一种AR显示装置的制作方法

本发明实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种AR显示装置。

背景技术：

AR，(Augmented Reality)，即增强现实，也被称之为混合现实。它通过电脑技术，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AR显示已变得越来越热门，通过穿戴式设备，如眼镜或头盔，来和真实世界进行互动。不论AR眼镜或AR头盔，交互行为都是基于透明的显示界面，导致AR显示的内容也同样会被外界获知。所以AR显示内容的安全问题也是一项重要考量。

以AR眼镜为例，图像信息以光波导技术通过光反射通道进入镜片系统传输到人眼。而由于显示界面的透明性，他人也可以从外部获取到穿戴本人的交互信息，造成信息安全泄露。

如图1所示，AR眼镜包括一显示器和一光合波器，显示器用来显示虚拟图像，虚拟图像是根据穿戴用户所在的位置和与该位置相对应的虚拟场景来生成的虚拟图像，穿戴用户所在的位置通过对穿戴用户进行头部跟踪实时获取。

光合波器用于将显示器显示的虚拟图像光与真实世界光的光路进行合成，然后将合成后的图像光传输至人眼。如图2所示，光合波器内包括一半反半透镜S3，光合波器包括虚拟图像光的入光口S1，外部环境的真实世界光的入光口S2，半反半透镜S3与入光口S1，和入光口S2相对设置，还包括一个出光口S4，虚拟图像光和外部环境光进入光学器件之后，都在半反半透镜S3的表面发生反射和透射，虚拟图像光在半反半透镜S3的表面发生反射的光路，与外部环境光在半反半透镜S3的表面发生透射的光路重合，这两路光路叠加后从出光口S4透出，并进入人眼。但是存在的安全问题是，虚拟图像光在半反半透镜S3的表面发生透射的光路，在光合波器的一表面S5(或者是AR眼镜的镜片表面)发生反射，反射光返回至半反半透镜S3的表面，并在半反半透镜S3的表面发生反射，反射光路从入光口S2透射并进入外部环境，进入外部环境的虚拟图像光如果被他人或设备窃取，便会造成虚拟图像信息的泄露。

综上，现有技术中存在着，AR设备缺少显示信息防泄漏装置，导致AR设备显示的图像信息容易泄露的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种AR显示装置，用以解决现有技术中存在的AR设备显示的图像信息容易泄露的问题。

本发明实施例提供一种AR显示装置，包括：

一显示器和一光合波器；所述光合波器包括第一入光口、第二入光口和一出光口；所述显示器的图像投射装置朝向所述第一入光口设置，所述第一入光口用于接收所述图像投射装置发出的虚拟图像光；所述第二入光口，用于接收外部环境的外部环境光，所述第二入光口与所述第一入光口不同轴设置，所述第一入光口或所述第二入光口与所述出光口相对设置；

所述光合波器内设置一倾斜棱面，所述第二入光口、所述第一入光口的光轴均与所述倾斜棱面相交，所述倾斜棱面能使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射；

还包括第一偏振片和第二偏振片；所述第一偏振片设置在所述第一入光口处；所述第二偏振片设置在所述第二入光口处；所述第一偏振片与所述第二偏振片的偏振化方向互相垂直。

上述实施例中，一部分虚拟图像光λ1经过第一偏振片后，会形成沿第一偏振片的偏振化方向振动的偏振光，透过倾斜棱面的该偏振光，经一系列反射光路，会从第二入光口泄露出去，因第二入光口处设置有第二偏振片，而且第二偏振片的偏振化方向与第一偏振片的偏振化方向互相垂直，因此，进入第二偏振片的偏振光的振动方向也与第二偏振片的偏振化方向垂直，根据偏振片的光选择原理，会将垂直于第二偏振片的偏振化方向的偏振化吸收掉，进而屏蔽掉了从第二入光口泄露的虚拟图像光λ1，使得AR显示装置具备了防止虚拟图像信息泄漏的功能。

