一种光路输出结构及电子设备的制作方法

本发明涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种光路输出结构及电子设备。

背景技术

目前，增强现实ar(augmentedreality)设备如ar眼镜等的应用越来越多，如游戏、影音体验等。在ar眼镜中通常采用透镜组及自由曲面反射镜进行光路反射与透射，将图像源的图像提供给人眼观看。

但是现有的ar眼镜中将经过透镜组的图像源路经过自由全面反射镜的反射给人眼时，会存在图像视场角较小的情况，从而影响用户观看体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种光路输出结构及电子设备，用以解决现有技术中ar眼镜存在图像视场角较小，影响用户观看体验的技术问题。

本发明提供了一种光路输出结构，包括：

透镜组，用于对目标光线进行光线汇聚；

光路转换组件，与所述透镜组具有预设的第一相对位置关系，用于将经过所述透镜组汇聚的目标光线进行光路折转，使得折转后的目标光线具有第一出射方向；

反射镜，与所述光路转换组件具有预设的第二相对位置关系，用于将经过所述光路转换组件折转的目标光线进行反射，以使得反射后的目标光线具有第二出射方向；

所述光路转换组件还用于对经过所述反射镜反射的目标光线进行透射，使得所述目标光线透射到用户眼球。

上述光路输出结构，优选地，所述光路转换组件包括：平面反射镜，所述平面反射镜与所述反射镜之间呈预设夹角。

上述光路输出结构，优选地，所述平面反射镜上朝向所述透镜组的一侧表面设置有偏振折转组件，所述偏振折转组件用于对经过所述透镜组汇聚的目标光线中第一偏振态光线进行光路折转。

上述光路输出结构，优选地，所述偏振折转组件包括：偏振分光膜。

上述光路输出结构，优选地，所述反射镜上朝向所述偏振折转组件的一侧表面设置有偏振转换组件，用于对经过所述偏振折转组件折转的第一偏振态光线进行偏振态转换，得到第二偏振态光线，所述第二偏振态光线经过所述反射镜的反射后透过所述偏振折转组件及所述平面反射镜后进入用户眼球。

上述光路输出结构，优选地，所述偏振转换组件包括：四分之一玻片。

上述光路输出结构，优选地，所述光路转换组件朝向用户眼球的一侧表面设置有防护膜。

上述光路输出结构，优选地，所述反射镜外侧表面设置有防护膜。

本申请还提供了一种电子设备，包括：

图像源输出组件，用于输出目标光线；

光路输出结构，包括：

透镜组，与所述图像源输出组件相对设置，用于对所述图像源输出组件输出的目标光线进行光线汇聚；

光路转换组件，与所述透镜组具有预设的第一相对位置关系，用于将经过所述透镜组汇聚的目标光线进行光路折转，使得折转后的目标光线具有第一出射方向；

反射镜，与所述光路转换组件具有预设的第二相对位置关系，用于将经过所述光路转换组件折转的目标光线进行反射，以使得反射后的目标光线具有第二出射方向；

所述光路转换组件还用于对经过所述反射镜反射的目标光线进行透射，使得所述目标光线透射到用户眼球。

从上述技术方案可以看出，本申请公开的一种光路输出结构及电子设备，通过设置光路转换组件，从而利用光路转换组件对经过透镜组汇聚的目标光线进行折射，再经过反射镜反射后再次透过光路转换组件将图像放大成虚像，从而增大输出图像的视场角，为用户提供更好的观看体验，达到本申请目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本申请实施例一提供的一种光路输出结构的结构示意图；

图2为本申请实施例的应用示例图；

图3、图4、图5及图6分别为本申请实施例一的其他结构示意图；

图7为本申请实施例二提供的一种电子设备的结构示意；

图8为本申请实施例的其他应用示例图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，为本申请实施例一提供的一种光路输出结构的结构示意图，在光路输出结构可以设置在进行图像输出的电子设备中，如ar眼镜等终端中，ar眼镜将输出的目标光线投入本实施例中的光路输出结构，达到增加图像视场角的目的。

具体的，本实施例中的光路输出结构可以包括有以下结构：

透镜组101，用于对目标光线进行光线汇聚。

其中，目标光线可以为电子设备中的图像源输出组件输出，该目标光线能够成像为用户所需要观看的画面，如游戏画面或者视频画面等等。

需要说明的是，透镜组101也可以称为成像透镜组，其中包含球面镜、非球面镜以及二院光学元件，主要用于图像源输出组件输出的目标光线进行汇聚，将汇聚好的目标光线投射到后续组件。

