[发明专利]AR显示装置和穿戴式AR设备

说明书

本发明实施例提供了AR显示装置和穿戴式AR设备，设置有延迟曲面折半反射镜，延迟曲面折半反射镜包括延迟基片和半透半反膜，半透半反膜位于延迟基片背对偏振分光镜的一侧，延迟基片使原来只一次反射的曲面镜增加为两次折射和一次反射，延迟基片还能对图像光线的相位进行延迟。在系统体积没有变化的前提下增加了折射面的数量，提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础，在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，可视角度更大。

技术领域

本发明涉及增强现实成像技术领域，具体而言，涉及一种AR显示装置和穿戴式AR设备。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)也被称为混合现实，其原理是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

目前，人们可以通过穿戴式设备，如AR眼镜或AR头盔等，与真实世界进行互动。如图1示出了现有的AR眼镜或AR头盔中的AR显示装置的结构示意图，如图1所示，现有的AR显示装置光学系统包括像源11、分光镜3、曲面半反射镜4和位于分光镜3上方的透镜12，像源11设置在光学系统的上部，且像源11与透镜12之间有一定距离，像源11的图像光线从上方向下射入透镜12。与此同时，环境光线从曲面半反射镜4的右侧向左侧(人眼方向)射入，干扰光线还同时从分光镜的下方向上射入。图像光线的部分光线经过分光镜3的反射射向曲面半反射镜4，部分光线再经过曲面半反射镜4的反射射向分光镜3。与此同时，环境光线的部分光线依次穿过曲面半反射镜4和分光镜3抵达人眼；干扰光线的部分光线经过分光镜3的反射抵达人眼。部分图像光线、部分环境光线和部分干扰光线最终同时抵达人眼，使得用户能够看到外界真实环境的同时还可以看到叠加在真实环境中的像源11的图像。

现有的AR显示装置存在以下缺陷：

系统的体积受限，难以通过增加透镜数量来提升成像质量和光学性能。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种AR显示装置和穿戴式AR设备。

第一方面，本发明实施例提供了一种AR显示装置，包括图像投射装置和光路组件；

所述图像投射装置包括像源；

所述光路组件包括依次排列的偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜，其中，所述曲面折半反射镜包括延迟基片和半透半反膜，所述半透半反膜位于所述延迟基片远离所述偏振分光镜的一侧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述延迟曲面折半反射镜还包括增透膜，所述增透膜位于所述延迟基片临近所述偏振分光镜的一侧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，图像投射装置还包括匹配镜和/或透镜。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，当图像投射装置包括像源、匹配镜和透镜时，匹配镜的一侧与像源之间紧密贴合；另一侧与透镜紧密贴合。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，当图像投射装置包括像源和透镜时，像源与透镜之间紧密贴合。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述偏振分光镜包括偏振分光膜；

所述偏振分光膜用于通过偏振态为第一方向的偏振光，反射偏振态为第二方向的偏振光；

所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，偏振分光镜还包括分光镜基片。