彼此大致平行地入射至光波导本体151。光线输出部152被配置为将来自m个显示屏幕11、12的光从光波导本体151中输出以成像，来自同一个显示屏幕的光形成同一个像，来自m个显示屏幕的光形成m个像，m个像的像距中至少两个像距不同。本实施例中，通过将m个透镜一一对应地与m个显示屏幕设置，其中，m个透镜中至少两个透镜的焦距不同，这样，可以使来自m个显示屏幕的光形成的m个像的像距中至少两个像距不同。在m个显示屏幕显示图像时，使得观看者可以观看不同像距的图像，避免仅观看同一像距的图像导致的辐辏冲突，可以缓解眼疲劳和眩晕。本实施例中，可以实现多景深显示，进而可以缓解眼疲劳和眩晕。本实施例中，还可以在光波导中传输来自多个显示屏幕的光，实现多通道复用，可以降低成本，减小光学显示系统的体积，使光学显示系统更加轻薄便携。本发明实施例还提供另一种光学显示系统。在本实施例中，m为2。当m为2时，光学显示系统包括显示屏幕11、显示屏幕12、透镜13、透镜14与光波导15。显示屏幕11与透镜13对应，显示屏幕12与透镜14对应。如图2所示，透镜13被配置为将来自显示屏幕11的光17透射至光波导本体151进行传输，透镜14被配置为将来自显示屏幕12的光18透射至光波导本体151进行传输。来自显示屏幕11的光17入射光波导本体151的入射角与来自显示屏幕12的光18入射光波导本体151的入射角不同。光线输出部152被配置为将来自显示屏幕11的光17从光波导本体151中输出以成像，光线输出部152还被配置为将来自显示屏幕12的光18从光波导本体151中输出以成像。来自显示屏幕11的光17形成一个像，来自显示屏幕12的光18形成另一个像。来自显示屏幕11、12的光形成2个像，这2个像的像距不同。在显示屏幕11、12显示图像时，来自显示屏幕11的光17进入观看者的人眼21，观看者可以看到显示屏幕11显示的图像，来自显示屏幕12的光18进入观看者的人眼21，观看者可以看到显示屏幕12显示的图像。在显示屏幕11、12显示图像时，使得观看者可以观看2个不同像距的图像，避免仅观看同一像距的图像导致的辐辏冲突，可以缓解眼疲劳和眩晕。在本实施例中，透镜13的折射率与透镜14的折射率可不同。在本实施例中，透镜13的面型与透镜14的面型可不同。例如，透镜13可以为双凸透镜，透镜14可以为平凸透镜。在本实施例中，透镜13可以对显示屏幕11显示的图像放大β1倍，透镜14可以对显示屏幕12显示的图像放大β2倍。β1与β2可相同，可不同。在本实施例中，透镜13可以是透镜组，也可以是单透镜。透镜14可以是透镜组，也可以是单透镜。在本实施例中，透镜13可以是液晶透镜或者液体透镜。透镜14可以是液晶透镜或者液体透镜。在本实施例中，显示屏幕11可以是液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)，或者，显示屏幕11也可以是有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)显示屏幕，或者，显示屏幕11也可以是microoeld显示屏幕，或者，显示屏幕11也可以是miniled显示屏幕，或者，显示屏幕11也可以是dlp(digitallightprocessing，数字光处理)显示屏幕，或者，显示屏幕11也可以是lcos(liquidcrystalonsilicon，液晶附硅)显示屏幕。在本实施例中，显示屏幕12可以是液晶显示器、oled显示屏幕、microoeld显示屏幕、miniled显示屏幕、dlp显示屏幕或者lcos显示屏幕。在本实施例中，显示屏幕11可以是非柔性显示屏或者柔性显示屏。在本实施例中，显示屏幕12可以是非柔性显示屏或者柔性显示屏。在本实施例中，来自显示屏幕11～12的光可以在光波导15中进行全反射无损传输，减少光能量损失。本发明实施例还提供另一种光学显示系统。在本实施例中，m为2。如图1所示，该光学显示系统在上述实施例的基础上，光波导15还包括耦合部153与耦合部154，耦合部153、耦合部154位于光波导本体151的第一侧，光线输出部152位于光波导本体151的第二侧，第一侧与第二侧相对。光波导本体151的第一侧为靠近透镜13、透镜14的一侧。透镜13与耦合部153对应，透镜14与耦合部154对应。透镜13被配置为将来自显示屏幕11的光17透射至耦合部153，透镜14被配置为将来自显示屏幕12的光18透射至耦合部154。