[发明专利]一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备

说明书

一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备。该近眼显示光机包括用于沿着发射路径发射图像光线的图像源单元、偏振分光单元、透视反射单元、偏振转换单元以及透镜组单元。该透镜组单元和该偏振分光单元均被设置于该图像源单元的该发射路径。该偏振分光单元与该近眼显示光机的光学观看轴之间的夹角大于45°，用于反射第一偏振图像光线，并透射第二偏振图像光线。该透视反射单元被设置于该偏振分光单元的反射侧，用于将该第一偏振图像光线中的一部分或全部反射回该偏振分光单元，并允许环境光线的一部分透过。该偏振转换单元被设置于该偏振分光单元和该透视反射单元之间，用于使该第一偏振图像光线在两次穿过后转换成该第二偏振图像光线。

技术领域

本发明涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)又称扩增现实或混合现实，是一种将虚拟物体叠加到真实环境并进行互动的技术，通过将虚拟物体的图像以及真实环境的图像透射到用户眼中，使用户获得虚拟与现实融合的体验。目前，市场上出现了能够实现增强现实的近眼显示设备，例如AR眼镜等等。

如图1所示，现有的显示光机10P通常包括图像源单元11P、半反半透镜12P以及曲面反射镜13P，通过该图像源单元11P发射的图像光线，经由该半反半透镜12P和该曲面反射镜13P反射至人眼中。通常该曲面反射镜13P为部分反射镜，即按照一定比例反射和透射光线(比如反射50％的光线，并透射50％的光线)，这样该曲面反射镜13P不仅能够将图像光线的一部分反射回人眼中而使人看到相应的图像，而且允许真实环境的光线透过该曲面反射镜13P以射入人眼中而使人看到真实环境，从而实现增强现实的目的。

然而，经由图像源单元11P发射的图像光线中仅有一半的图像光线被该半反半透镜12P反射至该曲面反射镜13P，而另一半的图像光线将透过该半反半透镜12P逃逸；接着，该曲面反射镜13P也只能将接近一半的图像光线反射至该半反半透镜12P，另一半的图像光线则透过该曲面反射镜13P逃逸；最后，经由该曲面反射镜13P反射的图像光线仍然只有一半的图像光线能够透过该半反半透镜12P到达人眼，另一半的图像光线将因该半反半透镜12P的反射而逃逸。换言之，经由该图像源单元11P发射的图像光线中只有1/8的光线能够入射到人眼，其余7/8的光线都被浪费掉，即现有的显示光机10P的图像光线的光利用效率极低，仅为12.5％左右，这就导致到达人眼的图像光线的强度不足，使得进入人眼的环境光线或干扰光线将严重降低增强显示图像的对比度，从而降低用户的增强显示体验。因此，急需一种新的显示光机来解决这些问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其能够提高所述近眼显示光机的图像光线的光能利用率。

本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其有助于适应当下近眼显示设备的轻薄化、小型化的发展趋势。

本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光机的偏振分光组件与光学观看轴的夹角范围为50°至70°，有助于提升所述近眼显示光机的整体紧凑度。

本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光机通过合理的光学设计，利用偏振光的特性来降低图像光线的光能损失，进而提高图像光线的光能利用率。

本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光机能够减少图像光线的逸出量，减少所显示的图像外泄，不仅有利于进一步提高图像光线的光能利用率，而且还有助于保护用户的隐私。

本发明的另一目的在于提供一种近眼显示光机及其方法和近眼显示设备，其中，在本发明的一实施例中，所述近眼显示光机的防干扰单元采用线偏振片来消除下方环境光线所引起的伪影干扰，有助于提升用户的舒适体验。