一種顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種顯示系統(tǒng)，包括：顯示芯片、第一偏振分光器、棱鏡、第二偏振分光器、反射裝置、投影鏡頭和轉(zhuǎn)換裝置；光源發(fā)出的光經(jīng)第一偏振分光器后，光源中的P光入射至顯示芯片；顯示芯片將P光反射，P光轉(zhuǎn)換為S光，S光入射至第一偏振分光器；第一偏振分光器將S光反射；轉(zhuǎn)換裝置處于工作狀態(tài)時，將第一偏振分光器反射的S光轉(zhuǎn)換為P光，轉(zhuǎn)換裝置輸出P光；否則，第一偏振分光器反射的S光的偏振態(tài)不發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換裝置輸出S光；轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)棱鏡傳輸至第二偏振分光器；第二偏振分光器將S光反射至反射裝置，經(jīng)反射裝置的準直放大后，反射至人眼；轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光透過第二偏振分光器后進入投影鏡頭。
【專利說明】-種顯示系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學儀器領(lǐng)域，特別涉及一種顯示系統(tǒng)，主要用于頭戴式可視設(shè)備等 結(jié)構(gòu)緊湊的顯示系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 頭戴式可視設(shè)備（Head Mount Display)可以從IXD，OLED，LC0S等微型顯示器直 接獲得二維圖像，也可以通過光纖等傳導(dǎo)方式間接獲得二維圖像。圖像通過準直透鏡成像 在無窮遠處，然后通過反射面把圖像反射進人的眼睛里。此類產(chǎn)品主要具備體積小，重量輕 的特點。但是，目前Google、Epson、Sony的頭戴式可視設(shè)備不具備把透射到人眼內(nèi)的圖像 內(nèi)容同時和其他人分享的功能。這一問題阻礙的頭戴式可視設(shè)備等結(jié)構(gòu)緊湊的顯示系統(tǒng)在 市場上的推廣應(yīng)用。故，急需解決這一問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)具備光路切換功能，使得 顯示系統(tǒng)在具備現(xiàn)有的目視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還可實現(xiàn)投影功能，使得目視系統(tǒng)投射入人眼內(nèi) 的圖像展現(xiàn)出來。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)包括：
[0005] 顯示芯片、第一偏振分光器、棱鏡、第二偏振分光器、反射裝置、投影鏡頭和轉(zhuǎn)換裝 置；其中，
[0006] 光源發(fā)出的光經(jīng)所述第一偏振分光器后，光源中的P光入射至所述顯示芯片；
[0007] 所述顯示芯片將P光反射，P光轉(zhuǎn)換為S光，所述S光入射至所述第一偏振分光器；
[0008] 所述第一偏振分光器將s光反射；
[0009] 所述轉(zhuǎn)換裝置，用于在處于工作狀態(tài)時，將所述第一偏振分光器反射的S光轉(zhuǎn)換 為P光，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光；不處于工作狀態(tài)時，所述第一偏振分光器反射的S光的偏 振態(tài)不發(fā)生變化，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光；
[0010] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡傳輸至所述第二偏振分光器；
[0011] 所述第二偏振分光器將S光反射至所述反射裝置，經(jīng)所述反射裝置的準直放大 后，反射至人眼；
[0012] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光透過所述第二偏振分光器后進入投影鏡頭。
[0013] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述轉(zhuǎn)換裝置為機械旋轉(zhuǎn)裝置，用于將顯示芯片、 第一偏振分光器和光源構(gòu)成的光路系統(tǒng)整體旋轉(zhuǎn)90度，將所述第一偏振分光器反射的S光 轉(zhuǎn)換為P光。
[0014] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒，用于通電后，所述液晶盒 內(nèi)的液晶發(fā)送旋轉(zhuǎn)，使得所述第一偏振分光器反射的S光經(jīng)液晶盒后輸出為P光。
[0015] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述液晶盒處于所述棱鏡與所述第二偏振分光器 之間。
[0016] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述顯示系統(tǒng)還包括第三偏振分光器；其中，
[0017] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光經(jīng)所述棱鏡先后透過所述第三偏振分光器和所述 第二偏振分光器傳輸至所述反射裝置，經(jīng)所述反射裝置的準直放大后，反射至人眼；
[0018] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡傳輸至所述第三偏振分光器，所述第三 偏振分光器將S光反射進入投影鏡頭。
