虚拟现实显示系统及头戴式显示设备技术方案

本申请提供一种虚拟现实显示系统，包括：显示器，用于发射图像光；以及调焦结构，包括第一电极层、第二电极层及位于所述第一电极层和所述第二电极层之间的第一液晶层，所述调焦结构位于所述图像光的光路上，所述第一液晶层用于根据所述第一电极层和所述第二电极层上的电压调节所述图像光所汇聚的位置，汇聚后的图像光用于显示虚拟现实图像。本申请还提供一种头戴式显示设备。头戴式显示设备。头戴式显示设备。

Virtual reality display system and head mounted display device

【技术实现步骤摘要】
虚拟现实显示系统及头戴式显示设备


[0001]本申请涉及虚拟现实显示，尤其涉及一种虚拟现实显示系统及其所应用的头戴式显示设备。

技术介绍

[0002]虚拟现实(virtual reality)技术已经在多领域快速发展。应用VR技术的智能装置包括头戴式显示装置(Head Mounted Display,HMD)。
[0003]HMD包括显示器和光学模组。显示器用于发射图像光束，光学模组位于图像光束的光路上，并用于调制图像光束后将调制后的图像光束引导至人眼。为了适应人眼的不同情况(近视、远视等)，光学模组还需要调焦以使得人眼可以观察到清晰影像。传统的调焦方式包括为微透镜阵列调焦、曲面反射镜组调焦等。上述调焦方式需要较多的光学元件，且光路较长，不利于HMD的轻薄化。