可选的，所述倾斜棱面为半反半透镜面；

所述光合波器包括一光学元件，所述倾斜棱面为所述光学元件内的一棱面，所述光学元件还包括第一入光面和第二入光面和出光面；所述第一入光面设置在所述第一入光口处，所述第二入光面设置在所述第二入光口处，所述出光面设置在所述出光口处。

可选的，所述第一偏振片设置在所述第一入光面的表面，或者，所述第一偏振片设置在所述第一入光面与所述图像投射装置之间；所述第二偏振片设置在所述第二入光面的表面。

可选的，所述第一入光面和所述第二入光面的光轴互相垂直，所述第一入光面的光轴、所述第二入光面光轴与所述半反半透镜面的夹角为45°。

可选的，所述光学元件还包括与所述第一入光面相对设置的棱面，所述棱面上镀有反射材料，以形成一反射棱面。

可选的，所述第一入光面的光轴沿竖直方向，所述第二入光面的光轴沿水平方向；所述第一偏振片的偏振化方向为水平方向，所述第二偏振片的偏振方向为竖直方向。

可选的，所述第一入光面的光轴沿水平方向，所述第二入光面的光轴沿竖直方向；所述第一偏振片的偏振化方向为竖直方向，所述第二偏振片的偏振方向为水平方向。

本发明实施例提供一种AR显示装置，包括：一显示器和一光合波器；所述光合波器包括第一入光口、第二入光口和一出光口；所述显示器的图像投射装置朝向所述第一入光口设置，所述第一入光口用于接收所述图像投射装置发出的虚拟图像光；所述第二入光口，用于接收外部环境的外部环境光，所述第二入光口与所述第一入光口沿不同轴设置，所述出光口与所述第二入光口或所述第一入光口相对设置；

所述光合波器内设置一倾斜棱面，所述倾斜棱面能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，所述第二入光口、所述第一入光口的光轴均与所述倾斜棱面相交，并且从所述第一入光口入射至所述倾斜棱面的虚拟图像光，在所述倾斜棱面发生反射后的反射光从所述出光口透射出；

其中，所述倾斜棱面的表面设置一增反膜。

图像投射装置发出的虚拟图像光λ1经过第一入光口并入射至倾斜棱面，因倾斜棱面的表面设置有增反膜，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面发生透射；来自AR显示装置外部的外部环境光λ2从第二入光口入射至倾斜棱面，并在倾斜棱面一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面发生反射的虚拟图像光λ1，与在倾斜棱面发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光(包括λ1和λ2)经过出光面，从光合波器的出光口透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面透过的虚拟图像光λ1先后经光合波器表面、倾斜棱面的反射后从第二入光口透射出，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

可选的，所述倾斜棱面为半反半透镜面。

本发明实施例提供一种AR显示装置，包括：一显示器和一光合波器；所述光合波器包括第一入光口、第二入光口和一出光口；所述显示器的图像投射装置朝向所述第一入光口设置，所述第一入光口用于接收所述图像投射装置发出的虚拟图像光；所述第二入光口，用于接收外部环境的外部环境光，所述第二入光口与所述第一入光口不同轴设置，所述出光口与所述第一入光口或所述第二入光口相对设置；

所述光合波器内设置一倾斜棱面，所述倾斜棱面能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，所述第二入光口、所述第一入光口的光轴均与所述倾斜棱面相交，并且从所述第一入光口入射至所述倾斜棱面的虚拟图像光，在所述倾斜棱面发生反射后的反射光从所述出光口透射出；

其中，所述倾斜棱面的反射率大于透射率。

上述实施例中，图像投射装置发出的虚拟图像光λ1经过第一入光口并入射至倾斜棱面，因倾斜棱面的反射率大于透射率，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面发生透射；来自AR显示装置外部的外部环境光λ2从第二入光口入射至倾斜棱面，并在倾斜棱面一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面发生反射的虚拟图像光λ1，与在倾斜棱面发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光(包括λ1和λ2)从光合波器的出光口透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面透过的虚拟图像光λ1经光合波器表面、倾斜棱面的反射后从第二入光口透射出，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的AR显示装置的结构示意图；

