投光装置及显示设备的制作方法

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种投光装置及显示设备。

背景技术：

增强现实技术(augmentreality，ar)能够在屏幕上集成虚拟世界以及现实世界，其通过视觉、听觉等多感官模拟信息与真实环境信息的实时叠加，达到超越和增加现实的感官体验，在娱乐、医疗、军事等多领域具有极为广泛的应用前景。显示设备是整个增强显示系统的核心组件，其直接向用户显示模拟信息与环境信息的叠加影像。

但是，现有的显示设备一般采用固定成像深度的显示方式。而固定成像深度的显示方式违反人眼的辐辏反射观察规律，用户在固定成像深度情况下长时间观看后容易出现恶心、眩晕等症状，严重降低用户体验。

技术实现要素：

本公开提出了一种投光装置及显示设备，以实现成像深度可调的显示方式，提高用户体验。

根据本公开的一方面，提供了一种投光装置，包括：

光源，用于产生入射光，所述入射光为线偏振光；

透光部件，用于透射所述入射光，被配置为在第一状态下所述透光部件不改变透射光的偏振方向，在第二状态下所述透光部件改变透射光的偏振方向；

偏振分光棱镜，所述棱镜的第一表面朝向所述透光部件且与所述入射光垂直，所述棱镜的斜面被配置为透射与第一偏振方向的光，以及反射第二偏振方向的光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

第一反光部件，反光面朝向所述棱镜的垂直于所述第一表面的第二表面，所述第一反光部件与所述棱镜之间设置有1/4波片；

第二反光部件，反光面朝向所述棱镜的平行于所述第一表面的第三表面，所述第二反光部件与所述棱镜之间设置有1/4波片；

其中，所述第一反光部件的焦距与所述第二反光部件的焦距不同，所述棱镜的与所述第二表面平行的第四表面作为出射光的出射面。

在一种可能的实现方式中，所述透光部件包括液晶盒，所述液晶盒的受光面朝向所述光源，所述液晶盒被配置为在通电状态下不改变透射光的偏振方向，在不通电状态下改变透射光的偏振方向。

在一种可能的实现方式中，所述第一反光部件包括第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面设置有覆盖所述凸面的第一反射膜，所述第一反射膜的反射面朝向所述偏振分光棱镜的所述第二表面。

在一种可能的实现方式中，所述第二反光部件包括第二平凸透镜，所述第二平凸透镜的凸面设置有覆盖凸面的第二反射膜，所述第二反射膜的反射面朝向所述偏振分光棱镜的所述第三表面。

在一种可能的实现方式中，所述光源产生的所述入射光包括p光或s光。

在一种可能的实现方式中，所述棱镜的斜面设置有覆盖斜面的光学薄膜，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面、所述第四表面均朝向所述斜面。

在一种可能的实现方式中，对应于所述入射光为p光或s光，所述偏振分光棱镜的斜面镀有透p光反s光膜。

根据本公开的另一方面，提供了一种显示设备，所述显示设备包括上述投光装置，还包括：

光源控制单元，用于控制所述光源的发光；

显示单元，用于显示所述偏振分光棱镜的第四表面出射的出射光对应的图像或影像。

在一种可能的实现方式中，所述显示设备至少包括增强现实(ar)设备、透明显示器、半透明显示器、透视显示设备、混合现实显示设备、平面显示器、头戴式显示器、车载抬头显示器中的任意一种或多种。

根据本公开的各方面的实施例提供的实施方式，可以通过控制所述透光部件的状态切换，选择出射不同路径的光线。通过设置所述第一反光部件的焦距与所述第二反光部件的焦距不同，可以使所述不同路径的光线对应的成像深度不同。这样，就可以实现投光装置的出射光对应的成像深度的可调节，有效提高用户体验。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得更清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的结构示意图。

图2示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的第一状态的光路示意图。

图3示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的第二状态的光路示意图。

图4示出本公开一种实施例提供的一种显示设备的模块结构示意图。

图5示出本公开一种实施例提供的一种显示设备的装置结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

本公开实施例中的显示设备可以指各种形式的透明显示器、半透明显示器、透视显示设备、混合现实显示设备、增强现实(ar)设备、平面显示器、头戴式显示器、车载抬头显示器、接入终端、用户单元、用户设备、用户站、移动站、移动台(mobilestation，ms)、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端设备(terminalequipment)、无线通信设备、用户代理或用户装置。显示设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(sessioninitiationprotocol，sip)电话、个人数字处理(personaldigitalassistant，pda)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，未来5g网络中的用户设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(publiclandmobilenetwork，plmn)中的终端设备等，本公开实施例对此并不限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/“，表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本公开实施例中出现的“多个”或“n个”是指两个或两个以上。本公开实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本公开实施例中对个数的特别限定，不能构成对本公开实施例的任何限制。

