[發(fā)明專利]圖像投射裝置和AR顯示設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810146738.7
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN110161683A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁曉斌;肖冰;徐馳
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州太若科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 徐麗

本發(fā)明提供了一種圖像投射裝置和AR顯示設(shè)備，屬于增強(qiáng)現(xiàn)實成像技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的圖像投射裝置，包括像源和透鏡組件；透鏡組件與像源緊密貼合，減少了光線進(jìn)入透鏡時交界面的折射率差，提高了透鏡上表面的透過率，增加了光效率，也可以抑制雜散光和鬼像的產(chǎn)生。具有如下優(yōu)點：第一，像源與透鏡之間貼合或無間隙，使光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小、重量更輕、佩戴舒適；第二，通過提高像方折射率，用相對小的孔徑角實現(xiàn)了較大的數(shù)值孔徑，減少了邊緣光線的偏折角，降低了設(shè)計難度；第三，減少了透鏡交界面的折射率差，提高邊緣光線的透過率，減少鬼像，并增強(qiáng)亮度；第四，元件排列緊湊，便于裝調(diào)，系統(tǒng)強(qiáng)度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種圖像投射裝置和AR顯示設(shè)備。

背景技術(shù)

AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實)也被稱為混合現(xiàn)實，其原理是通過電腦技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，真實的環(huán)境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。

目前，人們可以通過穿戴式設(shè)備，如AR眼鏡或AR頭盔等，與真實世界進(jìn)行互動。如圖1示出了現(xiàn)有的AR眼鏡或AR頭盔中的AR顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有的AR顯示設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)包括像源11、分光鏡3、曲面半反射鏡4和位于分光鏡3上方的透鏡12，像源11設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)的上部，且像源11與透鏡12之間有一定距離，像源11的圖像光線從上方向下射入透鏡12。與此同時，環(huán)境光線從曲面半反射鏡4的右側(cè)向左側(cè)(人眼方向)射入，干擾光線還同時從分光鏡的下方向上射入。圖像光線的部分光線經(jīng)過分光鏡3的反射射向曲面半反射鏡4，部分光線再經(jīng)過曲面半反射鏡4的反射射向分光鏡3。與此同時，環(huán)境光線的部分光線依次穿過曲面半反射鏡4和分光鏡3抵達(dá)人眼；干擾光線的部分光線經(jīng)過分光鏡3的反射抵達(dá)人眼。部分圖像光線、部分環(huán)境光線和部分干擾光線最終同時抵達(dá)人眼，使得用戶能夠看到外界真實環(huán)境的同時還可以看到疊加在真實環(huán)境中的像源11的圖像。

現(xiàn)有的AR設(shè)備至少存在以下缺陷：

1.像源與透鏡之間具有間隙且間隙過大，造成光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸偏大；

2.像源和透鏡之間存在空氣，折射率低，數(shù)值孔徑較難提高，系統(tǒng)極限分辨率受限，設(shè)計難度高；

3.由于空氣與透鏡交界面的折射率差距較大，使得該面的反射率較高，容易對后續(xù)系統(tǒng)造成鬼像等雜散光；

4.元件的分布較分散，造成裝調(diào)困難并且容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種圖像投射裝置和AR顯示設(shè)備，像源和透鏡組件緊密貼合，可以減少透鏡交界面的折射率差，提高邊緣光線的透過率，減少鬼像，增強(qiáng)亮度。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種圖像投射裝置，包括像源和透鏡組件；所述透鏡組件與所述像源緊密貼合。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述透鏡組件包括匹配鏡和/或透鏡。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，當(dāng)所述透鏡組件僅包括透鏡時，所述像源與所述透鏡之間緊密貼合。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，當(dāng)所述透鏡組件包括匹配鏡和透鏡時，所述匹配鏡的一側(cè)與所述像源之間緊密貼合；另一側(cè)與所述透鏡緊密貼合。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述匹配鏡的折射率為1～2.7。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，所述匹配鏡由液體材質(zhì)、液晶、半固態(tài)材質(zhì)或固體材質(zhì)構(gòu)成。