图2为现有技术中的AR显示装置的光路示意图；

图3a至图3c为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图7为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图8为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图；

图9为本发明实施例提供的一种AR显示装置的结构和光路示意图。

具体实施方式

为了提高AR设备的显示安全性，防止AR设备显示的图像信息泄露，本发明实施例提供一种AR显示装置，该AR显示装置具有虚拟图像信息防泄漏功能。

实施例1

参照图3a至图3c，本发明实施例提供的一种AR显示装置包括：一图像投射装置1和一光合波器2；光合波器2包括第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5；图像投射装置1的图像投射装置1朝向第一入光口3设置，第一入光口3用于接收图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1；第二入光口4，用于接收来自AR显示装置外部的外部环境光λ2，第二入光口4与第一入光口3不同轴设置，出光口5与第二入光口4相对设置；

光合波器2内设置一倾斜棱面6，倾斜棱面6能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，第二入光口4、第一入光口3的光轴均与倾斜棱面6相交，并且从第一入光口3入射至倾斜棱面6的虚拟图像光λ1，在倾斜棱面6发生反射后的反射光从出光口5透射出；其中，第二入光口4、第一入光口3的光轴是指从第二入光口4、第一入光口3的入射进倾斜棱镜的入射光所在的光轴。

AR显示装置还包括第一偏振片7和第二偏振片8；第一偏振片7设置在第一入光口3处；第二偏振片8设置在第二入光口4处；第一偏振片7与第二偏振片8的偏振化方向互相垂直。

上述实施例中，一部分虚拟图像光λ1经过第一偏振片7后，会形成沿第一偏振片7的偏振化方向振动的偏振光，透过倾斜棱面6的该偏振光，经一系列反射光路，会从第二入光口4泄露出去，因第二入光口4处设置有第二偏振片8，而且第二偏振片8的偏振化方向与第一偏振片7的偏振化方向互相垂直，因此，进入第二偏振片8的偏振光的振动方向也与第二偏振片8的偏振化方向垂直，根据偏振片的光选择原理，会将垂直于第二偏振片8的偏振化方向的偏振化吸收掉，进而屏蔽掉了从第二入光口4泄露的虚拟图像光λ1，使得AR显示装置具备了防止虚拟图像信息泄漏的功能。

本发明实施例中，第二入光口4和第一入光口3的入光方向并不一定要求互相垂直，第二入光口4的入光方向和第一入光口3的入光方向可以是任何方向。

可选的，本发明实施例中，第一入光口3与出光口5不同轴设置，包括两种情况，第一种情况如图3a所示，第二种情况如图3b所示，图3a相对于图3b来说，倾斜棱镜旋转了90度，保证从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生反射的光从出光口5透射出。

可选的，本发明实施例中，如图3c所示，第一入光口3和第二入光口4的位置可以调换，第一入光口3与出光口5相对设置，而第二入光口4与出光口5不同轴设置，使得从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生透射的光从出光口5透射出，从第二入光口4入射的外部环境光λ2在倾斜棱镜发生反射后，从出光口5透射出。

可选的，上述实施例中，，倾斜棱面6上镀有具有透射、反射功能的材料，使得倾斜棱面6能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射。例如，倾斜棱面6上镀有氧化锆和/或氧化硅。倾斜棱面6的透射率与反射率之比可以根据实际情况设定，如透射率为30％，反射率为70％，或者透射率为40％，反射率为60％。透射率与反射率之比也可以取其他值，如4:3等。

优选的，倾斜棱面6为半反半透镜面，倾斜棱面6的反射率和透过率为1:1，入射到倾斜棱面6的光一半发生反射，一半发生透射。

通常，自然光经过偏振片后，改变成为具有一定振动方向的光。这是由于偏振片中存在着某种特征性的方向，叫做偏振化方向，偏振片只允许平行于偏振化方向的振动的光通过，同时吸收垂直于该方向振动的光。