光路转换组件102，与透镜组101具有预设的第一相对位置关系，用于将经过透镜组101汇聚的目标光线进行光路折转，使得折射后的目标光线具有第一出射方向。

其中，第一相对位置关系与所述第一出射方向之间具有关联关系，透镜组101汇聚后的目标光线的出射方向对应于光路转换组件102的目标光线入射方向，而光路转换组件102与透镜组101之间的相对位置关系发生变化，经过光路转换组件102光路折转后的目标光线的出射方向相应发生变化，如图2中所示。

反射镜103，与光路转换组件102具有预设的第二相对位置关系，用于将经过光路转换组件102折转的目标光线进行反射，以使得反射后的目标光线具有第二出射方向。

其中，第二相对位置关系与第二出射方向之间具有关联关系，光路转换组件102折转后的目标光线的出射方向对应于反射镜103反射的目标光线入射方向，而反射镜103与光路转换组件102之间的相对位置关系发生变化，经过反射镜103反射后的目标光线的出射方向相应发生变化。

另外，在目标光线经过反射镜103的反射后，目标光线再次进入光路转换组件102，而此时，光路转换组件102能够对目标光线进行透射，使得目标光线投射到用户眼球，实现用户对目标光线的成像观看。

由上述方案可知，本申请实施例一提供的一种光路输出结构，通过设置光路转换组件，从而利用光路转换组件对经过透镜组汇聚的目标光线进行折射，再经过反射镜反射后再次透过光路转换组件将图像放大成虚像，从而增大输出图像的视场角，为用户提供更好的观看体验。

同时，本实施例中通过设置光路转换组件将汇聚的目标光线进行光路折转，从而可以在一定程度上减小光路输出结构的体积，尽量占用更小的空间来实现光线的放大输出。

在一种实现方式中，光路转换组件102可以通过平面发射镜121实现，该平面发射镜121与反射镜103之间呈预设夹角，如图3中所示。

其中，预设夹角可以根据用户需求进行设置，而为了进一步减小光路输出结构的体积，减小所占用的空间，本实施例中可以将平面发射镜121余反射镜103之间的夹角设置为30度到40度之间的一个角度值。

具体的，平面反射镜121上朝向透镜组101的一侧表明设置有偏振折转组件122，如图4中所示，该偏振折转组件122用以对经过透镜组101汇聚的目标光线中第一偏振态光线进行光路折转。由此，本实施例中利用偏振折转组件122对目标光线中所需要的第一偏振态光线进行光路折转，而将其他偏振态如第二偏振态光线直接透过，由此剔除不需要的光线，只保留所需要的光线，从而减少光路折转工作量，加快光线的折转效率，提高成像效率。

例如，偏振折转组件122可以采用偏振分光膜实现，该偏振分光膜能够对s偏振态光线进行折转，而对p偏振态光线进行透射，如图5中所示。

基于以上实现，本实施例中在反射镜103朝向偏振折转组件122的一侧表面设置有偏振转换组件131，如图6中所示，用以对经过偏振折转组件122折转的第一偏振态光线进行偏振态转换，得到第二偏振态光线，由此，使得第二偏振态光线在经过反射镜103的反射后能够透过平面反射镜121上的偏振折转组件122及平面反射镜121之后进入用户眼球。

具体的，本实施例中偏振转换组件131可以采用四分之一玻片实现，结合偏振折转组件122对目标光线中所需要的偏振态光线进行反射、偏振态转换及透射后，避免光能损失，提高入射到用户眼球的光线能量，进而改善用户眼球所观看到画面质量，进一步改善用户观看体验。

另外，为了保护光路输出结构中与用户接触的组件，如光路转换组件102，可以在光路转换组件102朝向用户眼球的一侧表明设置有防护膜，如抗刮防指纹膜等。而在反射镜102外侧表面也可以设置防护膜，用以保护光路输出结构中的各元件不被用户使用过程的触碰而损伤，达到保护光路输出结构的目的。

参考图7，为本申请实施例二提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备可以为ar眼镜等佩戴在用户头部，对用户眼球输出画面数据的终端设备。

