一种可消杂光的光学模组及近眼显示装置的制作方法

本技术属于光学，具体涉及一种可消杂光的光学模组及近眼显示装置。

背景技术：

1、随着ar产品在增强现实中的应用越来越广泛，相应的技术也在不断的发展，ar产品越来越得到人们的重视，是有望取代手机的下一代移动终端。尤其是近年来，增强现实(augmented reality，ar)技术，在智能穿戴设备中得到应用并快速发展起来。增强现实技术的核心部件是光学模组，光学模组视场角(fov)、厚度、显示效果将直接决定着智能穿戴设备的质量，在做到大fov且轻薄化的同时依然具有优异的像质，成为了制约ar技术发展的关键。

2、目前的增强现实(augmented reality，ar)/虚拟现实(virtual reality，vr)/混合现实(mixed reality，mr)方案中，不管是birdbath方案，还是pancake方案，都是经过多次反射，存在较多的杂光风险；用户在使用过程中，靠眼侧的镜片会对用户脸颊进行反光，影响使用体验。特别是在没有完全封闭显示且环境光较亮的ar设备中尤为明显。脸颊反射是指ar设备中显示器的光或者环境光入射到用户脸颊上，由于光路的可逆性，脸颊反射的光会逆着光路，然后再次反射回显示器，产生了干扰和光污染的现象。这种反射会导致用户看到的图像出现光晕、眩光等问题，影响用户对虚拟图像的感知和认知。此外，当用户长时间使用ar设备时，脸颊反射产生的干扰和光污染还会导致眼睛疲劳和不适感，从而影响用户的使用体验和舒适度。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于针对上述问题，提出一种可消杂光的光学模组及近眼显示装置，可避免脸颊反射产生干扰和光污染导致的光晕、眩光以及眼睛疲劳和不适感的问题，提高了用户的使用体验感和舒适度。

2、为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

3、本实用新型提出的一种可消杂光的光学模组，包括图像显示单元、第一反射单元、第一偏振单元、第二反射单元和第一成像棱镜单元，其中：

4、图像显示单元，用于发出图像光线；

5、第一反射单元，包括第一棱镜，用于反射图像光线至第一偏振单元；

6、第一偏振单元，位于第一棱镜和第一成像棱镜单元之间，用于反射第一偏振透过方向的图像光线至第二反射单元以及透射第二偏振透过方向的图像光线，第一偏振透过方向与第二偏振透过方向呈90°，第一偏振透过方向与图像显示单元的偏振透过方向相同；

7、第二反射单元，包括至少一枚透镜，且远离第一棱镜的一侧设有半透半反膜，半透半反膜用于将第一偏振透过方向的图像光线反射后依次经过第一反射单元和第一成像棱镜单元进入人眼、以及用于将真实场景光线透射后依次经过第一反射单元和第一成像棱镜单元进入人眼；

8、第一成像棱镜单元，包括第二棱镜和第二偏振单元，第二偏振单元贴附于第二棱镜上并靠近人眼设置，且第二偏振单元用于透射平行于第三偏振透过方向的光线以及反射垂直于第三偏振透过方向的光线，第三偏振透过方向与第二偏振透过方向相同。

9、优选地，第一偏振单元包括沿第二棱镜至第一棱镜方向依次设置的第一线偏振片、偏振反射片和1/4波片。

10、优选地，图像显示单元上还设有第三偏振单元，第三偏振单元用于将图像光线转换为45°线偏振光。

11、优选地，第二偏振单元包括第二线偏振片，第三偏振单元包括第三线偏振片。

12、优选地，45°线偏振光在第一棱镜上靠近第二反射单元的一侧发生第一次反射形成第一光线，第一光线在第一偏振单元上发生第二次反射形成第二光线，第二光线在半透半反膜上发生第三次反射形成第三光线，第三光线经第一偏振单元转换为第四光线后透过第二偏振单元进入人眼，第一光线为45°线偏振光，第二光线为左旋圆偏振光，第三光线为右旋圆偏振光，第四光线为-45°线偏振光，第二偏振单元用于透射-45°线偏振光以及反射45°线偏振光。