因此，按照上述光合波器2的光路，一部分虚拟图像光λ1经过第一偏振片7后，会形成沿第一偏振片7的偏振化方向振动的偏振光，透过半反半透镜面的该偏振光，经一系列反射光路，会从第二入光口4出泄露出去，因第二入光口4处设置有第二偏振片8，而且第二偏振片8的偏振化方向与第一偏振片7的偏振化方向互相垂直，因此，进入第二偏振片8的偏振光的振动方向也与第二偏振片8的偏振化方向垂直，根据偏振片的光选择原理，会将垂直于第二偏振片8的偏振化方向的偏振化吸收掉，进而屏蔽掉了从第二入光口4泄露的虚拟图像光λ1，使得AR显示装置具备了防止虚拟图像信息泄漏的功能。

下面结合光合波器2的具体结构，来对上述AR显示装置防止虚拟图像信息泄漏的原理进行说明。

优选实施例中，如图4所示，本发明实施例的光合波器2包括一光学元件，该光学元件设置在第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5之间，倾斜棱面6为光学元件内的一棱面，光学元件还包括第一入光面9和第二入光面10和出光面11；第一入光面9设置在第一入光口3处，第二入光面10设置在第二入光口4处，出光面11设置在出光口5处。

对于设置在光合波器2内的光学元件，其包括多个棱面，多个棱面至少包括第一入光面9、第二入光面10，出光面11和与第一入光面9相对设置的棱面。优选的，与第一入光面9相对设置的棱面上镀有反射材料，以形成一反射棱面12。

优选的，第一偏振片7设置在第一入光面9的表面。可选的，第一偏振片7设置在第一入光面9与图像投射装置1之间。

优选的，第二偏振片8设置在第二入光面10的表面。

优选的，第一入光面9和第二入光面10的光轴互相垂直，第一入光面9的光轴、第二入光面10光轴与半反半透镜面的夹角为45°。

基于上述几种优选或者可选的光学元件的结构，以第二入光口4与第一入光口3的入光方向互相垂直，出光口5的出光方向与第二入光口4的入光方向相反为例，上述光学元件的光路如下：

图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一偏振片7之后，变成一束线偏振光，线偏振光的振动方向平行于第一偏振片7的偏振化方向；线偏振光经过第一入光面9并入射至半反半透镜面，入射至半反半透镜面的线偏振光一部分发生反射，一部分发生透射；来自来自AR显示装置外部的的外部环境光λ2从第二入光面10入射至半反半透镜面，并在半反半透镜面一部分发生透射，一部分发生反射；

其中，一部分虚拟图像的线偏振光在半反半透镜面发生反射，并与在半反半透镜发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光经过出光面11，从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼。

其中，一部分虚拟图像的线偏振光从半反半透镜面透过后入射至反射棱面12，入射至反射棱面12的线偏振光被反射回半反半透镜面，并在反半透镜面发生二次反射，在半反半透镜面发生二次反射的线偏振光依次经过第二入光面10、第二偏振片8，因虚拟图像的线偏振光的振动方向没有变化，因此，进入第二偏振片8的线偏振光的振动方向依旧平行于第一偏振片7的偏振化方向，第二偏振片8的偏振化方向与第一偏振片7的偏振化方向互相垂直，根据偏振片的光选择原理，会将垂直于第二偏振片8的偏振化方向的偏振光吸收掉，进入第二偏振片8的线偏振光被第二偏振片8遮挡，使得虚拟图像的线偏振光无法传播至外部环境中，从而保证了AR显示装置的虚拟图像显示的安全性。

一种优选实施例中，结合图4所示的AR显示装置，第一入光面9的光轴沿竖直方向，第二入光面10的光轴沿水平方向。第一偏振片7的偏振化方向为水平方向，第二偏振片8的偏振方向为竖直方向。

