一种显示设备模组及头戴式显示设备制造技术

本申请实施例提供了一种显示设备模组，包括显示面板、非同轴光学器件、第一片状光学元件以及固定系统；显示面板用于发出光线；非同轴光学器件的入光面使得显示面板发出的光线能够经入光面透射、并从出光面透射出来；第一片状光学元件朝向非同轴光学器件的一侧用于反射出光面透射出的光线至人眼方向，第一片状光学元件还用于在反射光线时提供偏向非同轴光学系统的光焦度。本申请实施例中第一片状光学元件可以提供偏向非同轴光学系统的光焦度，以便将光线反射至人眼方向，进而使得显示设备模组可以仅包括单片的片状光学元件，降低了显示设备模组的厚度。示设备模组的厚度。示设备模组的厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种显示设备模组及头戴式显示设备


[0001]本申请涉及光学领域，尤其涉及一种显示设备模组及头戴式显示设备。

技术介绍

[0002]头戴式显示设备可以利用计算机产生的附加信息对使用者所看到的真实世界景象进行增强或者扩张，极大的改变了人类与计算机或者与外部世界交互的方式，这种设备综合使用了不同研究领域的多种技术，并很快的应用到娱乐、科学研究、模拟训练、远程医疗等领域。
[0003]在基于增强现实(augmented reality，AR)以及混合现实(mix reality，MR)技术的头戴式显示设备中，显示面板显示的虚拟图像需要先经由显示设备模组处理，再与现实图像叠加呈现给用户。由于头戴显示设备佩戴在用户头部，为了减轻用户头部压力，需要进一步对头戴式显示设备进行紧凑化设计。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种头戴式显示设备，使得头戴式显示设备中的显示设备模组在人眼视线方向的厚度变小，实现了对头戴式显示设备的紧凑化设计。
[0005]第一方面，本申请提供了一种显示设备模组，其特征在于，包括显示面板、非同轴光学器件、第一片状光学元件以及固定系统；所述固定系统用于固定所述显示面板、所述非同轴光学器件以及所述第一片状光学元件；
[0006]所述显示面板用于基于电子图像内容发出光线；显示面板可以基于电子图像内容显示图像，进而，可以作为光源，基于电子图像内容来发出光线；
[0007]所述非同轴光学器件包括入光面和出光面，所述非同轴光学器件的入光面朝向所述显示面板，使得所述显示面板发出的光线能够经所述入光面透射、并从所述出光面透射出来；
[0008]应理解，非同轴光学器件可以为自由曲面棱镜、或者由多个透镜构成的组合结构，本申请并不限定；本实施例中的“透射”可以理解为入射的光线穿过物体后的出射现象。其中，当光线入射到透明或半透明材料表面时，一部分被反射，一部分被吸收，还有一部分可以透射过去；
[0009]所述第一片状光学元件朝向所述非同轴光学器件的一侧用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，用于形成所述电子图像内容对应的虚拟图像，所述第一片状光学元件还用于在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。其中，人眼方向可以理解为用户以正确的方式佩戴AR或MR眼镜时，人眼所在的方向，应理解，AR以及MR眼镜包括左眼显示模组和右眼显示模组，左眼显示模组的人眼方向可以指用户以正确的方式佩戴AR或MR眼镜时，左眼所在的方向；右眼显示模组的人眼方向可以指用户以正确的方式佩戴AR或MR眼镜时，右眼所在的方向；
[0010]其中，第一片状光学元件可以提供偏向非同轴光学系统的光焦度，以便将光线反
射至人眼方向，进而使得显示设备模组可以仅包括单片的片状光学元件，降低了显示设备模组的厚度。
[0011]在一种可能的实现中，所述第一片状光学元件朝向所述非同轴光学器件的表面设置有反射式衍射光栅，所述反射式衍射光栅用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，并在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。
[0012]在工作时，显示面板的光线经过可以进入非同轴光学器件的内部，经过反射面的反射，通过出射面传播至下方的第一片状光学元件的反射式衍射光栅，光线在反射式衍射光栅进行反射式衍射，产生的衍射光最终进入人眼，用户可以看到显示图像。第一片状光学元件303为透光材料，使得环境光可以穿过第一片状光学元件，进入人眼，使用户可同时看到无畸变的环境，形成AR显示。由于第一片状光学元件上设置有反射式衍射光栅，可以提供偏向非同轴光学器件的光焦度，使得显示设备模组可以仅包括单片的第一片状光学元件，降低了显示设备模组的厚度。同时，环境光在从环境传播到人眼的过程中仅通过单片的第一片状光学元件，使得环境光仅进行一次能量衰减，提高了视透光效。
[0013]在一种可能的实现中，所述第一片状光学元件内部还设置有菲涅尔镜片，所述菲涅尔镜片朝向所述非同轴光学器件的表面用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，并在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。
