AR光学装置和穿戴式AR设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种AR光学装置和AR显示装置，属于增强现实成像技术领域。该AR光学装置包括带通偏振分光镜和反射镜，从像源射出的图像光线经过带通偏振分光镜后分为第一方向的偏振光和第二方向的偏振光，其中，第一方向的偏振光的出射方向远离像源，第二方向的偏振光射向反射镜，然后经反射镜反射后射向带通偏振分光镜，并透射带通偏振分光镜，最后射向人眼。带通偏振分光膜对波长通带范围内的光线进行偏振分光，而波长通带范围外的光线可全部透过，可以在不降低光源能量利用效率的同时，提高佩戴者观察世界的透光率，同时提高佩戴者眼睛的外部可见度，进而提高社交性。

【技术实现步骤摘要】
AR光学装置和穿戴式AR设备
本专利技术涉及增强现实成像
，具体而言，涉及一种AR光学装置和穿戴式AR设备。
技术介绍
AR(AugmentedReality，增强现实)也被称为混合现实，其原理是通过电脑技术，将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。目前，人们可以通过穿戴式设备，如AR眼镜或AR头盔等，与真实世界进行互动。如图1示出了现有的AR眼镜或AR头盔中的AR光学装置的结构示意图，如图1所示，现有的AR光学装置光学系统包括像源11、分光镜3、曲面半反射镜4和位于分光镜3上方的透镜12，像源11设置在光学系统的上部，且像源11与透镜12之间有一定距离，像源11的图像光线从上方向下射入透镜12。与此同时，环境光线从曲面半反射镜4的右侧向左侧(人眼方向)射入，干扰光线还同时从分光镜的下方向上射入。图像光线的部分光线经过分光镜3的反射射向曲面半反射镜4，部分光线再经过曲面半反射镜4的反射射向分光镜3。环境光线的部分光线依次穿过曲面半反射镜4和分光镜3抵达人眼；干扰光线的部分光线经过分光镜3的反射抵达人眼。部分图像光线、部分环境光线和部分干扰光线最终同时抵达人眼，使得用户能够看到外界真实环境的同时还可以看到叠加在真实环境中的像源11的图像。现有的AR光学装置存在以下缺陷：图像光线的部分光线经过分光镜3，一部分光为反射光，一部分光为透射光，经过分光镜3的反射光射向曲面半反射镜4，部分光线再经过曲面半反射镜4的反射射向分光镜3，像源11的光线经过反射和透射后，造成大量光线丢失，当佩戴者透过该装置观察周围环境时，像源光线的光透过率较低，光能利用率较低，同时，由于大量的干扰光源，外部无法看到佩戴者的眼睛，导致社交性不好。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种AR光学装置和穿戴式AR设备，采用具有带通偏振分光膜的带通偏振分光镜，可以提高透光率。第一方面，本专利技术实施例提供了一种AR光学装置，包括带通偏振分光镜和反射镜；所述图像投射装置包括像源；所述像源射出的图像光线经过所述带通偏振分光镜分为第一方向的偏振光和第二方向的偏振光；所述第一方向的偏振光的出射方向远离所述像源；所述第二方向的偏振光射向所述反射镜，经所述反射镜反射后射向所述带通偏振分光镜，并透射所述带通偏振分光镜。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述带通偏振分光镜包括相互连接的分光镜基片和带通偏振分光膜。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述带通偏振分光镜包括相互连接的分光镜基片和带通偏振分光膜。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述分光镜基片和所述带通偏振分光膜之间通过粘合层粘贴。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述带通偏振分光膜为由至少一组第一折射率材料和第二折射率材料叠加构成的多层膜结构。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第一折射率材料的折射率大于所述第二折射率材料的折射率；所述第二折射率材料比所述第一折射率材料更靠近所述图像投射装置。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述带通偏振分光镜还包括偏光膜；所述偏光膜位于所述分光镜基片的外侧，或者位于所述带通偏振分光膜的外侧，或者位于所述分光镜基片和所述带通偏振分光膜之间；所述偏光膜用于通过偏振态为第一方向的偏振光，吸收偏振态为第二方向的偏振光。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式或第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述AR光学装置还包括波片组件；所述带通偏振分光镜与所述波片组件和所述反射镜依次排列。