一种AR光学显示模组及增强现实显示设备的制作方法

本发明涉及一种显示设备，尤其涉及一种ar光学显示模组及增强现实显示设备。

背景技术：

增强现实(augmentedreality，简称ar)技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息、声音、味道、触觉等)通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。即将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。

如图1示出了现有的ar眼镜或ar显示设备中的ar光学显示模组的结构示意图。现有的ar显示装置的光学系统包括像源11、分光镜3、曲面半反射镜4和位于分光镜3上方的透镜19。像源11发出的图像光线向下射入透镜19。经透镜19准直后的图像光线入射至分光镜3。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。与此同时，环境光线(外界有效光线)从曲面半反射镜4的右侧向左侧(人眼方向)射入，部分图像光线和部分环境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图像光线。

然而，在部分图像光线和部分环境光线进入人眼的同时，干扰光线(外界杂散光线)还同时从分光镜3的下方向上射入，干扰光线的部分光线经过分光镜3的反射抵达人眼。也即是，用户在观看到图像光线和外界环境光线的同时，还会看到同时入射的干扰光线，从而降低了用户的观看体验。

请继续参考图1，另一方面，经分光镜3反射后的图像光线到达曲面半反射镜4时，由于曲面半反射镜4的部分透射部分反射功能，将会有部分图像光线从曲面半反射镜4透射出去，产生漏光，导致用户观看信息的泄露，不具有防窥功能，不能很好地保证用户的隐私。

由此可见，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有防窃、消除外界杂散光线功能的ar光学显示模组，在保证不会出现用户观看信息泄露的同时，还可解决外界杂散光线入射至人眼影响用户观看体验的问题。

本发明的目的还在于提供一种增强现实显示设备，在保证不会出现漏光的同时，还可解决外界杂散光线入射至人眼影响用户观看体验的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种ar光学显示模组，包括：沿光路依次设置的偏振组件和偏振件；所述偏振组件用于将入射的线性图像光线反射至所述偏振件，所述偏振件用于反射所述线性图像光线和透射外界有效光线；经所述偏振件反射的线性图像光线和透射的外界有效光线到达所述偏振组件，经所述偏振组件透射后进入人眼；所述偏振组件还用于吸收入射的外界杂散光线。

进一步地，所述偏振组件包括依次设置的：吸收型偏振件，延迟件以及透反部件；所述透反部件位于临近所述偏振件一侧，所述吸收性偏振件位于远离所述偏振件一侧，所述入射的线性图像光线为第一线偏振光，所述吸收型偏振件用于透射所述第一线偏振光，反射第二线偏振光；所述偏振件用于反射所述第一线偏振光，透射所述第二线偏振光，所述第一线偏振光与所述第二线偏振光相互正交。

进一步地，所述延迟件用于将入射的线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光。

进一步地，所述延迟件为1/4波片。

进一步地，所述吸收型偏振件和延迟件均贴合在所述透反部件上。

进一步地，所述偏振件为曲面偏振件。

进一步地，所述ar光学显示模组还包括：设置于所述偏振组件的上方的图像单元，用于产生圆偏振光或椭圆偏振光、所述第二线偏振光或所述第一线偏振光；

当所述图像单元用于产生所述圆偏振光或椭圆偏振光时，所述ar光学显示模组还包括：设于所述图像单元与所述偏振组件之间的起偏单元，用于将所述图像单元产生的所述圆偏振光或椭圆偏振光转换为所述第一线偏振光，所述图像单元与所述起偏单元同轴设置；

当所述图像单元用于产生所述第二线偏振光时，所述ar光学显示模组还包括：设于所述图像单元与所述偏振组件之间的波片单元，用于将所述图像单元产生的所述第二线偏振光转换为所述第一线偏振光，所述图像单元与所述波片单元同轴设置。

进一步地，所述图像单元与所述偏振组件呈一锐角。

进一步地，所述ar光学显示模组还包括：设于所述图像单元和所述偏振组件之间的透镜单元，用于矫正所述第一线偏振光、第一线偏振光或第二线偏振光的像差，所述透镜单元与所述图像单元同轴设置。

本发明还提供一种增强现实设备，包括上述任一项所述的ar光学显示模组。

采用上述方案，本发明提供的一种ar光学显示模组及增强现实显示设备，通过偏振组件与偏振件的相互配合，利用吸收型偏振片、延迟件以及透反镜的巧妙光路设计，达到了消除外界杂散光线，防止用户观看的图像光线泄露的目的，提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验的目的。