此实施例中，图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一偏振片7之后，变成一束线偏振光，线偏振光的振动方向为水平方向，传播方向为竖直方向，线偏振光沿竖直方向入射至第一入光面9，并沿竖直方向入射至半反半透镜面，半反半透镜与竖直方向的夹角为45°，入射至半反半透镜面的线偏振光一部分发生反射，一部分发生透射；来自来自AR显示装置外部的的外部环境光λ2沿水平方向从第二入光面10入射至半反半透镜面，并在半反半透镜面一部分发生透射，一部分发生反射；

其中，一部分虚拟图像的线偏振光在半反半透镜面发生反射，并与在半反半透镜发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光沿水平方向经过出光面11，从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼；

其中，一部分虚拟图像的线偏振光从半反半透镜面透过后，沿竖直方向入射至光学元件的反射棱面12，入射至反射棱面12的线偏振光沿竖直方向被反射回半反半透镜面，并在反半透镜面发生二次反射，在半反半透镜面发生二次反射的线偏振光，沿水平方向经过第二入光面10，并沿水平方向进入第二偏振片8，因虚拟图像的线偏振光的振动方向没有变化，因此，进入第二偏振片8的线偏振光的振动方向依旧为水平方向，第二偏振片8的偏振化方向为竖直方向，根据偏振片的光选择原理，会将振动方向为水平方向的线偏振光吸收掉，也就是说，进入第二偏振片8的线偏振光被第二偏振片8遮挡，使得虚拟图像的线偏振光无法传播至外部环境中，从而保证了AR显示装置的虚拟图像显示的安全性。

另一种优选实施例中，结合图5所示的AR显示装置，第一入光面9的光轴沿水平方向，第二入光面10的光轴沿竖直方向。第一偏振片7的偏振化方向为竖直方向，第二偏振片8的偏振方向为水平方向。

此种情况下，图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一偏振片7之后，变成一束线偏振光，线偏振光的振动方向为竖直方向，传播方向为水平方向，线偏振光沿水平方向入射至第一入光面9，并沿水平方向入射至半反半透镜面，半反半透镜与竖直方向的夹角为45°，入射至半反半透镜面的线偏振光一部分发生反射，一部分发生透射；来自来自AR显示装置外部的的外部环境光λ2沿竖直方向从第二入光面10入射至半反半透镜面，并在半反半透镜面一部分发生透射，一部分发生反射；

其中，一部分虚拟图像的线偏振光在半反半透镜面发生反射，并与在半反半透镜发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光沿竖直方向经过出光面11，从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼。

其中，一部分虚拟图像的线偏振光从半反半透镜面透过后，沿水平方向入射至光学元件的反射棱面12，入射至反射棱面12的线偏振光沿水平方向被反射回半反半透镜面，并在反半透镜面发生二次反射，在半反半透镜面发生二次反射的线偏振光，沿竖直方向经过第二入光面10，并沿竖直方向进入第二偏振片8，因虚拟图像的线偏振光的振动方向没有变化，因此，进入第二偏振片8的线偏振光的振动方向依旧为竖直方向，第二偏振片8的偏振化方向为水平方向，根据偏振片的光选择原理，会将振动方向为竖直方向的线偏振光吸收掉，也就是说，进入第二偏振片8的线偏振光被第二偏振片8遮挡，使得虚拟图像的线偏振光无法传播至外部环境中，从而保证了AR显示装置的虚拟图像显示的安全性。

实施例2

此外，除了上述几种AR显示装置之外，本发明实施例还提供一种AR显示装置，如图6所示，具体包括：一图像投射装置1和一光合波器2；光合波器2包括第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5；图像投射装置1的图像投射装置1朝向第一入光口3设置，第一入光口3用于接收图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1；第二入光口4，用于接收来自AR显示装置外部的外部环境光λ2，第二入光口4与第一入光口3不同轴设置，出光口5与第二入光口4相对设置；