图1示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的结构示意图。所述投光装置可以应用于增强现实(ar)设备、透明显示器、半透明显示器、透视显示设备、混合现实显示设备、平面显示器、头戴式显示器、车载抬头显示器等任意光显示设备中。具体的，如图1所示，所述投光装置可以包括：

光源5，用于产生入射光，所述入射光为线偏振光；

透光部件4，用于透射所述入射光，被配置为在第一状态下所述透光部件4不改变透射光的偏振方向，在第二状态下所述透光部件4改变透射光的偏振方向；

偏振分光棱镜3，所述棱镜3的第一表面朝向所述透光部件4且与所述入射光垂直，所述棱镜的斜面31被配置为透射与第一偏振方向的光，以及反射第二偏振方向的光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

第一反光部件7，反光面朝向所述棱镜3的垂直于所述第一表面的第二表面，所述第一反光部件与所述棱镜3之间设置有1/4波片6；

第二反光部件1，反光面朝向所述棱镜的平行于所述第一表面的第三表面，所述第二反光部件与所述棱镜之间设置有1/4波片2；

其中，所述第一反光部件7的焦距与所述第二反光部件1的焦距不同，所述棱镜3的与所述第二表面平行的第四表面作为出射光的出射面。

其中，所述第一反光部件7和所述第二反光部件1可以是任意类型的曲面反射部件，比如可以是曲面反射镜等，具体的，实施人员可以根据实际情况自行选择。具体的，以所述第一反光部件7和所述第二反光部件1具有不同的焦距为标准进行选择。这样即可保证两个反光部件的成像深度(焦距)不同，实现两种成像深度。

本公开一种实施例中，所述第一反光部件7可以包括第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面设置有覆盖所述凸面的第一反射膜，所述第一反射膜的反射面朝向所述偏振分光棱镜3的所述第二表面。

对应的，本公开一种实施例中，所述第二反光部件1也可以包括第二平凸透镜，所述第二平凸透镜的凸面设置有覆盖凸面的第二反射膜，所述第二反射膜的反射面朝向所述偏振分光棱镜3的所述第三表面。

如图1所示，两个反射部件均可以由平凸透镜+凸面镀反射膜组成，分别与1/4波片2、6胶合在一起，可以减少反射面，进而可以有效降低损耗；其次，本例中，在平凸透镜上镀膜，这样可以简化系统，减小体积；而且，反射膜和1/4波片间有平凸透镜，使折射率的变化更大，既降低了反射镜的参数指标，也使光焦度有更大的自由度。

对于上述实施例，由于透镜焦距的主要由折射率n、曲率半径r和透镜厚度d三个参数确定，通过设置两个反光透镜的三种参数中的任意一种或多种不同，就可以实现两个反光透镜的焦距不同，进而实现成像深度不同。

在本公开一种实施例中，所述透光部件4可以是电控式的透光部件，比如可以是液晶盒，所述液晶盒4的受光面朝向所述光源5，与入射光线垂直，所述液晶盒在通电状态下为不改变透射光偏振方向的透光片，如同普通的透光玻璃，在不通电状态下作用相当于半波片，可以将线偏光的偏振方向转换为垂直方向，比如，入射光是p光，经过不通电的液晶盒(相当于半波片)后会转变为s光。

而在本公开其他实施例中，所述透光部件4也可以是其他类型或其他结构的光学元件或构件，比如可以通过相应的机械开关，可以控制所述半波片转动或移动等，实现半波片透光和直接透光的切换。具体的，所述透光部件的类型或结构，本公开不作限定。只要可以所述透光部件可以实现在一种状态下透光而不改变偏振方向，在另一种状态下透光并改变透过的光的偏振方向为原偏振方向的垂直方向即可。

本公开一些实施例中，所述光源可以是lcos、oled、microled等各种类型的光源，也可以是任意结构或类型的光源组件，需要限定的是，本公开实施例的光源产生的所述入射光为p光，即偏振方向在入射光线和法线所成的平面(入射面)内的线偏振光。对应的，偏振方向在入射光线和法线所成的平面(入射面)内的垂直平面内的线偏振光，为s光。