附图说明

图1为现有技术中ar模组的结构示意图。

图2为本发明提供的ar光学显示模组的第一实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的ar光学显示模组的第二实施例的结构示意图

图4为本发明提供的ar光学显示模组的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明提供一种ar光学显示模组及包括该ar光学显示模组的增强现实显示设备。如图2所示，ar光学显示模组包括：

沿光路依次设置偏振组件2和偏振件3。偏振组件2用于将入射的图像光线l1反射至偏振件3。该图像光线l1为线性图像光线。偏振件3具有反射线性图像光线l1和透射来自外部真实环境的环境光线(该环境光线为用户所需的光线，在本发明实施例中称为外界有效光线l2)的功能。偏振件3反射该线性图像光线l1和透射外界有效光线l2之后，经偏振件3反射的线性图像光线l1和透射的外界有效光线l2到达偏振组件2后，再经偏振组件2透射后同时进入人眼，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图像光线,从而实现增强现实效果。由于图像光线是线偏振光，因此其到达偏振件3之后，仅会被反射回偏振组件2而不会从偏振件3透射出去，因此，不会发生用户观看的信息被泄露出去的问题，从而能够有效的保护用户的隐私。

另外，从偏振组件2下方入射的环境光线(该环境光线为用户不需要的光线，在本发明实施例中称为干扰光线l3或外界杂散光线l3)到达偏振组件2之后，被偏振组件2吸收，从而可以有效消除外界杂散光线，提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而在实现有效保护用户隐私的同时，还能够提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验。

请继续参考图2，在另一种具体的实施例中，偏振组件2可以包括：

依次设置的：吸收型偏振件201，延迟件202以及透反部件203；透反部件203位于临近偏振件3一侧，吸收性偏振片201位于远离偏振件3这一侧。

吸收型偏振件201的作用是：透射具有第一偏振态的光线，即透射第一线偏振光；吸收具有第二偏振态的光线，即吸收第二线偏振光。而偏振件3于反射第一线偏振光，透射第二线偏振光。其中，第一线偏振光与第二线偏振光互为正交方向。当第一线偏振光为p线偏振光时，第二线偏振光可以为s线偏振光。当第一线偏振光为s线偏振光时，第二线偏振光可以为p线偏振光。

延迟件202的作用是，将入射的线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光，例如，将p线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光，或者，也可以将s线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光。具体地，延迟件202可以为1/4波长的波片。一种实施例中，吸收型偏振件201和延迟件202均可以贴合在透反部件203上，这样可以在一定程度上减小ar光学显示模组的厚度。

透反部件203为具有部分透射部分反射功能的部件。透反部件203具体可以为透反镜。透反镜的结构可以为：衬底，并在衬底的一面镀有功能性膜系，使其具有一定透反作用，以及在衬底的另一面镀增透膜，目的是减少由界面反射带来的杂散光。具体实现时，透反部件203具体可以为平面透镜。而偏振件3可以具体为曲面偏振件，选用曲面的目的是，可以提升视场角，矫正像差。

下面，以入射的线性图像光线为第一线偏振光，吸收型偏振件201透射第一线偏振光，吸收第二线偏振光为例，对本发明实施例的ar光学显示模组的工作过程进行详细描述。

入射的图像光线l1为第一线偏振光，该第一线偏振光入射至具有一定透反比的透反部件203后，部分光线被反射至偏振件3，由于偏振件3具有反射第一线偏振光透射第二线偏振光的功能，该第一线偏振光入射偏振件3时，仅会被偏振件3反射回透反部件203，而不会被偏振件3透射出去，因此不会发生图像光线泄露到外部环境中的情况，解决了漏光问题，从而有效保护用户的隐私。

再者，被返回会透反部件203的第一线偏振光中会有部分光线从透反部件203透射出去，此时光线的偏振态不发生改变，并继续向延迟件202传播。在经过延迟件202时，由于延迟件202具有将线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光的功能，因此，该第一线偏振光将变为椭圆或圆偏振光并进入吸收型偏振片201，并经吸收型偏振片201透射后进入人眼，使人眼可以看到第一线偏振光l1。

