CN115933201A - 光路系统和虚拟现实装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光路系统和虚拟现实装置，光路系统包括两个外界光路组件和双面显示屏，外界光路组件包括依次设置的偏振片、第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片、反P透S膜和二分之一玻片，以使得外界自然光经过外界光路组件后形成P偏振光进入人眼；双面显示屏设置于两个外界光路组件之间，以使得从双面显示屏的两发光面发出的P偏振光分别依次经过反P透S膜、第二四分之一玻片和透镜，经半透半反膜反射后再次经过透镜和第二四分之一玻片，最后通过反P透S膜和二分之一玻片后形成P偏振光进入人眼。相比于现有技术中采用双片硅基micro LED+光波导的方案而言，该光路系统制作成本更低，并且工艺简单，良率高。

Description

光路系统和虚拟现实装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种光路系统和虚拟现实装置。

背景技术

AR(Augmented Reality)增强现实技术，是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术，广泛运用了多媒体、三维建模、实时跟踪及注册、智能交互、传感等多种技术手段，将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后，应用到真实世界中，两种信息互为补充，从而实现对真实世界的“增强”。现有技术中的光路系统采用的大都是双片硅基micro LED+光波导的AR显示方案，不仅工艺复杂、良率低，采用双片硅基microLED成本也较高。

鉴于此，有必要提供一种新的光路系统和虚拟现实装置，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光路系统和虚拟现实装置，旨在解决现有技术中的光路系统制作工艺复杂、良率低和制作成本高的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种光路系统，光路系统包括：

两个外界光路组件，所述外界光路组件包括依次设置的偏振片、第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片、反P透S膜和二分之一玻片，以使得外界自然光经过所述外界光路组件后形成P偏振光进入人眼；

双面显示屏，所述双面显示屏设置于两个所述外界光路组件之间，以使得从所述双面显示屏的两发光面发出的P偏振光分别依次经过所述反P透S膜、所述第二四分之一玻片和所述透镜，经所述半透半反膜反射后再次经过所述透镜和所述第二四分之一玻片，最后通过所述反P透S膜和所述二分之一玻片后形成P偏振光进入人眼。

在一实施例中，所述双面显示屏的两发光面发出的光线的偏振方向相反。

在一实施例中，所述双面显示屏的两发光面发出的光线具有相位差。

在一实施例中，所述光路系统还包括玻璃片，所述反P透S膜和所述二分之一玻片分别设置于所述玻璃片相对的两侧。

在一实施例中，所述玻璃片相对于所述双面显示屏呈夹角设置。

在一实施例中，两个所述外界光路组件相对于所述双面显示屏呈对称设置。

在一实施例中，外界自然光经过所述偏振片变为P型偏振光，P型偏振光依次经过所述第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片后变为第一S偏振光，所述第一S偏振光经过反P透S膜进行全透射，再经过所述二分之一玻片变为P偏振光进入人眼。

在一实施例中，双面显示屏发出的P偏振光经过所述反P透S膜发生全反射，再经过所述第二四分之一玻片变为圆偏光，所述圆偏光依次经过所述透镜折射、半透半反膜反射、透镜折射和第二四分之一后变为第二S偏振光，所述第二S偏振光经过所述反P透S膜进行全透射，再经过所述二分之一玻片变为P偏振光进入人眼。

在一实施例中，所述透镜为凸透镜。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种虚拟现实装置，所述虚拟现实装置包括上述所述的光路系统。