[0019] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述第一 /二偏振分光器為由第一三角棱鏡和第 二三角棱鏡構(gòu)成，且所述第一三角棱鏡/第二三角棱鏡的斜面上進行鍍膜形成。
[0020] 可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述顯示芯片為硅基液晶芯片。
[0021] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：本發(fā)明在不改變現(xiàn)有顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 稍加增設(shè)一轉(zhuǎn)換裝置，使得顯示系統(tǒng)是具有投影功能和目視功能二合一的光機系統(tǒng)。并且， 投入成本不大，易于市場推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本發(fā)明提出的一種顯不系統(tǒng)不意圖之一；
[0024] 圖2為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之二；
[0025] 圖3為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之三；
[0026] 圖4a為本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒不通電時工作原理圖；
[0027] 圖4b為本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒通電時工作原理圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之四；
[0029] 圖6為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之五；
[0030] 圖7為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之六。

【具體實施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032] 本技術(shù)方案的工作原理是：在顯示系統(tǒng)中增設(shè)一轉(zhuǎn)換裝置，在需要實現(xiàn)投影系統(tǒng) 功能時，轉(zhuǎn)換裝置處于工作狀態(tài)，使第一偏振分光器輸出的光的偏振態(tài)發(fā)生改變，使得光線 入射到投影鏡頭內(nèi)，將顯示芯片上顯示的圖像投影出來實現(xiàn)分享。在需要實現(xiàn)目視系統(tǒng)功 能時，轉(zhuǎn)換裝置不處于工作狀態(tài)，第一偏振分光器輸出的光的偏振態(tài)不發(fā)生變化，使得光線 入射到反射系統(tǒng)，反射系統(tǒng)將光線投射至人眼。從而，使得顯示系統(tǒng)同時具備投影功能和目 視功能。
[0033] 如圖1所示，為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之一。如圖2所示，為本發(fā)明提 出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之二。所述顯示系統(tǒng)包括：
[0034] 顯示芯片202、第一偏振分光器204、棱鏡205、第二偏振分光器207、反射裝置208、 投影鏡頭209和轉(zhuǎn)換裝置。
[0035] 其中，光源201發(fā)出的光經(jīng)所述第一偏振分光器204后，光源201中的P光入射至 所述顯示芯片202 ;所述顯示芯片202將P光反射，P光轉(zhuǎn)換為S光，所述S光入射至所述第 一偏振分光器204 ;所述第一偏振分光器204將S光反射；所述轉(zhuǎn)換裝置，用于在處于工作 狀態(tài)時，將所述第一偏振分光器204反射的S光轉(zhuǎn)換為P光，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光；不處 于工作狀態(tài)時，所述第一偏振分光器204反射的S光的偏振態(tài)不發(fā)生變化，所述轉(zhuǎn)換裝置輸 出S光。
[0036] 在圖1和圖2中，所述轉(zhuǎn)換裝置為機械旋轉(zhuǎn)裝置211，用于將顯示芯片、第一偏振 分光器和光源構(gòu)成的光路系統(tǒng)整體旋轉(zhuǎn)90度，將所述第一偏振分光器反射的S光轉(zhuǎn)換為P 光。
[0037] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡205傳輸至所述第二偏振分光器207 ; 所述第二偏振分光器207將S光反射至所述反射裝置208,經(jīng)所述反射裝置208的準直放大 后，反射至人眼；所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光透過所述第二偏振分光器207后進入投影 鏡頭209。
[0038] 如圖3所示，為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之三。如圖5所示，為本發(fā)明提 出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之四。所述顯示系統(tǒng)包括：
[0039] 顯不芯片202、第一偏振分光器204、棱鏡205、第二偏振分光器207、反射裝置208、 投影鏡頭209和轉(zhuǎn)換裝置；