同时，来自外部环境的外界有效光线l2为自然光，包括第一线偏振光和第二线偏振光。因为偏振件3具有反射第一线偏振光和透射第二线偏振光的功能，因此外界有效光线l2经过偏振组件3之后，仅有第二线偏振光透射，并进入偏振组件2。该进入的第二线偏振光先经过具有一定透反比的透反部件203后，部分光线经过延迟件202变为椭圆或圆偏振光后进入吸收型偏振片201，椭圆或圆偏振光包括的第一线偏振光经吸收型偏振片201透射后进入人眼。此时，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图像光线，从而实现增强现实效果。

与此同时，由于从偏振组件2下方入射的外界杂散光l3(外界干扰光线)为自然光，依次经过偏振组件2的吸收型偏振片201，延迟件202以及具有一定透反比的透反部件203时，由于吸收型偏振片201具有透过第一线偏振光，反射第二线偏振光的功能，因此，自然光经过吸收型偏振片201时，只有第一线偏振光可以透过，具有第二线偏振光被吸收，此时具有第一线偏振光经过延迟件202后，变成圆偏振光或椭圆偏振光，并经过具有一定透反比的透反部件203，部分光线被反射后再次经过延迟件202，此时圆偏振光或椭圆偏振光变为第二线偏振光，该第二线偏振光经过吸收型偏振片201时被吸收，从而消除外界杂散光，进而达到提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验。

可以理解的是，ar光学显示模组还可以包括用于产生图像光线的图像单元1。图像单元1发出的光线可以为第一线偏振光，也可能为第二线偏振光，还可能为圆偏振光或椭圆偏振光。

当图像单元1发出的光线为第一线偏振光时，图像单元1发出的光线无需转换即可入射至偏振组件2，将通过图2所示的实施例进行详细描述。当图像单元1发出的光线为第二线偏振光时，需要使用波片单元将第二线偏振光转换为第一线偏振光，后文将通过图3所示的实施例进行详细说明。当图像单元发出的光线为圆偏振光或椭圆偏振光时，需要使用起偏单元将图像单元1产生的圆偏振光或椭圆偏振光转换为第一线偏振光，后文将通过图4所示的实施例进行详细说明。

请继续参考图2，在本发明的另一实施例中，ar光学显示模组进一步包括：用于产生第一线偏振光的图像单元1。图像单元1设置于偏振组件2上方，且与偏振组件2呈一锐角。这样，图像单元1产生的第一线偏振光l1方可到达偏振组件2。本发明中的图像单元1为能够提供图像信息的显示装置，具体可以为lcd、oled、micro-led、lcos等显示单元。优选地，ar光学显示模组还可以包括：设于图像单元1和偏振组件2之间的透镜单元(未示出)，其作用是用于矫正图像单元1产生的第一线偏振光的像差，透镜单元与图像单元1同轴设置，经矫正后的第一线偏振光入射至偏振组件2。

本发明实施例的ar光学显示模组工作时，图像单元1产生的第一线偏振光l1经透镜单元折射后入射至偏振组件2。第一线偏振光l1入射至透反部件203后，部分光线被反射至偏振件3，由于偏振件3具有反射第一线偏振光透射第二线偏振光的功能，该第一线偏振光入射偏振件3时，仅会被偏振件3反射回透反部件203，而不会被偏振件3透射出去，因此不会发生图像光线泄露到外部环境中的情况，解决了漏光问题，从而有效保护用户的隐私。再者，被返回会透反部件203的第一线偏振光中会有部分光线从透反部件203透射出去，此时光线的偏振态不发生改变，并继续向延迟件202传播。在经过延迟件202时，由于延迟件202具有将线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光的功能，因此，该第一线偏振光将变为椭圆或圆偏振光并进入吸收型偏振片201，并经吸收型偏振片201透射后进入人眼，使人眼可以看到第一线偏振光l1。

同时，来自外部环境的外界有效光线l2为自然光，包括第一线偏振光和第二线偏振光。因为偏振件3具有反射第一线偏振光和透射第二线偏振光的功能，因此外界有效光线l2经过偏振组件3之后，仅有第二线偏振光透射，并进入偏振组件2。该进入的第二线偏振光先经过具有一定透反比的透反部件203后，部分光线经过延迟件202变为椭圆或圆偏振光后进入吸收型偏振片201，椭圆或圆偏振光包括的第一线偏振光经吸收型偏振片201透射后进入人眼。此时，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图像光线，从而实现增强现实效果。

