[發明專利]提高能量利用率的波導顯示系統及AR設備

在審

• 申請號: 202011175990.4
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112130333A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 陳威;韓昕彥
• 申請（專利權）人: 南京愛奇藝智能科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/28;G02B27/30
• 代理公司: 北京繪聚高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11832
• 代理人: 陳衛

本發明公開了一種提高能量利用率的波導顯示系統及AR設備，波導顯示系統包括圖像源、偏振分光棱鏡、準直系統和波導基底；圖像源用于產生非偏振光線，并將非偏振光線投射到偏振分光棱鏡；偏振分光棱鏡的分光面用于對非偏振光線進行分光處理，形成不同偏振狀態的第一光路和第二光路，第一光路具有第一偏振態，第二光路具有第二偏振態，第一偏振態和第二偏振態為正交偏振態，準直系統用于對第一光路和第二光路進行準直放大，并再次通過分光面合成為第三光路；波導基底內設置反射面，入射至波導基底內的第三光路經反射面反射后入射至人眼。該技術方案中，可以將理論能量利用率提高至一倍，達到近100％，達到了對能量的充分利用。

技術領域

本發明涉及AR技術領域，具體涉及一種提高能量利用率的波導顯示系統及AR設備。

背景技術

增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像的技術，包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器溶合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段，它將計算機生成的虛擬物體或關于真實物體的非幾何信息疊加到真實世界的場景之上，實現了對真實世界的增強。

增強現實技術，不僅展現了真實世界的信息,而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強現實中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實的世界圍繞著它。

目前主流的增強現實顯示設備大多采用光波導原理，現有AR波導顯示系統大多利用偏振光，若采用非偏振光源如OLED等，則能量利用率只有約50％，導致能量的浪費。

因此，急需一種可以處理非偏振光源的波導顯示系統，以克服上述問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高能量利用率的波導顯示系統及AR設備，以解決上述現有技術存在的不足。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明首先提供了一種提高能量利用率的波導顯示系統，包括：圖像源、偏振分光棱鏡、準直系統和波導基底；

所述圖像源用于產生非偏振光線，并將所述非偏振光線投射到所述偏振分光棱鏡；

所述偏振分光棱鏡包括分光面；所述分光面用于對入射至所述偏振分光棱鏡的所述非偏振光線進行分光處理，形成第一光路和第二光路，并且，所述第一光路具有第一偏振態，所述第二光路具有第二偏振態，所述第一偏振態和第二偏振態為正交偏振態；

所述準直系統用于對所述第一光路和所述第二光路進行準直放大，并再次通過所述分光面合成為第三光路；

所述波導基底內設置反射面，入射至所述波導基底內的所述第三光路經所述反射面反射后入射至人眼。

進一步的，所述準直系統包括第一準直系統和第二準直系統；

所述第一準直系統和所述第二準直系統分別與所述偏振分光棱鏡的相鄰端面接觸；

所述非偏振光線經過所述分光面后，一路光線反射形成第一光路，另一路光線透射形成第二光路，所述第一光路經所述第一準直系統準直放大、所述第二光路經所述第二準直系統準直放大后，再次通過所述分光面合成為所述第三光路。

進一步的，所述第一準直系統包括：第一準直單元和第一四分之一波片；

所述第二準直系統包括：第二準直單元和第二四分之一波片；

所述第一四分之一波片設置在所述第一準直單元和所述偏振分光棱鏡的端面之間；

所述第二四分之一波片設置在所述第二準直單元和所述偏振分光棱鏡的另一相鄰端面之間。

進一步的，所述第一準直單元與所述第二準直單元具有相同的光焦度。