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述波片组件为1/4波片。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述反射镜为曲面反射镜。结合第一方面的第八种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述曲面反射镜包括相互连接的曲面镜基片和带通反射膜。结合第一方面的第九种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，所述带通反射膜至少包括第三折射率材料和第四折射率材料。结合第一方面的第九种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第十一种可能的实施方式，其中，所述带通反射膜通过镀膜或贴膜的方式连接在曲面镜基片上。所述贴膜包含热贴合，尤其是曲面热贴合，具体是通过加热使得平面薄膜弯曲以基本完全适应曲面基片的形状，同时依靠磨具将基片和膜紧密的结合在一起。结合第一方面的第十一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第十二种可能的实施方式，其中，所述镀膜的方式为以下方式中的一种：真空溅射、离子辅助沉积、热蒸发、电阻加热蒸发或电子束蒸发。结合第一方面的第九种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第十三种可能的实施方式，其中，所述曲面反射镜还包括增透膜。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种穿戴式AR设备，包括卡箍件和上述的AR光学装置。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的AR光学装置和穿戴式AR设备，该AR光学装置包括带通偏振分光镜和反射镜，从像源射出的图像光线经过带通偏振分光镜后分为第一方向的偏振光和第二方向的偏振光，其中，第一方向的偏振光的出射方向远离像源，第二方向的偏振光射向反射镜，然后经反射镜反射后射向带通偏振分光镜，并透射带通偏振分光镜，最后射向人眼。同时，实现带通偏振分光膜对波长通带范围内的光线进行偏振分光，而波长通带范围外的光线可全部透过带通偏振分光膜，可以在不降低光源能量利用效率的同时，提高佩戴者观察世界的透光率，同时提高佩戴者眼睛的外部可见度，进而提高社交性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术的一种AR光学装置的结构示意图；图2为本专利技术一实施例所提供的AR光学装置的结构示意图；图3～7为本专利技术一实施例所提供的带通偏振分光镜的结构示意图；图8～13为本专利技术一实施例所提供的曲面反射镜的结构示意图；图14～16为本专利技术一实施例所提供的带通偏振分光膜特性的波形图；图17为本专利技术一实施例所提供的带通反射膜特性的波形图；图18为本专利技术一实施例所提供的窄带光源或像源的光谱能量分布图。图标：1-图像投射装置；11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AR光学装置，其特征在于，包括：带通偏振分光镜和反射镜；像源射出的图像光线经过所述带通偏振分光镜分为第一方向的偏振光和第二方向的偏振光；所述第一方向的偏振光的出射方向远离所述像源；所述第二方向的偏振光射向所述反射镜，经所述反射镜反射后射向所述带通偏振分光镜，并透射所述带通偏振分光镜。

【技术特征摘要】
1.一种AR光学装置，其特征在于，包括：带通偏振分光镜和反射镜；像源射出的图像光线经过所述带通偏振分光镜分为第一方向的偏振光和第二方向的偏振光；所述第一方向的偏振光的出射方向远离所述像源；所述第二方向的偏振光射向所述反射镜，经所述反射镜反射后射向所述带通偏振分光镜，并透射所述带通偏振分光镜。2.根据权利要求1所述的AR光学装置，其特征在于，所述带通偏振分光镜包括相互连接的分光镜基片和带通偏振分光膜。3.根据权利要求2所述的AR光学装置，其特征在于，所述分光镜基片和所述带通偏振分光膜之间通过粘合层粘贴。4.根据权利要求2所述的AR光学装置，其特征在于，所述带通偏振分光膜为由至少一组第一折射率材料和第二折射率材料叠加构成的多层膜结构。5.根据权利要求4所述的AR光学装置，其特征在于，所述第一折射率材料的折射率大于所述第二折射率材料的折射率；所述第二折射率材料比所述第一折射率材料更靠近所述像源。6.根据权利要求2所述的AR光学装置，其特征在于，所述带通偏振分光镜还包括偏光膜；所述偏光膜位于所述分光镜基片的外侧，或者位于所述带通...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖冰，徐驰，
申请(专利权)人：太若科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11