与此同时，由于从偏振组件2下方入射的外界杂散光l3(外界干扰光线)为自然光，依次经过偏振组件2的吸收型偏振片201，延迟件202以及具有一定透反比的透反部件203时，由于吸收型偏振片201具有透过第一线偏振光，反射第二线偏振光的功能，因此，自然光经过吸收型偏振片201时，只有第一线偏振光可以透过，具有第二线偏振光被吸收，此时具有第一线偏振光经过延迟件202后，变成圆偏振光或椭圆偏振光，并经过具有一定透反比的透反部件203，部分光线被反射后再次经过延迟件202，此时圆偏振光或椭圆偏振光变为第二线偏振光，该第二线偏振光经过吸收型偏振片201时被吸收，从而消除外界杂散光，进而达到提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验。

如图3所示，在本发明的另一种实施例中，ar光学显示模组还包括：

图像单元1和波片单元4。其中图像单元1用于产生第二线偏振光，图像单元1设置于偏振组件2的上方，且图像单元1与偏振组件2呈一锐角。这样，图像单元1产生的第二线偏振光l1方可到达偏振组件2。波片单元4用于将图像单元1产生的第二线偏振光转换为第一线偏振光，图像单元1与波片单元4同轴设置。其中，波片单元，可选的为一个1/2波长的波片或两个1/4波长的波片。

进一步，本发明的实施例还可以包括：设于图像单元1和偏振组件2之间的透镜单元5，透镜单元5设置于偏振组件2上方，且与图像单元1同轴设置。当透镜单元5设置于图像单元1与波片单元4之间时，透镜单元5用于矫正图像单元1产生的第二线偏振光的像差。当透镜单元5设置于波片单元4与偏振组件2之间时，透镜单元5用于矫正经波片单元4转换后的第一线偏振光的像差。

下面，假定以吸收型偏振件201通过第一线偏振光，吸收第二线偏振光为例，对本发明实施例的ar光学显示模组的工作过程进行详细描述。

图像单元1产生的第二线偏振光l1经波片单元4转换后，得到第一线偏振光，该第一线偏振光经透镜单元5折射后入射至偏振组件2。第一线偏振光l1入射至透反部件203后，部分光线被反射至偏振件3，由于偏振件3具有反射第一线偏振光透射第二线偏振光的功能，该第一线偏振光入射偏振件3时，仅会被偏振件3反射回透反部件203，而不会被偏振件3透射出去，因此不会发生图像光线泄露到外部环境中的情况，解决了漏光问题，从而有效保护用户的隐私。再者，被返回会透反部件203的第一线偏振光中会有部分光线从透反部件203透射出去，此时光线的偏振态不发生改变，并继续向延迟件202传播。在经过延迟件202时，由于延迟件202具有将线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光的功能，因此，该第一线偏振光将变为椭圆或圆偏振光并进入吸收型偏振片201，并经吸收型偏振片201透射后进入人眼，使人眼可以看到第一线偏振光l1。

同时，来自外部环境的外界有效光线l2为自然光，包括第一线偏振光和第二线偏振光。因为偏振件3具有反射第一线偏振光和透射第二线偏振光的功能，因此外界有效光线l2经过偏振组件3之后，仅有第二线偏振光透射，并进入偏振组件2。该进入的第二线偏振光先经过具有一定透反比的透反部件203后，部分光线经过延迟件202变为椭圆或圆偏振光后进入吸收型偏振片201，椭圆或圆偏振光包括的第一线偏振光经吸收型偏振片201透射后进入人眼。此时，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图像光线，从而实现增强现实效果。

与此同时，由于从偏振组件2下方入射的外界杂散光l3(外界干扰光线)为自然光，依次经过偏振组件2的吸收型偏振片201，延迟件202以及具有一定透反比的透反部件203时，由于吸收型偏振片201具有透过第一线偏振光，反射第二线偏振光的功能，因此，自然光经过吸收型偏振片201时，只有第一线偏振光可以透过，具有第二线偏振光被吸收，此时具有第一线偏振光经过延迟件202后，变成圆偏振光或椭圆偏振光，并经过具有一定透反比的透反部件203，部分光线被反射后再次经过延迟件202，此时圆偏振光或椭圆偏振光变为第二线偏振光，该第二线偏振光经过吸收型偏振片201时被吸收，从而消除外界杂散光，进而达到提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验。