耦合部153被配置为将来自显示屏幕11的光17以对应的入射角耦合进入光波导本体151进行传输，耦合部154被配置为将来自显示屏幕12的光18以对应的入射角耦合进入光波导本体151进行传输。在本实施例中，显示屏幕11在耦合部153的正投影落在透镜13在耦合部153的正投影内。显示屏幕12在耦合部154的正投影落在透镜14在耦合部154的正投影内。这样，可以保证来自显示屏幕11的光17可以尽量多地通过透镜13，来自显示屏幕12的光18可以尽量多地通过透镜14。在本实施例中，耦合部153、耦合部154可分别包括入射面、反射面与出射面。对于同一耦合部，反射面被配置为将经入射面的来自显示屏幕的光直接地或者间接地反射至出射面，来自显示屏幕的光从出射面出射后进入光波导本体151。例如，耦合部154包括入射面1541、反射面1542与出射面1543，反射面1542被配置为将经入射面1541的来自显示屏幕12的光18反射至出射面1543，来自显示屏幕12的光18从出射面1543出射后进入光波导本体151。在本实施例中，光波导15的材质可以是玻璃或者塑料，反射面1542可通过涂覆反射膜层得到。本发明实施例还提供另一种光学显示系统。在本实施例中，m为2。如图1所示，该光学显示系统在上述实施例的基础上，光线输出部152包括n个光学膜层1521～1526，n个光学膜层1521～1526相互平行，n为正整数。例如，n为1、2、3或其他正整数。在本实施例中，n为6。在本实施例中，光学膜层1521～1526为部分反射部分透射的膜层，光波导本体151为直板状。光学膜层1521～1526相对于光波导本体151的长边倾斜设置，且光学膜层1521～1526可以等间隔分布。光波导本体151的长边沿光波导本体151延伸的方向延伸。光学膜层1521～1526分别被配置为对来自显示屏幕的一部分光进行反射，对来自显示屏幕的另一部分光进行透射，被光学膜层1521～1526反射的光从光波导本体151出射。从光波导本体151出射的光的出射方向可垂直于光波导本体151的长边。在本实施例中，光学膜层1521～1526各自对来自显示屏幕的光的反射光的光强相同。具体地，对于来自同一显示屏幕的光，光学膜层1521～1526各自对来自显示屏幕的光的反射光的光强相同。例如，对于来自显示屏幕11的光17，光学膜层1521对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1522对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1523对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1524对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1525对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1526对来自显示屏幕的光17的反射光的光强相同。换句话说，对于来自显示屏幕11的光17，光学膜层1521～1526各自对应的反射光的光强相同。这样，对于同一显示屏幕显示的图像，观看者在各个位置观看到的图像的显示效果是相同的。对于来自显示屏幕11的光17，假设光学膜层1521的反射率为r1，光学膜层1522的反射率为r2、光学膜层1523的反射率为r3、光学膜层1524的反射率为r4、光学膜层1525的反射率为r5、光学膜层1526的反射率为r6，入射至光学膜层1521的来自显示屏幕11的光17的光强为1，则光学膜层1521～1526各自对应的反射光的光强如下表1所示。其中，r1＝r2*(1-r1)＝r3*(1-r2)*(1-r1)＝r4*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)＝r5*(1-r4)*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)＝r6*(1-r5)*(1-r4)*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)。