技术实现思路

[0004]本申请第一方面提供一种虚拟现实显示系统，包括：
[0005]显示器，用于发射图像光；以及
[0006]调焦结构，包括第一电极层、第二电极层及位于所述第一电极层和所述第二电极层之间的第一液晶层，所述调焦结构位于所述图像光的光路上，所述第一液晶层用于根据所述第一电极层和所述第二电极层上的电压调节所述图像光所汇聚的位置，汇聚后的图像光用于显示虚拟现实图像。
[0007]本申请第二方面提供一种头戴式显示设备，包括两个如上所述的虚拟现实显示系统；
[0008]两个所述虚拟现实显示系统出射的所述图像光的光路相互独立。
[0009]上述虚拟现实显示系统，包括显示器和调焦结构，其中调焦结构包括第一电极层、第二电极层及位于第一电极层和第二电极层之间的第一液晶层。通过调节第一电极层和第二电极层上的电压，可以调节第一液晶层中液晶分子的偏振角度，从而调节调焦结构的焦距。也即本实施例中调焦结构的焦距是可调的，相较于传统的透镜，有利于适应人眼的不同需求，相较于传统的调焦的装置，第一液晶层呈薄膜状，更轻薄。且本实施例中的调焦结构尤其适用于虚拟现实显示系统包括透镜组的情况。
附图说明
[0010]图1为本申请实施例一中头戴式显示设备的结构示意图。
[0011]图2为本申请实施例一的头戴式显示设备中VR显示系统的光路结构示意图。
[0012]图3为图2中调焦结构对图像光的作用方式示意图。
[0013]图4为图2中VR显示系统的组装结构示意图。
[0014]图5为本申请实施例二的VR显示系统的光路结构示意图。
[0015]图6为图5中第二液晶层在未被施加电压时的结构示意图。
[0016]图7为图5中第二液晶层在被施加电压时的结构示意图。
[0017]图8为本申请实施例二的VR显示系统的组装结构示意图。
[0018]主要元件符号说明
[0019]头戴式显示设备1
[0020]VR显示系统10、20
[0021]显示器11
[0022]显示面111
[0023]调焦结构12
[0024]第一电极层121
[0025]第二电极层122
[0026]通孔TH
[0027]第一液晶层123
[0028]液晶分子M1、M2
[0029]放大组件13
[0030]透镜131、132、133
[0031]波片134
[0032]半反半透膜135
[0033]偏振反射膜136
[0034]偏振元件14、24
[0035]第三电极层241
[0036]第四电极层242
[0037]第二液晶层243
[0038]人眼2
[0039]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
[0040]实施例一
[0041]本申请实施例的头戴式显示设备1如图1所示。用户通过将头戴式显示设备1佩戴至头部，即可观测到VR图像。
[0042]本实施例中，头戴式显示设备1包括两个如图2所示的VR显示系统10。每一VR显示系统10用于发射图像光，该图像光用于向人眼2展示VR图像。本实施例中，头戴式显示设备1内的两个VR显示系统10所发射的图像光光路相互独立，以分别为用户的左眼和右眼展示VR图像。本实施例中，头戴式显示设备1还包括控制装置(图未示)，该控制装置电连接每一VR显示系统10。
[0043]本实施例中，两个VR显示系统10的结构和工作原理基本相同，以下将以其中一个VR显示系统10为例进行举例说明。
[0044]请参阅图2，本实施例中，VR显示系统10包括显示器11和调焦结构12。显示器11具有显示面111，显示面111用于发射图像光。本实施例中，显示器11可以为发光二极管显示
器。该控制装置通过电连接调焦结构12以控制调焦过程。
[0045]请参阅图3，调焦结构12位于图像光的光路上。本实施例中，调焦结构12包括第一电极层121、第二电极层122以及位于第一电极层121和第二电极层122之间的第一液晶层123。第一液晶层123中包括多个液晶分子M1。第一电极层121和第二电极层122连接该控制装置，以接收该控制装置输出的电压信号。第一电极层121和第二电极层122上的电压不同时，第一电极层121和第二电极层122具有电压差，则第一电极层121与第二电极层122之间形成电场，第一液晶层123位于该电场中。第一液晶层123中的液晶分子M1受控于该电场而发生偏转。
[0046]具体的，通过调节第一电极层121和/或第二电极层122上的电压，可以调节第一电极层121与第二电极层122之间的电压差，从而调节该电场的强度、方向。通过调节该电场的强度、方向，可以调节液晶分子M1的偏转角度。图像光通过调焦结构12时，其从调焦结构21出射的方向会因液晶分子M1的偏转角度的变化而发生变化。因此，通过调节第一电极层121和第二电极层122之间的电压差，可以调节图像光从调焦结构12出射的方向，从而调节图像光从调焦结构12出射后聚焦的位置。
[0047]本实施例中，第一电极层121为连续的片状导电结构，第二电极层122为中心区域开设有通孔TH的片状导电结构。第一电极层121位于调焦结构12的光出射的一侧，第二电极层122位于调焦结构12的光入射的一侧。
[0048]第一液晶层123对应通孔TH的区域定义为第一区域，对应第二电极层122的区域定义为第二区域。第一电极层121和第二电极层122被施加电压时，在第一电极层121和第二电极层122正对的区域(对应第二区域)会产生电场。第一液晶层123的第二区域内的液晶分子M1受到电场的作用发生偏转。而第一液晶层123的第一区域内的液晶分子M1也会一定程度上受到上述电场的作用，且距离第二区域越近的液晶分子M1受到电场的作用越大，偏转角度越大，位于第一区域最中心的液晶分子M1不受上述电场的影响，不发生偏转，不影响图像光的传播方向。
[0049]如此，使得第一液晶层123内的液晶分子M1的偏转角度从中心向四周渐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实显示系统，其特征在于，包括：显示器，用于发射图像光；以及调焦结构，包括第一电极层、第二电极层及位于所述第一电极层和所述第二电极层之间的第一液晶层，所述调焦结构位于所述图像光的光路上，所述第一液晶层用于根据所述第一电极层和所述第二电极层上的电压调节所述图像光所汇聚的位置，汇聚后的图像光用于显示虚拟现实图像。2.如权利要求1所述的虚拟现实显示系统，其特征在于，还包括放大组件，所述放大组件位于所述图像光的光路上，用于通过转换所述图像光的偏振态使得所述图像光在所述放大组件中往复传播，从而延长所述图像光的光路，放大所述虚拟现实图像。3.如权利要求2所述的虚拟现实显示系统，其特征在于，所述放大组件包括：透镜组，包括多个透镜，所述多个透镜用于共同聚焦所述图像光；以及波片，位于所述多个透镜之间，用于转换所述图像光的偏振态以使得所述图像光在所述多个透镜之间往复传播。4.如权利要求3所述的虚拟现实显示系统，其特征在于，所述显示器发射的图像光为圆偏振光，所述波片用于将所述图像光转换为线偏振光，所述调焦结构用于接收从所述波片出射的图像光。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的虚拟现实显示系统，其特征在于，还包括偏振元件，所述偏振元件位于所述图像光的光路上，用于透射部分所述图像光并滤除另一部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯纶，陈芸霈，姜哲文，蔡威弘，
申请(专利权)人：业成光电深圳有限公司业成光电无锡有限公司英特盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：