如图4所示，在本发明的另一种实施例中，ar光学显示模组还包括：

图像单元1和起偏单元6。其中图像单元1用于产生圆偏振光或椭圆偏振光。图像单元1设置于偏振组件2的上方，且图像单元1与偏振组件2呈一锐角。这样，图像单元1产生的圆偏振光或椭圆偏振光l1方可到达偏振组件2。起偏单元6用于将图像单元1产生的圆偏振光或椭圆偏振光转换为第一线偏振光，图像单元1与起偏单元6同轴设置。其中，起偏单元可以为透射第一线偏振光，反射第二线偏振光，亦可以是透射第二线偏振光线，吸收第一线偏振光线。

进一步，本发明的实施例还可以包括：设于图像单元1和偏振组件2之间的透镜单元5，透镜单元5设置于偏振组件2上方，且与图像单元1同轴设置。当透镜单元5设置于图像单元1与起偏单元6之间时，透镜单元5用于矫正图像单元1产生的圆偏振光或椭圆偏振光的像差。当透镜单元5设置于起偏单元6与偏振组件2之间时，透镜单元5用于矫正经波片单元4转换后的第一线偏振光的像差。

透镜单元5用于矫正起偏单元6转换后的第一线偏振光的像差。

下面，假定以吸收型偏振件201通过第一线偏振光，吸收第二线偏振光为例，对本发明实施例的ar光学显示模组的工作过程进行详细描述。

图像单元1产生的圆偏振光或椭圆偏振光l1经起偏单元6转换后，得到第一线偏振光，该第一线偏振光经透镜单元5折射后入射至偏振组件2。第一线偏振光l1入射至透反部件203后，部分光线被反射至偏振件3，由于偏振件3具有反射第一线偏振光透射第二线偏振光的功能，该第一线偏振光入射偏振件3时，仅会被偏振件3反射回透反部件203，而不会被偏振件3透射出去，因此不会发生图像光线泄露到外部环境中的情况，解决了漏光问题，从而有效保护用户的隐私。再者，被返回会透反部件203的第一线偏振光中会有部分光线从透反部件203透射出去，此时光线的偏振态不发生改变，并继续向延迟件202传播。在经过延迟件202时，由于延迟件202具有将线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光的功能，因此，该第一线偏振光将变为椭圆或圆偏振光并进入吸收型偏振片201，并经吸收型偏振片201透射后进入人眼，使人眼可以看到第一线偏振光l1。

同时，来自外部环境的外界有效光线l2为自然光或圆偏振光或椭圆偏振光，包括第一线偏振光和第二线偏振光。该外界有效光线l2经过偏振件3时，因为偏振件3具有反射第一线偏振光和透射第二线偏振光的功能，因此外界有效光线l2经过偏振组件3之后，仅有第二线偏振光透射，并进入偏振组件2。该进入的第二线偏振光先经过具有一定透反比的透反部件203后，部分光线经过延迟件202变为椭圆或圆偏振光后进入吸收型偏振片201，椭圆或圆偏振光包括的第一线偏振光经吸收型偏振片201透射后进入人眼。此时，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图像光线，从而实现增强现实效果。

与此同时，由于从偏振组件2下方入射的外界杂散光l3(外界干扰光线)为自然光，依次经过偏振组件2的吸收型偏振片201，延迟件202以及具有一定透反比的透反部件203时，由于吸收型偏振片201具有透过第一线偏振光，反射第二线偏振光的功能，因此，自然光经过吸收型偏振片201时，只有第一线偏振光可以透过，具有第二线偏振光被吸收，此时具有第一线偏振光经过延迟件202后，变成圆偏振光或椭圆偏振光，并经过具有一定透反比的透反部件203，部分光线被反射后再次经过延迟件202，此时圆偏振光或椭圆偏振光变为第二线偏振光，该第二线偏振光经过吸收型偏振片201时被吸收，从而消除外界杂散光，进而达到提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验。

综上所述，本发明提供的一种ar光学显示模组及增强现实显示设备，通过偏振组件与偏振件的相互配合，利用吸收型偏振片、延迟件以及透反镜的巧妙光路设计，达到了消除外界杂散光，防止用户观看的图像光线泄露的目的，提升用户所需的光线(图像光线和外界有效光线)与外界杂散光线的对比度，进而提升用户使用ar光学显示模组时候的观看体验的目的。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。