CN110146978A - Ar显示装置和穿戴式ar设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种AR显示装置和穿戴式AR设备，属于增强现实成像技术领域，包括图像投射装置和偏振光路组件；图像投射装置包括像源；偏振光路组件包括依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜，延迟偏振分光镜包括：延迟波片、偏光膜、偏振分光膜；延迟波片位于远离图像投射装置的一侧；偏振分光膜位于临近图像投射装置的一侧；延迟曲面折半反射镜包括：延迟基片和半透半反膜；延迟基片位于临近延迟偏振分光镜的一侧；半透半反膜位于远离延迟偏振分光镜的一侧。提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础。在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，能够去除干扰光线，大大提升图像光线的能量效率，提升图像的对比度。

Description

AR显示装置和穿戴式AR设备

技术领域

本发明涉及增强现实成像技术领域，尤其是涉及一种AR显示装置和穿戴式AR设备。

背景技术

AR(Augmented Reality，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显示装置的结构示意图，如图1所示，现有的AR显示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19，像源11设置在光学系统的上部，且像源11与透镜19之间有一定距离，像源11的图像光线从上方向下射入透镜19。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。与此同时，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显示装置存在以下缺陷：由于使用了分光镜，导致干扰光线大量进入人眼，降低了图像光线的能量利用率，以及外部射入的干扰光线严重干扰图像的对比度，使得图像内容混乱，严重影响图像的对比度。系统复杂，成本高，图像光线和环境光线的透过率和效率低，产品结构分散、一体化程度差，产品重量大佩戴不舒适，稳定性差。同时，由于AR显示装置的体积有限，难以通过增加透镜数量来提升成像质量和光学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供AR显示装置和穿戴式AR设备，提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础。在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，可视角度更大，同时，能够去除干扰光线，大大提升图像光线的能量效率，提升图像的对比度。

第一方面，本发明实施例提供了一种AR显示装置，包括图像投射装置和偏振光路组件；所述图像投射装置包括像源；所述偏振光路组件包括依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜，所述延迟偏振分光镜包括：延迟波片、偏光膜、偏振分光膜；所述延迟曲面折半反射镜包括：延迟基片和半透半反膜。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述延迟波片位于远离所述图像投射装置的一侧，用于改变偏振光的偏振方向；所述偏振分光膜位于临近所述图像投射装置的一侧，用于通过偏振态为第一方向的偏振光，反射偏振态为第二方向的偏振光；所述偏光膜位于所述延迟波片和所述偏振分光膜之间，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，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，所述延迟基片位于临近所述延迟偏振分光镜的一侧，用于将偏振态为第二方向的偏振光转换为圆偏振光，并将所述圆偏振光转换为偏振态为第一方向的偏振光；所述半透半反膜位于远离所述延迟偏振分光镜的一侧；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述延迟基片的快慢轴分别与所述第一方向和所述第二方向的夹角均为30°～60°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述延迟基片的快慢轴与所述第一方向和所述第二方向的夹角均为45°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述延迟基片所采用的材料为光学塑料、光学玻璃或光学晶体。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述延迟曲面折半反射镜还包括：第一增透膜。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第一增透膜位于临近所述延迟偏振分光镜的一侧，所述第一增透膜、所述延迟基片和所述半透半反膜之间依次紧密贴合。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述延迟波片为1/4波片。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述延迟偏振分光镜还包括分光镜基片。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十种可能的实施方式，其中，所述分光镜基片位于所述延迟波片的远离像源的一侧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十一种可能的实施方式，其中，所述分光镜基片位于所述延迟波片和所述偏光膜之间，或者所述偏光膜和所述偏振分光膜之间，或者所述偏振分光膜的靠近所述像源的一侧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十二种可能的实施方式，其中，所述延迟偏振分光镜还包括第二增透膜，所述第二增透膜位于所述延迟偏振分光镜一侧和/或两侧。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十三种可能的实施方式，其中，所述延迟偏振分光镜的反射平面和所述延迟曲面折半反射镜的光轴之间的夹角为α；所述像源的法线和所述延迟偏振分光镜的反射平面之间的夹角为β；α取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十四种可能的实施方式，其中，β为0°～90°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十五种可能的实施方式，其中，β为40°～50°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十六种可能的实施方式，其中，当所述第一方向的偏振光和所述第二方向的偏振光在满足相互垂直的前提下绕光线传播的方向0°～360°旋转时，所述延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜也要改变相应的角度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十七种可能的实施方式，其中，所述图像投射装置还包括透镜。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第十八种可能的实施方式，其中，所述像源为集成光源的像源或单一像源。

