[发明专利]显示设备及其布置方法

说明书

本公开实施例提供了一种显示设备，包括：光源、分光装置、第一像源、第二像源和影像合成装置。分光装置位于光源前方，并用于将从光源发出的光分为第一光线和第二光线。第一像源位于第一光线的光路上，用于对第一光线进行调制，以投射要在第一焦平面上显示的第一影像。第二像源位于第二光线的光路上，用于对第二光线进行调制，以投射要在第二焦平面上显示的第二影像，其中，第一焦平面的焦距比第二焦平面的焦距短。影像合成装置位于第一影像和第二影像的投射前方，用于将第一影像和第二影像合成为合成影像，并向用户显示。还提供了用于布置上述显示设备的方法。

技术领域

本公开涉及成像领域，且具体地涉及显示设备及其布置方法。

背景技术

便携式显示器(例如头戴式显示器)现在变得越来越流行。包括增强现实眼镜和虚拟现实头盔在内，目前市面上见到的头戴式显示器所采用的光学系统都是单焦平面的，即光学系统在用户眼前所成的虚像只有一个，并且该虚像与用户的距离是固定的。当用户使用这种头戴式显示器时，会使得用户在观察距离用户比较近的场景时，产生晕眩、恶心甚至头痛的感受，大大降低了头戴式显示器的使用舒适度。

因此，需要一种能够使用户舒适地观察不同距离处的场景的显示器。

发明内容

本公开实施例的一个方面提供了一种显示设备。该显示设备包括光源、分光装置、第一像源、第二像源和影像合成装置。分光装置位于所述光源前方，并用于将从所述光源发出的光分为第一光线和第二光线。第一像源位于所述第一光线的光路上，用于对所述第一光线进行调制，以投射要在第一焦平面上显示的第一影像。第二像源位于所述第二光线的光路上，用于对所述第二光线进行调制，以投射要在所述第二焦平面上显示的第二影像，其中，所述第一焦平面的焦距比所述第二焦平面的焦距短。影像合成装置位于所述第一影像和所述第二影像的投射前方，用于将所述第一影像和所述第二影像合成为合成影像，并向用户显示。

在一些示例中，所述分光装置可包括棱镜，所述棱镜中包含第一偏振分光膜和第二偏振分光膜，所述第一偏振分光膜与所述第二偏振分光膜以相对于所述光源的各自的角度布置在所述棱镜中，使得通过所述第一偏振分光膜和所述第二偏振分光膜分出的所述第一光路和所述第二光路的光在经过所述第一像源和所述第二像源之后分别形成要在所述第一焦平面和所述第二焦平面上显示的影像。

在一些示例中，所述第一像源和所述第二像源是硅基液晶像源。

在一些示例中，所述影像合成装置包括所述分光装置中的所述第一偏振分光膜与所述第二偏振分光膜，所述第一影像和所述第二影像被所述第一偏振分光膜与所述第二偏振分光膜反射为沿同一光路传播，以形成所述合成影像。

在一些示例中，显示设备还可包括第二棱镜，所述第二棱镜包含半透半反膜和反射镜，所述半透半反膜和所述反射镜被布置为调整所形成的合成影像的光路，以适于所述用户观看。

本公开实施例的另一方面提供了一种布置显示设备的方法。该方法包括：布置光源；在所述光源前方布置分光装置，以将从所述光源发出的光分为第一光线和第二光线；在所述第一光线的光路上布置第一像源，所述第一像源对所述第一光线进行调制，以投射要在第一焦平面上显示的第一影像；在所述第二光线的光路上布置第二像源，所述第二像源对所述第二光线进行调制，以投射要在第二焦平面上显示的第二影像，其中，所述第一焦平面的焦距比所述第二焦平面的焦距短；以及在所述第一影像和所述第二影像的投射前方布置影像合成装置，以将所述第一影像和所述第二影像合成为合成影像，并向用户显示。

在一些示例中，所述分光装置可包括棱镜，所述棱镜中包含第一偏振分光膜和第二偏振分光膜。所述方法还可包括：将所述第一偏振分光膜与所述第二偏振分光膜以相对于所述光源的各自的角度布置在所述棱镜中，使得通过所述第一偏振分光膜和所述第二偏振分光膜分出的所述第一光路和所述第二光路的光在经过所述第一像源和所述第二像源之后分别形成要在所述第一焦平面和所述第二焦平面上显示的影像。

在一些示例中，所述第一像源和所述第二像源是硅基液晶像源。