光合波器2内设置一倾斜棱面6，倾斜棱面6能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，第二入光口4、第一入光口3的光轴均与倾斜棱面6相交，并且从第一入光口3入射至倾斜棱面6的虚拟图像光λ1，在倾斜棱面6发生反射后的反射光从出光口5透射出；其中，倾斜棱面6的表面上设置一增反膜13。

图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一入光口3并入射至倾斜棱面6，因倾斜棱面6的表面设置有增反膜13，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生透射；来自AR显示装置外部的外部环境光λ2从第二入光口4入射至倾斜棱面6，并在倾斜棱面6一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面6发生反射的虚拟图像光λ1，与在倾斜棱面6发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光(包括λ1和λ2)从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面6透过的虚拟图像光λ1先后经光合波器2表面、倾斜棱面6的反射后从第二入光口4透射出，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

可选的，本发明实施例中，第一入光口3与出光口5不同轴设置，包括两种情况，第一种情况如图7所示，第二种情况相对于第一种情况来说，倾斜棱镜旋转了90度，保证从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生反射的光从出光口5透射出。

可选的，本发明实施例中，第一入光口3和第二入光口4的位置可以调换，即与第一入光口3相对的图像投射装置1位置，可以与出光口5相对设置，而第二入光口4与出光口5不同轴设置，使得从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生透射的光从出光口5透射出，从第二入光口4入射的外部环境光λ2在倾斜棱镜发生反射后，从出光口5透射出。

可选的，如图7所示，光合波器2包括一光学元件，该光学元件设置在第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5之间，倾斜棱面6为光学元件内的一棱面，光学元件还包括第一入光面9和第二入光面10和出光面11；第一入光面9设置在第一入光口3处，第二入光面10设置在第二入光口4处，出光面11设置在出光口5处。

其中，倾斜棱面6上镀有涂覆具有透射、反射功能的材料，能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射。例如，倾斜棱面6上镀有氧化锆和/或氧化硅。倾斜棱面6的透射率与反射率之比可以根据实际情况设定，如透射率为30％，反射率为70％，或者透射率为40％，反射率为60％。透射率与反射率之比也可以取其他值，如4:3等。

优选的，倾斜棱面6为半反半透镜面，倾斜棱面6的反射率和透过率为1:1，入射到倾斜棱面6的光一半发生反射，一半发生透射。

对于设置在光合波器2内的光学元件，其包括多个棱面，多个棱面至少包括第一入光面9、第二入光面10，出光面11和与第一入光面9相对设置的棱面。

优选的，与第一入光面9相对设置的棱面上镀有反射材料，以形成一反射棱面12。

优选的，第一入光面9和第二入光面10的光轴互相垂直，第一入光面9的光轴、第二入光面10光轴与半反半透镜面的夹角为45°。

优选的，半反半透镜面与竖直方向的夹角为45°。

结合如图7所示的AR显示装置，上述AR显示装置的原理为：

图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一入光面9并入射至倾斜棱面6，因倾斜棱面6的表面设置有增反膜13，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生透射；来自AR显示装置外部的外部环境光λ2从第二入光面10入射至倾斜棱面6，并在倾斜棱面6一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面6发生反射的虚拟图像光λ1，与在倾斜棱面6发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光经过出光面11，从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面6透过的虚拟图像光λ1入射至反射棱面12，入射至反射棱面12的虚拟图像光λ1被反射回倾斜棱面6，并在倾斜棱面6发生二次反射，在倾斜棱面6发生二次反射的虚拟图像光λ1透射到AR显示装置的外部环境中，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

实施例3

此外，除了上述几种AR显示装置之外，本发明实施例还提供一种AR显示装置，如图8所示，具体包括：一图像投射装置1和一光合波器2；光合波器2包括第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5；图像投射装置1的图像投射装置1朝向第一入光口3设置，第一入光口3用于接收图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1；第二入光口4，用于接收来自AR显示装置外部的外部环境光λ2，第二入光口4与第一入光口3不同轴设置，出光口5与第二入光口4相对设置；