第二方面，本发明实施例还提供一种穿戴式AR设备，包括：卡箍件和上述实施例中任一项所述的AR显示装置。

本发明实施例带来了以下有益效果：通过在延迟偏振分光镜中增加延迟波片、偏光膜、偏振分光膜，可以去除干扰光线，使得进入用户的图像无杂光，对比度高。同时，通过在延迟曲面折半反射镜中增加延迟基片和半透半反膜可以进行两次折射和一次反射，在系统体积没有变化的前提下增加了折射面的数量，提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础，还有，延迟基片的使用减少了通常在偏振光路中使用的波片组件，降低了系统的复杂度，提高了系统的可靠性。在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，可视角度更大，提高AR显示装置一体化程度，使得AR显示装置更轻更稳定，同时，通过偏振分光膜、延迟波片的偏振光路设计能够改变光线的偏振态，大大提升图像光线的能量效率，提升图像的亮度。

本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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。

为使本发明的上述目的、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发明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发明的一些实施方式，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显示装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例所提供的AR显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的延迟偏振分光镜的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的延迟曲面折射半反射镜的结构示意图；

图5为本发明第二实施例所提供的AR显示装置的结构示意图。

图标：

11-像源；3-分光镜；4-曲面半反射镜；12-分光镜基片；13-延迟波片；14-偏光膜；15-偏振分光膜；16-延迟基片；17-半透半反膜；18-第一增透膜；19-透镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

针对现有的AR显示装置的光能利用率较低等问题，本发明实施例提供了一种AR显示装置和穿戴式AR设备，以下首先对本发明的AR显示装置进行详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种AR显示装置，如图2所示，该AR显示装置，包括图像投射装置和偏振光路组件。

图像投射装置包括像源11。其中，像源11的作用是显示需要投射到人眼中的图像，像源11可以采用平面像源，包括但不限于集成光源的像源或单一像源。例如，OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)、LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、MEMS(MicroelectromechanicalSystems，微机电显示系统)、DMD(Digital Micro-mirror Device，数字微镜元件)等显示原理的电子器件。其中，OLED和LCD为集成光源的像源；LCOS、MEMS和DMD为单一像源，需要另外增加辅助光源。

偏振光路组件包括在水平方向上依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜。结合图2和3所示，延迟偏振分光镜包括：延迟波片13、偏光膜14、偏振分光膜15，偏振分光膜15位于临近图像投射装置的一侧，用于通过偏振态为第一方向的偏振光，反射偏振态为第二方向的偏振光；偏光膜14位于延迟波片13和偏振分光膜15之间，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；延迟波片13位于远离图像投射装置的一侧，用于改变偏振光的偏振状态。

其中，第一方向和第二方向相互垂直。例如，第一方向偏振光可以是偏振态为P方向的偏振光，第二方向偏振光可以是偏振态为S方向的偏振光。考虑到P偏振光和S偏振光可以在满足相互垂直的前提下绕光线传播方向旋转，因此，第一方向偏振光也可以是偏振态与P方向呈一定角度的偏振光，第二方向偏振光也可以是偏振态与S方向呈一定角度的偏振光，本发明实施例中，不进行限定。

如图1所示，由于使用了分光镜，导致干扰光线大量进入人眼，以及外部射入的干扰光线严重干扰图像的对比度，使得图像内容混乱，严重影响图像的对比度。

与上述现有技术相比，如图2所示，在本实施例中，当外界的干扰光线入射到延迟偏振分光镜中时，干扰光先经过延迟波片，当干扰光为非偏振光时，延迟基片对干扰光无影响；当干扰光为线偏振光或者以某个方向线偏光为主的椭圆偏振光时，延迟波片能够平衡两个偏振方向的光的能量，其中第二方向的偏振光被吸收，第一方向的偏振光穿过偏光膜和偏振分光膜基本无干扰光线反射到人眼中，可以提升图像观看对比度，减少干扰。其中，延迟偏振分光镜还包括分光镜基片12。其中，分光镜基片12位于延迟波片13的远离像源的一侧。