表1光学膜层反射光的光强光学膜层1521r1光学膜层1522r2*(1-r1)光学膜层1523r3*(1-r2)*(1-r1)光学膜层1524r4*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)光学膜层1525r5*(1-r4)*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)光学膜层1526r6*(1-r5)*(1-r4)*(1-r3)*(1-r2)*(1-r1)本发明实施例还提供另一种光学显示系统。在本实施例中，m为2。如图3所示，在本实施例中，光线输出部152包括l个光学膜层1521～1525与一个第一反射膜层31，l个光学膜层1521～1525与第一反射膜层31相互平行，l为正整数。例如，l为1、2、3或其他自然数。在本实施例中，l为5。光学膜层1521～1525靠近透镜13、透镜14，第一反射膜层31远离透镜13、透镜14。光学膜层1521～1525为部分反射部分透射的膜层，光波导本体151为直板状。光学膜层1521～1525与第一反射膜层31相对于光波导本体151的长边倾斜设置，光学膜层1521～1525与第一反射膜层31可等间隔设置。光波导本体151的长边沿光波导本体151延伸的方向延伸。光学膜层1521～1525分别被配置为对来自显示屏幕的一部分光进行反射，对来自显示屏幕的另一部分光进行透射，第一反射膜层31被配置为对来自显示屏幕的光进行反射，被光学膜层1521～1525反射的光与被第一反射膜层31反射的光从光波导本体出射。从光波导本体151出射的光的出射方向可垂直于光波导本体151的长边。在本实施例中，光学膜层1521～1525各自对来自显示屏幕的光的反射光的光强以及第一反射膜层31对来自显示屏幕的光的反射光的光强相同。具体地，对于来自同一显示屏幕的光，光学膜层1521～1525各自对来自显示屏幕的光的反射光的光强以及第一反射膜层31对来自显示屏幕的光的反射光的光强相同。例如，对于来自显示屏幕11的光17，光学膜层1521对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1522对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1523对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1524对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、光学膜层1525对来自显示屏幕的光17的反射光的光强、第一反射膜层31对来自显示屏幕的光17的反射光的光强相同。换句话说，对于来自显示屏幕11的光17，光学膜层1521～1525、第一反射膜层31各自对应的反射光的光强相同。这样，对于同一显示屏幕显示的图像，观看者在各个位置观看到的图像的显示效果是相同的。本发明实施例还提供另一种光学显示系统。在本实施例中，m为2。如图4所示，在本实施例中，光线输出部152包括一个第二反射膜层41，光波导本体151为直板状。第二反射膜层41相对于光波导本体151的长边倾斜设置，光波导本体151的长边沿光波导本体151延伸的方向延伸。第二反射膜层41被配置为对来自显示屏幕的光进行反射，被第二反射膜层41反射的光从光波导本体151出射。从光波导本体151出射的光的出射方向可垂直于光波导本体151的长边。例如，对于来自显示屏幕11的光17，第二反射膜层41被配置为对来自显示屏幕11的光17进行反射，被第二反射膜层41反射的光从光波导本体151出射。从光波导本体151出射的光进入观看者的眼睛后，观看者可看到显示屏幕11显示的图像。本发明的实施例还提出了一种显示装置，包括上述任一实施例所述的光学显示系统。在一个实施例中，显示装置可以是虚拟现实显示装置。在另一个实施例中，显示装置可以是增强现实显示装置。本实施例中，通过将m个透镜一一对应地与m个显示屏幕设置，其中，m个透镜中至少两个透镜的焦距不同，这样，可以使来自m个显示屏幕的光形成的m个像的像距中至少两个像距不同。在m个显示屏幕显示图像时，使得观看者可以观看不同像距的图像，避免仅观看同一像距的图像导致的辐辏冲突，可以缓解眼疲劳和眩晕。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。当前第1页1 2 3