第一入光口3、第二入光口4和一个出光口5之间设置一光学元件，光学元件包括一个倾斜棱面6，倾斜棱面6能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，倾斜棱面6的反射率大于透射率，第二入光口4、第一入光口3的入光方向均与倾斜棱面6相交，以使从第一入光口3入射至倾斜棱面6的虚拟图像光λ1，在倾斜棱面6发生反射后的反射光从出光口5透射出。

该实施例中，图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一入光口3并入射至倾斜棱面6，因倾斜棱面6的反射率大于透射率，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生透射；来自AR显示装置外部的外部环境光λ2从第二入光口4入射至倾斜棱面6，并在倾斜棱面6一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面6发生反射的虚拟图像光λ1，与在倾斜棱面6发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光(包括λ1和λ2)从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面6透过的虚拟图像光λ1经光合波器2表面、倾斜棱面6的反射后从第二入光口4透射出，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

其中，倾斜棱面6上镀有涂覆具有透射、反射功能的薄膜材料，能够使入射到所述倾斜棱镜的光一部分反射、一部分透射，薄膜材料的反射率大于透射率。

可选的，本发明实施例中，第一入光口3与出光口5不同轴设置，包括两种情况，第一种情况如图8所示，第二种情况相对于第一种情况来说，倾斜棱镜旋转了90度，保证从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生反射的光从出光口5透射出。

可选的，本发明实施例中，第一入光口3和第二入光口4的位置可以调换，即与第一入光口3相对的图像投射装置1位置，可以与出光口5相对设置，而第二入光口4与出光口5不同轴设置，使得从图像投射装置1发出的虚拟现实图像光在倾斜棱镜发生透射的光从出光口5透射出，从第二入光口4入射的外部环境光λ2在倾斜棱镜发生发生反射后，从出光口5透射出。

可选的，如图9所示，对于设置在光合波器2内的光学元件，其包括多个棱面，多个棱面至少包括第一入光面9、第二入光面10，出光面11和与第一入光面9相对设置的棱面；其中，第一入光面9设置在第一入光口3处，第二入光面10设置在第二入光口4处，出光面11设置在出光口5处。优选的，与第一入光面9相对设置的棱面上镀有反射材料，以形成一反射棱面12。

优选的，第一入光面9和第二入光面10的光轴互相垂直，第一入光面9的光轴、第二入光面10光轴与倾斜棱面6的夹角为45°。

优选的，倾斜棱面6与竖直方向的夹角为45°。

结合如图9所示的AR显示装置，上述AR显示装置的原理为：图像投射装置1发出的虚拟图像光λ1经过第一入光面9并入射至倾斜棱面6，因倾斜棱面6的反射率大于透射率，因此，大部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生反射，小部分虚拟图像光λ1在倾斜棱面6发生透射；来自来自AR显示装置外部的的外部环境光λ2从第二入光面10入射至倾斜棱面6，并在倾斜棱面6一部分发生透射，一部分发生反射；其中，大部分在倾斜棱面6发生反射的虚拟图像光λ1，与在半反半透镜发生透射的外部环境光λ2叠加，叠加后的图像光经过出光面11，从光合波器2的出光口5透射出，并进入人眼；小部分从倾斜棱面6透过的虚拟图像光λ1入射至反射棱面12，入射至反射棱面12的虚拟图像光λ1被反射回倾斜棱面6，并在反半透镜面发生二次反射，在倾斜棱面6发生二次反射的虚拟图像光λ1透射到外部环境中，但因光线较少，泄露至外部环境中的虚拟图像光λ1较暗，因此相对于现有技术中完全没有防泄漏的AR显示装置来说，上述AR显示装置对虚拟图像信息也有一定的保护作用。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。