可选的，分光镜基片12位于延迟波片和偏光膜之间，或者偏光膜和偏振分光膜之间，或者偏振分光膜的靠近所述像源的一侧。

具体来说，在实际生产中，像源11发射的图像光线进入到延迟偏振分光镜时，由于实际器件的性能和装配问题导致会有一小部分图像光线不会受到偏振分光膜15和偏光膜14的调制，直接到达延迟偏振分光镜远离图像投射装置的外表面，该外表面会将这部分图像光线部分反射回到偏振分光膜和偏光膜中，这样就形成了杂散光，由分光镜基片反射后造成鬼像，使得图像对比度低，画面容易受鬼像干扰，图像质量差。

与上述现有技术相比，如图3所示，在分光镜基片12位于延迟波片13的远离像源的一侧时，延迟波片13位于分光镜基片12和偏光膜14之间，当杂散光经过分光镜基片12反射后，两次通过延迟波片13，此时杂散光偏振方向偏振90°，杂散光被偏光膜14吸收后无法再进入光路，则消除了偏振分光膜和偏光膜中的杂散光，减少了干扰，提高了图像的对比度。

可选的，延迟偏振分光镜还包括：第二增透膜。第二增透膜位于延迟偏振分光镜一侧和/或两侧。在延迟偏振分光镜中增加第二增透膜可以提高延迟偏振分光镜的透光率，并且减小可能引起鬼像的剩余反射。

所以，本发明中的延迟偏振分光镜可以去除由分光镜基片反射杂散光造成的鬼像，使得图像不受鬼像干扰，提升图像质量，并且成本低廉，效果明显，图像光对比度高，同时降低对器件要求并提升量产性。

结合图2和图4所示，延迟曲面折半反射镜包括：延迟基片16和半透半反膜17；延迟基片16位于临近延迟偏振分光镜的一侧；半透半反膜17位于远离延迟偏振分光镜的一侧；延迟基片16用于将偏振态为第二方向的偏振光转换为圆偏振光，并将圆偏振光转换为偏振态为第一方向的偏振光。其中，延迟基片的快慢轴分别与第一方向和第二方向的夹角均为30°～60°。可选的，延迟基片的快慢轴分别与第一方向和第二方向的夹角均为45°。可选的，延迟基片16可以为1/4波片。

其中，延迟基片16所采用的材料为具有一定双折射性质的材料，例如：光学塑料、光学玻璃或光学晶体等等，这类材料制成的延迟基片16具有1/4波片的性质。延迟基片16的材料，对其不同偏振方向的光具有差异的相位延迟，延迟量为m*λ+n*λ(λ为测试波长，m为0～1，n为整数)，n可以为无限大，因为波长相对于宏观物体的尺度，是很小的量，而且对于不同波长都有这个性质，当然，现实情况可能只能接近不能完全做到，在可见光波段内越接近越好。上面说的只能接近不能做到是指，对于可见光所有波长都满足m*λ+n*λ(λ为测试波长，m为0～1，n为整数)。

由于延迟曲面折半反射镜包括位于内侧的延迟基片16和位于外侧的半透半反膜17，使原来只一次反射的曲面镜增加为两次折射和一次反射。在系统体积没有变化的前提下增加了折射面的数量，提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础，在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，可视角度更大。同时，在延迟曲面折半反射镜中集成传统光路中波片的功能，是的系统复杂度和成本都有明显的降低，同时可以克服普通波片在大角度入射及波片弯曲造成的延迟量变化问题。

可选的，延迟曲面折半反射镜还包括：第一增透膜18。第一增透膜18位于临近延迟偏振分光镜的一侧，第一增透膜18、延迟基片16、半透半反膜17之间依次紧密贴合。在延迟曲面折半反射镜中增加第一增透膜18可以提高延迟曲面折半反射镜的透光率。