[0040] 其中，光源201發(fā)出的光經(jīng)所述第一偏振分光器204后，光源201中的P光入射至 所述顯示芯片202 ;所述顯示芯片202將P光反射，P光轉(zhuǎn)換為S光，所述S光入射至所述第 一偏振分光器204 ;所述第一偏振分光器204將S光反射；所述轉(zhuǎn)換裝置，用于在處于工作 狀態(tài)時，將所述第一偏振分光器204反射的S光轉(zhuǎn)換為P光，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光；不處 于工作狀態(tài)時，所述第一偏振分光器204反射的S光的偏振態(tài)不發(fā)生變化，所述轉(zhuǎn)換裝置輸 出S光。
[0041] 在圖3和圖5中，所述轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒，液晶盒主要是由兩個玻璃中間封裝20um 厚度的液晶層，此兩層玻璃上分別鍍上透明的電極。如圖4a所示，為本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒不通電時工作原理圖。不通電情況下，液晶不會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所述第一偏振 分光器反射的S光的偏振態(tài)不會發(fā)生變化，液晶盒輸出的也為S光。所述轉(zhuǎn)換裝置211輸 出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡205傳輸至所述第二偏振分光器207 ;所述第二偏振分光器207 將S光反射至所述反射裝置208,經(jīng)所述反射裝置208的準直放大后，反射至人眼。
[0042] 如圖4b所示，為本發(fā)明的顯示系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒通電時工作原理圖。通電 情況下，液晶會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，所述第一偏振分光器反射的S光的偏振態(tài)會發(fā)生變化，液晶盒輸 出P光。所述轉(zhuǎn)換裝置211輸出P光時，P光透過所述第二偏振分光器207后進入投影鏡 頭 209。
[0043] 由圖3和圖5可知，所述液晶盒處于所述棱鏡與所述第二偏振分光器之間。
[0044] 在本案具體實施方案附圖1和圖2中，光源201發(fā)出的光經(jīng)過第一偏振分光器204 的作用，P光通過，入射到顯示芯片202上，由于顯示芯片202選用的是硅基液晶芯片，該芯 片202對光進行反射，并同時改變光的偏振態(tài)。故，S光重新入射到第一偏振分光器204上。 第一偏振分光器204對S光進行反射，經(jīng)過玻璃棱鏡205,玻璃棱鏡205的長度主要是考慮 整個系統(tǒng)的焦距。經(jīng)過玻璃棱鏡205的光的偏振性質(zhì)是S光，S光經(jīng)過第二偏正分光器207 的反射，入射到反射系統(tǒng)208內(nèi)，經(jīng)過反射系統(tǒng)208的準直放大，反射進入人眼。從而形成 了目視系統(tǒng)的功能。在實現(xiàn)目視系統(tǒng)的功能時，轉(zhuǎn)換裝置不處于工作狀態(tài)。
[0045] 經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝置的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后的原理見圖2。經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后，從第一偏振分光器出來 的S光將轉(zhuǎn)換裝置后轉(zhuǎn)變?yōu)镻光，P光會透過棱鏡205直接經(jīng)過第二偏振分光器207,從而 光線直接進入投影鏡頭209。此光路就會形成投影系統(tǒng)。投影209是一組后焦距比較長的 投影鏡頭，可以實現(xiàn)正常的投影。
[0046] 在圖3和圖5中，本案的另一個實施例的轉(zhuǎn)換裝置是采用液晶盒的方式來進行光 路的轉(zhuǎn)化。此液晶盒裝置放置在玻璃棱鏡205和三角型棱鏡206之間。液晶盒主要是由兩 個玻璃中間封裝20um厚度的液晶層。此兩層玻璃上分別鍍上透明的電極，對液晶盒施加電 壓，當達到某一數(shù)值時，液晶盒內(nèi)的液晶分子長軸開始沿電場方向傾斜，電壓繼續(xù)增加到另 一數(shù)值時，除附著在液晶盒上下表面的液晶分子外，所有液晶分子長軸都按電場方向進行 重排列。此時，光的偏振態(tài)從S到P進行轉(zhuǎn)化。液晶盒斷開電壓時通過液晶盒光的偏振態(tài) 不會發(fā)生改變，所以通過液晶盒電壓來實現(xiàn)S光和P光得相互轉(zhuǎn)化。液晶盒輸出的S光經(jīng) 過反射后入射到反射系統(tǒng)208上，經(jīng)過反射系統(tǒng)208地準直放大，反射進入人眼，在人眼里 形成了放大的虛像。液晶盒輸出的P光直接透過第二偏振分光器207入射到投影透鏡209 內(nèi)，透射出顯示芯片上的圖像供大家觀看。從而通過液晶盒的功能實現(xiàn)了目視系統(tǒng)和投影 系統(tǒng)二合一。
[0047] 由圖1、圖2、圖3和圖5分析可知，反射裝置設(shè)置在人眼前方，這樣就導(dǎo)致反射裝 置阻礙人的視線。為了解決這個問題，在圖1、圖2、圖3和圖5的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加一個偏 振分光器，這樣顯示系統(tǒng)可以實現(xiàn)投影顯示和目視的二合一，又可以克服上述新增加的問 題。此結(jié)構(gòu)可以采用液晶盒也可以采用機械裝置進行旋轉(zhuǎn)第一偏振分光器204來實現(xiàn)光路 的轉(zhuǎn)換。