在本实施例中，该电子设备可以包括以下结构：

图像源输出组件701，用于输出目标光线。

其中，图像源输出组件701可以为ar眼镜中的光机等设备，用以输出目标光线，而该目标光线能够成像为用户所需要观看的画面，如游戏画面或者视频画面等等。而图像源输出组件701可以为微型显示芯片，可以是oled、lcd、lcos、mems中的任意一种。

光路输出结构702，可以包括以下结构，参考前文中所述各图：

透镜组101，用于对目标光线进行光线汇聚。

需要说明的是，透镜组101也可以称为成像透镜组，其中包含球面镜、非球面镜以及二院光学元件，主要用于图像源输出组件输出的目标光线进行汇聚，将汇聚好的目标光线投射到后续组件。

光路转换组件102，与透镜组101具有预设的第一相对位置关系，用于将经过透镜组101汇聚的目标光线进行光路折转，使得折射后的目标光线具有第一出射方向。

其中，第一相对位置关系与所述第一出射方向之间具有关联关系，透镜组101汇聚后的目标光线的出射方向对应于光路转换组件102的目标光线入射方向，而光路转换组件102与透镜组101之间的相对位置关系发生变化，经过光路转换组件102光路折转后的目标光线的出射方向相应发生变化，如图2中所示。

反射镜103，与光路转换组件102具有预设的第二相对位置关系，用于将经过光路转换组件102折转的目标光线进行反射，以使得反射后的目标光线具有第二出射方向。

其中，第二相对位置关系与第二出射方向之间具有关联关系，光路转换组件102折转后的目标光线的出射方向对应于反射镜103反射的目标光线入射方向，而反射镜103与光路转换组件102之间的相对位置关系发生变化，经过反射镜103反射后的目标光线的出射方向相应发生变化，如图3中所示。

另外，在目标光线经过反射镜103的反射后，目标光线再次进入光路转换组件102，而此时，光路转换组件102能够对目标光线进行透射，使得目标光线投射到用户眼球，实现用户对目标光线的成像观看。

由上述方案可知，本申请实施例二提供的一种电子设备，通过在光路输出结构中设置光路转换组件，从而利用光路转换组件对经过透镜组汇聚的目标光线进行折射，再经过反射镜反射后再次透过光路转换组件将图像放大成虚像，从而增大输出图像的视场角，为用户提供更好的观看体验。

同时，本实施例中通过设置光路转换组件将汇聚的目标光线进行光路折转，从而可以在一定程度上减小电子设备的体积，尽量占用更小的空间来实现光线的放大输出。

需要说明的是，本实施例中光路输出结构702的实现结构及具体方案可以参考前文中图1～图6中所示内容，此处不再详述。

以下对本实施例在ar眼镜的具体应用进行举例说明：

本实施例中通过自由曲面、二元光学元件等设计来提高现有设备的视场角，并且使整个设备的体积进一步减小，如图8中所示：

在ar眼镜中设置以下结构：1为图像源，2为成像透镜组，其中包含球面镜非球面镜以及二元光学元件，3为平面反射镜，内表面镀有偏振分光膜，靠近眼睛的出射端镀有抗刮防指纹膜，4为自由曲面反射镜，5为4内表面上的一层四分之一玻片，4的外表面同样镀有抗刮防指纹膜。

图像源1为微型显示芯片，可以是oled，lcd，lcos，mems中的任意一种，微型显示芯片发出的光线经过透镜组2将光线会聚，压缩整个光路从而减小整个光机的体积，并且满足后续光路的需求。平面反射镜3起到折转光路的作用，其内表面镀有偏振分光膜，可以对光线的偏振态进行选择，通常是反射s偏振光，透过p偏振光。反射的s偏振光经过四分之一玻片5之后入射到自由曲面反射镜4上被反射回来，再次经过四分之一玻片5之后偏振态发生改变，s光转变为p光，此时p光入射到平面反射镜3之后透过内表面的偏振分光膜被人眼接收，实现画面观看。

可见，本实施例中，透镜组2与自由曲面反射镜4共同组成了投影显示模块，将图像源的图像放大成虚线供人眼观察，增加视场角，改善用户观看体验，同时利用平面反射镜增加光路折转，达到减小设备体积的目的。并且，通过偏振分光膜和四分之一玻片在对所需要的偏振态光线进行折转后，进行偏振态转换，进而透过平面反射镜后投射到人眼，达到避免光能量损失的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。