结合图2所示的AR显示装置的工作流程可以为：从像源11出射的光线进入到延迟偏振分光镜上，延迟偏振分光镜从下至上依次为分光镜基片12、延迟波片13、偏光膜14、偏振分光膜15。偏光膜14和偏振分光膜15都可以通过偏振态为P方向的偏振光，偏光膜14可以吸收偏振态为S方向的光，而偏振分光膜15可以反射偏振态为S方向的光。光线首先接触到其偏振分光膜15，此时光线中的偏振方向为S方向的光会被反射到延迟曲面折半反射镜上。延迟偏振分光镜的反射平面与延迟曲面折半反射镜的光轴呈α角，像源的法线和延迟偏振分光镜的反射平面之间的夹角为β；α取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。β可以为0-90°之间，其中可选β可以为40-50°，图像光线的视场最大，虚拟图像的可视范围最大。

被偏振分光膜15反射的S偏振光入射延迟曲面折半反射镜的第一增透膜18的一侧，并在通过延迟基片16时转变为圆偏振光，此时发生第一次折射，然后入射到延迟曲面折半反射镜的半透半反膜17一侧，此时图像光线分光，一部分射出到外界，另一部分被半透半反膜17反射。被反射的图像光线会再次穿过延迟曲面折半反射镜的延迟基片16时，发生第二次折射，由圆偏振光变成P偏振光，然后入射到第一增透膜18的一侧。出射后的P偏振光再次入射到延迟偏振分光镜中，由于偏振方向为P方向，此时光线将穿过偏振分光膜15和偏光膜14，中间还穿过了延迟波片，变为圆偏振光或椭圆偏振光，再穿过分光镜基片12后进入到人眼中。使用户能看到大可视角度的虚拟图像。同时，当环境光线入射时，一部分环境光线透过延迟曲面折半反射镜和延迟偏振分光镜，进入人眼。使用户能够看到真实的外界环境，通过虚拟图像与真实环境的叠加显示达到增强现实的效果。

P偏振光和S偏振光可以在满足相互垂直的前提下，绕图像光线的光轴进行0～360°旋转，此时延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜的也要绕图像光线的光轴做对应角度的旋转。

相比现有技术，采用上述的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜能够大大提高了光能利用率，提高图像光线亮度，节省功耗，降低系统发热量。

实施例二

本实施例提供了另一种AR显示装置，如图5所示，该AR显示装置，包括图像投射装置和偏振光路组件。

与上述实施例一的区别在于：该实施例的图像投射装置包括像源11和透镜19。透镜19可以是一个透镜或多个透镜组成的透镜组。透镜或透镜组中每面透镜可以是凸透镜、凹透镜或凸透镜和凹透镜任意组合等，透镜的面型可以是球面、非球面、自由曲面等，透镜19将光线折射，配合偏振光路组件共同完成成像。

如图5所示，像源11发出的图像光线将进入到透镜19中，透镜19具有聚焦像源11发出的图像光线的作用，这样使得光使光学系统结构更加紧凑、体积更小、重量更轻、佩戴舒适。

偏振光路组件包括在水平方向上依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜。偏振光路组件的结构和工作原理可以参照上述实施例一，在此不再赘述。

实施例三

本发明实施例还提供了一种穿戴式AR设备，包括卡箍件和上述实施例一或实施例二所记载的AR显示装置。

该穿戴式AR设备可以是但不限于AR眼镜、AR头盔或AR面罩。当穿戴式AR设备为AR眼镜时，卡箍件为镜框，AR显示装置安装在镜框上，相当于两个镜片的位置。当穿戴式AR设备为AR头盔时，卡箍件可以是头盔壳体，AR显示装置安装于头盔壳体前侧的面窗部。

本实施例的穿戴式AR设备设置有上述的AR显示装置，AR显示装置的偏振光路组件包括依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜，延迟偏振分光镜包括延迟波片、偏光膜、偏振分光膜；延迟曲面折半反射镜包括延迟基片和半透半反膜，图像投射装置位于延迟偏振分光镜的上方。从图像投射装置出射的图像光线投射到延迟偏振分光镜上，图像光线被反射到延迟基片，将S偏振光转变为圆偏振光，入射至半透半反膜，一部分光线射出至外界，另一部分被半透半反膜反射后再经过延迟基片，由圆偏振光转变成P偏振光，发出的光透过延迟偏振分光镜进入人眼。通过在延迟偏振分光镜中增加延迟波片、偏光膜、偏振分光膜，可以去除干扰光线，使得进入用户的图像无杂光，对比度高。同时，通过在延迟曲面折半反射镜中增加延迟基片和半透半反膜进行两次折射一次反射，在系统体积没有变化的前提下增加了折射面的数量，提高了设计自由度，为降低像差和提升光学性能提供了基础，在减少体积的同时，使成像系统的清晰度更高，可视角度更大，提高AR显示装置一体化程度，使得AR显示装置更轻更稳定，同时，通过偏振分光膜、延迟基片的偏振光路设计能够改变光线的偏振态，能够去除干扰光线，大大提升图像光线的能量效率，提升图像的亮度。此外，在延迟曲面折半反射镜中集成传统光路中波片的功能，是的系统复杂度和成本都有明显的降低，同时可以克服普通波片在大角度入射及波片弯曲造成的延迟量变化问题。