[0048] 如圖6所示，為本發(fā)明提出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之五。如圖7所示，為本發(fā)明提 出的一種顯示系統(tǒng)示意圖之六。在圖1、圖2、圖3和圖5的基礎(chǔ)上，所述顯示系統(tǒng)還包括第 三偏振分光器213 ;其中，
[0049] 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光經(jīng)所述棱鏡先后透過所述第三偏振分光器213和 所述第二偏振分光器207傳輸至所述反射裝置208,經(jīng)所述反射裝置208的準直放大后，反 射至人眼；所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡205傳輸至所述第三偏振分光器213， 所述第三偏振分光器213將S光反射進入投影鏡頭209。
[0050] 在圖1、圖2、圖3、圖5、圖6和圖7中，所述第一 /二偏振分光器為由第一三角棱 鏡203和第二三角棱鏡206構(gòu)成，且所述第一三角棱鏡/第二三角棱鏡的斜面上進行鍍膜 形成。
[0051] 由上述實施例分析可知，本發(fā)明的技術(shù)方案是投影和HMD (頭戴式系統(tǒng)）集成的光 學系統(tǒng)。此光學系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換，可以具有投影儀的放映功能，同時還具有目視系統(tǒng)的功能。 兩者的部分光路是共用的，通過轉(zhuǎn)換機構(gòu)切換光路，實現(xiàn)投影功能和目視功能這兩者的轉(zhuǎn) 換。
[0052] 最后應(yīng)說明的是：上述僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案； 盡管本說明書對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍然可以對本發(fā)明 進行修改或等同替換，一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1. 一種顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)包括： 顯示芯片、第一偏振分光器、棱鏡、第二偏振分光器、反射裝置、投影鏡頭和轉(zhuǎn)換裝置； 其中， 光源發(fā)出的光經(jīng)所述第一偏振分光器后，光源中的P光入射至所述顯示芯片； 所述顯不芯片將P光反射，P光轉(zhuǎn)換為S光，所述S光入射至所述第一偏振分光器； 所述第一偏振分光器將S光反射； 所述轉(zhuǎn)換裝置，用于在處于工作狀態(tài)時，將所述第一偏振分光器反射的S光轉(zhuǎn)換為P 光，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光；不處于工作狀態(tài)時，所述第一偏振分光器反射的S光的偏振態(tài) 不發(fā)生變化，所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光； 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡傳輸至所述第二偏振分光器； 所述第二偏振分光器將S光反射至所述反射裝置，經(jīng)所述反射裝置的準直放大后，反 射至人眼； 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光透過所述第二偏振分光器后進入投影鏡頭。
2. 如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置為機械旋轉(zhuǎn)裝置，用于將 顯不芯片、第一偏振分光器和光源構(gòu)成的光路系統(tǒng)整體旋轉(zhuǎn)90度，將所述第一偏振分光器 反射的S光轉(zhuǎn)換為P光。
3. 如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換裝置為液晶盒，用于通電后， 所述液晶盒內(nèi)的液晶發(fā)送旋轉(zhuǎn)，使得所述第一偏振分光器反射的S光經(jīng)液晶盒后輸出為P 光。
4. 如權(quán)利要求3所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述液晶盒處于所述棱鏡與所述第二 偏振分光器之間。
5. 如權(quán)利要求2或3所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)還包括第三偏振分光 器；其中， 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出P光時，P光經(jīng)所述棱鏡先后透過所述第三偏振分光器和所述第二 偏振分光器傳輸至所述反射裝置，經(jīng)所述反射裝置的準直放大后，反射至人眼； 所述轉(zhuǎn)換裝置輸出S光時，S光經(jīng)所述棱鏡傳輸至所述第三偏振分光器，所述第三偏振 分光器將S光反射進入投影鏡頭。
6. 如權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述的顯不系統(tǒng)，其特征在于，所述第一 /二偏振分 光器為由第一三角棱鏡和第二三角棱鏡構(gòu)成，且所述第一三角棱鏡/第二三角棱鏡的斜面 上進行鍍膜形成。
7. 如權(quán)利要求1?4任一權(quán)利要求所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示芯片為硅基 液晶芯片。
【文檔編號】G02B27/01GK104062768SQ201410305378
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張鵬 申請人:張鵬