本公开一种实施例中，所述棱镜3的斜面31设置有覆盖斜面31的光学薄膜，所述光学薄膜被配置为透射与所述入射光偏振方向相同的光，以及反射与所述入射光偏振方向垂直的光，所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面、所述第四表面均朝向所述斜面。

其中，具体的，本公开一种实施例中，所述光源5产生的入射光为p光，所述偏振分光棱镜的斜面镀的光学薄膜可以是透p光反s光膜，即可以透过p光而反射s光。

图2示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的第一状态的光路示意图。图3示出本公开一种实施例提供的一种投光装置的第二状态的光路示意图。为便于实施人员进一步理解，下面结合图2、图3所对应的实施例，以入射光为p光为例，对所述投光装置的出射光的不同成像深度的实现方式进行进一步说明：

在控制所述透光部件4处于第一状态下(比如液晶盒处于不通电状态下，相当于半波片)，如图2所示，入射光为p光，通过透光部件4后时p光变成s光，透光部件4与偏振分光棱镜相连，偏振分光棱镜斜面31处镀有透p光反s光膜，s光由介质膜反射后经过1/4波片6，1/4波片2将线偏光转换为圆偏光，随后由第一反光部件7反射再次经过1/4波片6，s光变成p光，最后经过偏振分光棱镜斜面后从所述棱镜3的第四表面出射。由于，出射的光线均是所述第一反光部件反射的光，因此，出射光的成像深度为所述第一反光部件的第一焦距对应的第一成像深度。

在控制所述透光部件4处于第二状态下(比如液晶盒处于通电状态下，相当于普通透光玻璃)，如图3所示，入射光为p光，通过透光部件4后时p光偏振方向不变，仍为p光，透光部件4与偏振分光棱镜相连，偏振分光棱镜斜面31处镀有透p光反s光膜，p光透过斜面31后，经过1/4波片2，1/4波片2将线偏光转换为圆偏光，随后由第二反光部件1反射再次经过1/4波片2，p光变成s光，最后经过偏振分光棱镜斜面反射后从所述棱镜3的第四表面出射。由于，出射的光线均是所述第二反光部件反射的光，因此，出射光的成像深度为所述第二反光部件的第二焦距对应的第二成像深度。

通过上述分析，很明显，通过调节所述透光部件4的状态，就可以实现出射光对应的成像深度的调整，可以在两个不同成像深度之间切换，用于对应的显示设备中，可以有效提高用户体验。

基于上述投光装置，本公开还提供一种显示设备，所述显示设备可以是任意具有显示功能的电子设备。图4示出本公开一种实施例提供的一种显示设备的模块结构示意图。图5示出本公开一种实施例提供的一种显示设备的装置结构示意图。具体的，如图4、图5所示，所述显示设备可以包括：

上述投光装置101；

光源控制单元102，可以用于控制所述光源的发光；

显示单元103，可以用于显示所述偏振分光棱镜的所述第四表面出射的出射光对应的图像或影像。

本公开实施例所述的显示设备，可以是透明显示器、半透明显示器、透视显示设备、混合现实显示设备、增强现实(ar)设备、平面显示器、头戴式显示器、车载抬头显示器中的任意一种或多种。当然，在本公开其他实施例中，所述显示设备还可以是其他任意类型的显示设备。本公开实施例所述的显示设备，可以具有更大的视场，更小的输出光线间距，可以有效高提显示效果。有效提高用户体验。

基于上述显示设备，本公开还提供一种应用于上述显示设备的成像深度控制方法。具体的，所述方法可以包括：

控制所述透光部件至所述第一状态，使所述显示设备的成像深度为第一成像深度。

进一步的，所述透光部件可以包括液晶盒，对应的，所述控制所述透光部件至所述第一状态，使所述显示设备的成像深度为第一成像深度可以包括：

控制所述液晶盒处于不通电状态，使所述显示设备的成像深度为所述第一成像深度。

本公开一种实施例中，所述方法还可以包括：

控制所述透光部件至所述第二状态，使所述显示设备的成像深度为第二成像深度。

进一步的，所述透光部件可以包括液晶盒，对应的，所述控制所述透光部件至所述第二状态，使所述显示设备的成像深度为第二成像深度可以包括：

控制所述液晶盒处于通电状态，使所述显示设备的成像深度为所述第二成像深度。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。