另外，本发明实施例还包括其他优点：通过在延迟偏振分光镜中增加延迟波片，可以去除分光镜基片带来的杂散光导致造成的鬼像现象，提升了图像质量。同时，使得AR显示装置的成本低廉，图像效果明显，图像对比度高。

需要说明的是，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种AR显示装置，其特征在于，包括图像投射装置和偏振光路组件；

所述图像投射装置包括像源；

所述偏振光路组件包括依次排列的延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜，

所述延迟偏振分光镜包括：延迟波片、偏光膜、偏振分光膜；

所述延迟曲面折半反射镜包括：延迟基片和半透半反膜。

2.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟波片位于远离所述图像投射装置的一侧，用于改变偏振光的偏振方向；所述偏振分光膜位于临近所述图像投射装置的一侧，用于通过偏振态为第一方向的偏振光，反射偏振态为第二方向的偏振光；所述偏光膜位于所述延迟波片和所述偏振分光膜之间，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。

3.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟基片位于临近所述延迟偏振分光镜的一侧，用于将偏振态为第二方向的偏振光转换为圆偏振光，并将所述圆偏振光转换为偏振态为第一方向的偏振光；所述半透半反膜位于远离所述延迟偏振分光镜的一侧；其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟基片的快慢轴分别与所述第一方向和所述第二方向的夹角均为30°～60°。

5.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟基片的快慢轴分别与所述第一方向和所述第二方向的夹角均为45°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟基片所采用的材料为光学塑料、光学玻璃或光学晶体。

7.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟曲面折半反射镜还包括：第一增透膜。

8.根据权利要求7所述的AR显示装置，其特征在于，所述第一增透膜位于临近所述延迟偏振分光镜的一侧，所述第一增透膜、所述延迟基片和所述半透半反膜之间依次紧密贴合。

9.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟波片为1/4波片。

10.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟偏振分光镜还包括分光镜基片。

11.根据权利要求10所述的AR显示装置，其特征在于，所述分光镜基片位于所述延迟波片的远离像源的一侧。

12.根据权利要求10所述的AR显示装置，其特征在于，所述分光镜基片位于所述延迟波片和所述偏光膜之间，或者所述偏光膜和所述偏振分光膜之间，或者所述偏振分光膜的靠近所述像源的一侧。

13.根据权利要求10、11或12所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟偏振分光镜还包括第二增透膜，所述第二增透膜位于所述延迟偏振分光镜一侧和/或两侧。

14.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述延迟偏振分光镜的反射平面和所述延迟曲面折半反射镜的光轴之间的夹角为α；所述像源的法线和所述延迟偏振分光镜的反射平面之间的夹角为β；α取值范围为β-10°至β+10°之间，且90°≥α≥0°。

15.根据权利要求14所述的AR显示装置，其特征在于，β为0°～90°。

16.根据权利要求14所述的AR显示装置，其特征在于，β为40°～50°。

17.根据权利要求15或16所述的AR显示装置，其特征在于，当所述第一方向的偏振光和所述第二方向的偏振光在满足相互垂直的前提下绕光线传播的方向0°～360°旋转时，所述延迟偏振分光镜和延迟曲面折半反射镜也要改变相应的角度。

18.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述图像投射装置还包括透镜。

19.根据权利要求1所述的AR显示装置，其特征在于，所述像源为集成光源的像源或单一像源。

20.一种穿戴式AR设备，其特征在于，包括卡箍件和上述权利要求1～19中任一项所述的AR显示装置。