[發(fā)明專利]AR顯示裝置和穿戴式AR設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810472324.3
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108681068B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖冰;梁曉斌;徐馳
• 申請（專利權(quán)）人: 優(yōu)奈柯恩（北京）科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京永新同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11376
• 代理人: 熊洋志

本發(fā)明提供了一種AR顯示裝置和穿戴式AR設(shè)備，屬于增強現(xiàn)實成像技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的AR顯示裝置光學(xué)顯示模組通過兩次反射對光線進行匯聚和成像，其矯正像差的能力遠大于折射面，具有不引起色差的優(yōu)點，解決了現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)采用折射容易引起色差，又通過增加透鏡數(shù)量進行補償矯正，體積大重量重的缺陷。同時，本發(fā)明的光學(xué)顯示模組能夠以較少的元件數(shù)量獲得更清晰的圖像，更大的視場，更大的眼盒大小和更大的出瞳距離，并減小了系統(tǒng)的體積、重量和復(fù)雜程度。本發(fā)明的光學(xué)顯示模組的光路為同軸結(jié)構(gòu)，相對于離軸結(jié)構(gòu)，光學(xué)像差更容易評估和矯正，光學(xué)元件也更容易加工和制造，光學(xué)顯示模組更容易制造和裝配，更容易實現(xiàn)批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本也更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增強現(xiàn)實成像技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種AR顯示裝置和穿戴式AR設(shè)備。

背景技術(shù)

AR(Augmented Reality，增強現(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顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有的AR顯示裝置光學(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抵達人眼；干擾光線的部分光線經(jīng)過分光鏡3的反射抵達人眼。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。

為了使視力存在問題的用戶也可以使用AR眼鏡，現(xiàn)有的部分AR顯示裝置還設(shè)置有屈光矯正鏡片。如圖2所示，屈光矯正鏡片5設(shè)置于分光鏡3與人眼之間，使AR顯示裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量增加，且更多的光學(xué)面帶來更多的雜散光和亮度損失，需要更大的出瞳距離才能佩戴，對系統(tǒng)性能要求高。

綜上所述，現(xiàn)有的AR顯示裝置存在以下缺陷：

第一，由于器件復(fù)用程度不高，光學(xué)顯示模組體積較大或者重量較重，不夠緊湊；

第二，光學(xué)結(jié)構(gòu)過于簡單，能夠提供設(shè)計自由度的設(shè)計參數(shù)過少，所以成像質(zhì)量低；視場較小，一般為30°～45°；出瞳直徑過小，一般為6mm～10mm；出瞳距離過小，一般為10mm～14mm；

第三，部分器件制造困難，或者部分組件裝配困難，不利于量產(chǎn)。

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AR顯示裝置和穿戴式AR設(shè)備，采用偏振光路組件，能夠提高光能利用率，提高圖像光線亮度和成像質(zhì)量。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種AR顯示裝置，包括圖像投射裝置和光學(xué)顯示模組；

所述圖像投射裝置包括像源；

所述光學(xué)顯示模組包括第一分光鏡、第一反射鏡、第二分光鏡和半反射鏡；

所述像源射出的光經(jīng)由所述第一分光鏡射向所述第一反射鏡，由所述第一反射鏡反射回所述第一分光鏡，再經(jīng)由所述第一分光鏡射向所述第二分光鏡，由所述第二分光鏡射向所述第二反射鏡，再由所述第二反射鏡反射回所述第二分光鏡，經(jīng)由所述第二分光鏡射向人眼。