[0014]在工作时，显示面板的光线经过可以进入非同轴光学器件的内部，经过反射面的反射，通过出射面传播至下方的第一片状光学元件内的菲涅尔镜片，在经过菲涅尔镜片的反射后进入人眼，用户可以看到显示面板的显示图像。同时环境光透过第一片状光学元件，进入人眼，使用户可同时看到无畸变的环境，形成AR显示；由于第一片状光学元件内设置有菲涅尔镜片，可以提供偏向非同轴光学器件的光焦度，使得显示设备模组可以仅包括单片的第一片状光学元件，降低了显示设备模组的厚度，同时，环境光在从环境传播到人眼的过程中仅通过单片的第一片状光学元件，使得环境光仅进行一次能量衰减，提高了视透光效。
[0015]在一种可能的实现中，所述第一片状光学元件与所述人眼方向之间的夹角大于45度且小于90度。用户在正确佩戴头戴式显示设备时，第一片状光学元件可以与铅锤方向之间的夹角小于45度，也就是说用户在正确佩戴头戴式显示设备时，第一片状光学元件不会过度倾斜。第一片状光学元件可以为表面具有一定曲率的片状光学结构，或者为平板状的光学结构。若第一片状光学元件为表面具有一定曲率的片状光学结构，则第一片状光学元件与人眼方向之间的夹角可以理解为第一片状光学元件大致所处的平面与人眼方向之间的夹角，或者第一片状光学元件的大部分表面与人眼方向之间的夹角。
[0016]在一种可能的实现中，所述第一片状光学元件各处的厚度的差异在预设范围内；所述第一片状光学元件各处的厚度在0.3毫米至3毫米的范围内。
[0017]在一种可能的实现中，所述第一片状光学元件为透光材料，用于透射环境光。
[0018]在一种可能的实现中，所述反射式衍射光栅朝向所述非同轴光学器件的一侧包括凸起，所述凸起偏向所述非同轴光学器件。凸起的倾斜角度范围可以小于45度，倾斜结构的凸起可以增强正级衍射的效率。
[0019]在一种可能的实现中，所述反射式衍射光栅的表面设置有增强反射膜。增强反射膜可以用来控制反射与视透的比例。
[0020]在一种可能的实现中，所述反射式衍射光栅包括浮雕光栅、直衍射光栅、闪耀光栅
以及体全息光栅中的一种。
[0021]在一种可能的实现中，所述菲涅尔镜片的表面设置有半反半透膜。
[0022]在一种可能的实现中，所述部分反射膜的表面设置有透明胶层，所述透明胶层与所述菲涅尔镜片的折射率的差值在预设范围内。所述菲涅尔镜片的表面设置有半反半透膜，用来控制反射与视透的比例。该菲涅尔透镜靠近人眼侧的表面还可以附有一层光学透明的胶层，所述透明胶层与所述菲涅尔镜片的折射率的差值在预设范围内，可以作为透视补偿层，胶层折射率与透镜折射率相似，透明胶层与所述菲涅尔镜片的折射率的差值所在的预设范围可以是0.05。应理解，本申请并不限定胶层的材料类型，只需要满足透过率在可见光波段高于90％，且与菲涅尔镜片的折射率的差值在预设范围即可。
[0023]在一种可能的实现中，所述非同轴光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显示设备模组，其特征在于，包括显示面板、非同轴光学器件、第一片状光学元件以及固定系统；所述固定系统用于固定所述显示面板、所述非同轴光学器件以及所述第一片状光学元件；所述显示面板用于基于电子图像内容发出光线；所述非同轴光学器件包括入光面和出光面，所述非同轴光学器件的入光面朝向所述显示面板，使得所述显示面板发出的光线能够经所述入光面透射、并从所述出光面透射出来；所述第一片状光学元件朝向所述非同轴光学器件的一侧用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，用于形成所述电子图像内容对应的虚拟图像，所述第一片状光学元件还用于在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。2.根据权利要求1所述的显示设备模组，其特征在于，所述第一片状光学元件朝向所述非同轴光学器件的表面设置有反射式衍射光栅，所述反射式衍射光栅用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，并在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。3.根据权利要求1所述的显示设备模组，其特征在于，所述第一片状光学元件内部还设置有菲涅尔镜片，所述菲涅尔镜片朝向所述非同轴光学器件的表面用于反射所述出光面透射出的光线至人眼方向，并在反射光线时提供偏向所述非同轴光学系统的光焦度。4.根据权利要求1至3任一所述的显示设备模组，其特征在于，所述第一片状光学元件与所述人眼方向之间的夹角大于45度且小于90度。5.根据权利要求1至4任一所述的显示设备模组，其特征在于，所述第一片状光学元件各处的厚度的差异在预设范围内；所述第一片状光学元件各处的厚度在0.3毫米至3毫米的范围内。6.根据权利要求1至5任一所述的显示设备模组，其特征在于，所述第一片状光学元件为透光材料，用于透射环境光。7.根据权利要求2、4至6任一所述的显示设备模组，其特征在于，所述反射式衍射光栅朝向所述非同轴光学器件的一侧包括凸起，所述凸起偏向所述非同轴光学器件。8.根据权利要求2、4至7任一所述的显示设备模组，其特征在于，所述反射式衍射光栅的表面设置有增强反射膜。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，戴杰，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：