13、优选地，第二反射单元为曲面透镜，且靠近第一棱镜的一侧为平面，远离第一棱镜的一侧为凸面。

14、优选地，图像显示单元相对第一反射单元移动进行屈光度调节。

15、优选地，可消杂光的光学模组还包括第一成像透镜单元，第一成像透镜单元位于图像显示单元的出光侧，包括至少一枚透镜。

16、优选地，第一成像透镜单元和图像显示单元相对第一反射单元同步移动进行屈光度调节。

17、一种近眼显示装置，包括上述任一可消杂光的光学模组。

18、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

19、由于现有技术中靠近人眼侧的镜片不可避免的存在反光，从而引入脸颊反射，造成杂光和重影，本申请通过在入眼侧增加了第二偏振单元，第二偏振单元对于平行于第三偏振透过方向的光线全部透过，对于垂直于第三偏振透过方向的光线全部反射，实现部分外界杂光的阻挡，并将部分外界杂光通过图像显示单元发出的图像光线完美掩盖，解决了图像出现杂光和重影等问题，避免了脸颊反射产生干扰和光污染导致的光晕、眩光以及眼睛疲劳和不适感的问题，不影响用户对虚拟图像的感知和认知，提高了用户的使用体验感和舒适度，并通过多次折叠光路(三次反射)，从而增加视场角并有助于实现轻薄化。

技术特征：

1.一种可消杂光的光学模组，其特征在于：所述可消杂光的光学模组包括图像显示单元、第一反射单元、第一偏振单元、第二反射单元和第一成像棱镜单元，其中：

2.如权利要求1所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述第一偏振单元包括沿第二棱镜至第一棱镜方向依次设置的第一线偏振片、偏振反射片和1/4波片。

3.如权利要求2所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述图像显示单元上还设有第三偏振单元，所述第三偏振单元用于将图像光线转换为45°线偏振光。

4.如权利要求3所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述第二偏振单元包括第二线偏振片，所述第三偏振单元包括第三线偏振片。

5.如权利要求3所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述45°线偏振光在所述第一棱镜上靠近所述第二反射单元的一侧发生第一次反射形成第一光线，所述第一光线在所述第一偏振单元上发生第二次反射形成第二光线，所述第二光线在所述半透半反膜上发生第三次反射形成第三光线，所述第三光线经所述第一偏振单元转换为第四光线后透过所述第二偏振单元进入人眼，所述第一光线为45°线偏振光，所述第二光线为左旋圆偏振光，所述第三光线为右旋圆偏振光，所述第四光线为-45°线偏振光，所述第二偏振单元用于透射-45°线偏振光以及反射45°线偏振光。

6.如权利要求1所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述第二反射单元为曲面透镜，且靠近所述第一棱镜的一侧为平面，远离所述第一棱镜的一侧为凸面。

7.如权利要求1所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述图像显示单元相对所述第一反射单元移动进行屈光度调节。

8.如权利要求1所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述可消杂光的光学模组还包括第一成像透镜单元，所述第一成像透镜单元位于所述图像显示单元的出光侧，包括至少一枚透镜。

9.如权利要求8所述的可消杂光的光学模组，其特征在于：所述第一成像透镜单元和图像显示单元相对所述第一反射单元同步移动进行屈光度调节。

10.一种近眼显示装置，其特征在于：所述近眼显示装置包括如权利要求1-9任一所述的可消杂光的光学模组。

技术总结
本技术公开了一种可消杂光的光学模组及近眼显示装置，包括：图像显示单元，用于发出图像光线；第一反射单元，包括第一棱镜，用于反射图像光线至第一偏振单元；第一偏振单元，位于第一棱镜和第一成像棱镜单元之间，用于反射第一偏振透过方向的图像光线以及透射第二偏振透过方向的图像光线；第二反射单元，包括至少一枚透镜，且远离第一棱镜的一侧设有半透半反膜；第一成像棱镜单元，包括第二棱镜和第二偏振单元，第二偏振单元贴附于第二棱镜上并靠近人眼设置，且用于透射平行于第三偏振透过方向的光线以及反射垂直于第三偏振透过方向的光线。可避免脸颊反射产生干扰和光污染导致的光晕、眩光、眼睛疲劳和不适感，提高用户使用体验感和舒适度。

技术研发人员：夏傑,陈朋波,杜晖,江超群
受保护的技术使用者：杭州灵伴科技有限公司
技术研发日：20230830
技术公布日：2024/2/1