[发明专利]光学系统和增强现实设备

说明书

本发明公开了一种光学系统和增强现实设备，所述光学系统包括：图像单元、第一半反半透元件、分束器、四分之一波片和第一偏光片，所述第一偏光片透射第二偏振态的光，不透射第一偏振态的光；所述图像单元发出的图像光线依次经第一半反半透元件部分反射、分束器反射、第一半反半透元件部分透射、四分之一波片透射、第一偏光片变换为第二偏振态的光并透射；干扰光线依次经所述第一偏光片变换偏振态、经所述四分之一波片变换偏振态、经所述第一半反半透元件变换偏振态、经所述四分之一波片变换为第一偏振态的光之后透射至第一偏光片。由此，可避免将干扰光线透射至人眼，提高了光学系统所成图像的对比度。

技术领域

本发明涉及终端领域，尤其涉及一种光学系统和增强现实设备。

背景技术

光学系统是指由透镜、反射镜、棱镜和光阑等多种光学元件按一定次序组合成的系统，通常用来成像或做光学信息处理，例如可以用于增强现实(Augmented Reality，AR)设备的成像；增强现实设备是一种将虚拟图像与现实场景结合展现的设备，在通过光学系统中的一条光路向人眼入射具有真实世界景物信息的环境光线的同时，通过另一条光路向人眼入射具有虚拟图像信息的图像光线，并将两个光路上传输的信息在人眼处汇聚，使得人眼获得真实世界景物和虚拟图像的混合图像，从而达到增强现实的效果。

目前的增强现实设备中，外部环境的干扰光线容易入射至人眼，降低了射入人眼的混合图像的对比度；图像光线容易透射至外部环境，泄露了用户的隐私。

因此，亟需一种能够提高图像对比度，并确保用户隐私安全的光学系统。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种光学系统和增强现实设备，用以解决图像对比度低和用户隐私泄露的问题。

第一方面，提供了一种光学系统，该光学系统包括：图像单元、第一半反半透元件、分束器、四分之一波片和第一偏光片，其中：

所述图像单元、所述第一半反半透元件、所述分束器、所述四分之一波片和所述第一偏光片沿第一光路依次设置，所述第一偏光片透射第二偏振态的光；

在所述第一光路中，图像光线由所述图像单元发出，并依次经所述第一半反半透元件部分反射，经所述分束器反射，经所述第一半反半透元件部分透射，经所述四分之一波片透射，经所述第一偏光片变换为第二偏振态的光之后并透射；

所述第一偏光片、所述四分之一波片和所述第一半反半透元件沿第二光路依次设置，所述第一偏光片不透射第一偏振态的光；

在所述第二光路中，干扰光线经所述第一偏光片变换为所述第二偏振态的光，所述第二偏振态的光经所述四分之一波片变换为第一旋转方向的第三偏振态的光，所述第一旋转方向的第三偏振态的光经所述第一半反半透元件变换为第二旋转方向的第三偏振态的光，所述第二旋转方向的第三偏振态的光经所述四分之一波片变换为所述第一偏振态的光之后透射至所述第一偏光片；

其中，所述第一偏振态的光和所述第二偏振态的光的偏振方向正交，所述第三偏振态的光由所述第一偏振态的光和所述第二偏振态的光合成。

可选的，所述分束器、所述第一半反半透元件、所述四分之一波片和所述第一偏光片沿第三光路依次设置；

在第三光路中，环境光线依次经所述分束器透射，经所述第一半反半透元件部分透射，经所述四分之一波片透射，经所述第一偏光片变换为所述第二偏振态的光并透射。

可选的，所述分束器为偏振分光膜；

所述偏振分光膜，用于将所述环境光线变换为所述第二偏振态的光并透射；

所述第二偏振态的光依次经所述第一半反半透元件部分透射，经所述四分之一波片变换为所述第一旋转方向的第三偏振态的光，所述第一旋转方向的第三偏振态的光经所述第一偏光片变换为所述第二偏振态的光并透射。