上述方案中，光路系统包括两个外界光路组件和双面显示屏，外界光路组件包括依次设置的偏振片、第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片、反P透S膜和二分之一玻片，以使得外界自然光经过外界光路组件后形成P偏振光进入人眼；双面显示屏设置于两个外界光路组件之间，以使得从双面显示屏的两发光面发出的P偏振光分别依次经过反P透S膜、第二四分之一玻片和透镜，经半透半反膜反射后再次经过透镜和第二四分之一玻片，最后通过反P透S膜和二分之一玻片后形成P偏振光进入人眼。外界光路组件用于将外界的光经过各光学器件的作用转化为P偏振光进入人眼，使得使用者能够看见外界的场景；同时，由双面显示屏的两个发光面发出的P偏振光在经过外界光路组件的反P透S膜、第二四分之一玻片和透镜，经半透半反膜反射后再次经过透镜和第二四分之一玻片，最后通过反P透S膜和二分之一玻片后形成P偏振光进入人眼，使得使用者能够观察到双面显示屏的画面，实现了现实场景与虚拟场景的结合，满足虚拟现实装置的要求。该实施例通过对光路的设计，实现了仅用一个双面显示屏就能实现AR显示，相比于现有技术中采用双片硅基micro LED+光波导的方案而言，制作成本更低，并且工艺简单，良率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例光路系统的结构示意图；

图2为本发明实施例光路系统的双面显示屏的结构示意图。

标号说明：

1、偏振片；2、第一四分之一玻片；3、半透半反膜；4、透镜；5、第二四分之一玻片；6、反P透S膜；7、玻璃；8、二分之一玻片；9、双面显示屏；91、第一发光面；92、第二发光面；10、人眼；A、第一光路；B、第二光路。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1和图2，根据本发明的一个方面，本发明提供一种光路系统，光路系统包括：

两个外界光路组件，外界光路组件包括依次设置的偏振片1、第一四分之一玻片2、半透半反膜3、透镜4、第二四分之一玻片5、反P透S膜6和二分之一玻片8，以使得外界自然光经过外界光路组件后形成P偏振光进入人眼10；

双面显示屏9，双面显示屏9设置于两个外界光路组件之间，以使得从双面显示屏9的两发光面发出的P偏振光分别依次经过反P透S膜6、第二四分之一玻片5和透镜4，经半透半反膜3反射后再次经过透镜4和第二四分之一玻片5，最后通过反P透S膜6和二分之一玻片8后形成P偏振光进入人眼10。

上述实施例中，外界光路组件用于将外界的光经过各光学器件的作用转化为P偏振光进入人眼10，使得使用者能够看见外界的场景；同时，由双面显示屏9的两个发光面发出的P偏振光在经过外界光路组件的反P透S膜6、第二四分之一玻片5和透镜4，经半透半反膜3反射后再次经过透镜4和第二四分之一玻片5，最后通过反P透S膜6和二分之一玻片8后形成P偏振光进入人眼10，使得使用者能够观察到双面显示屏9的画面，实现了现实场景与虚拟场景的结合，满足虚拟现实装置的要求。该实施例通过对光路的设计，实现了仅用一个双面显示屏9就能实现AR显示，相比于现有技术中采用双片硅基micro LED+光波导的方案而言，双面显示屏9制作成本更低，并且工艺简单，良率高。

参照图1，为清楚的说明本实施例的实现原理，在此，具体描述光线的变化过程。本实施例中实际上有两条光路，第一光路A是外界自然光经过外界光路组件进入人眼10，第二光路B是双面显示屏9发出的光线经过外界光路组件的部分光学器件后进入人眼10。

第一光路A中，外界自然光经过偏振片1变为P型偏振光，P型偏振光依次经过第一四分之一玻片2、半透半反膜3、透镜4、第二四分之一玻片5后变为第一S偏振光，第一S偏振光经过反P透S膜6进行全透射，再经过二分之一玻片8变为P偏振光进入人眼10。

第二光路B中，双面显示屏9发出的P偏振光经过反P透S膜6发生全反射，再经过第二四分之一玻片5变为圆偏光，圆偏光依次经过透镜4折射、半透半反膜3反射、透镜4折射和第二四分之一后变为第二S偏振光，第二S偏振光经过反P透S膜6进行全透射，再经过二分之一玻片8变为P偏振光进入人眼10。需要说明的时，此时双面显示屏9的两个发光面是都发出光线的，两组光线分别在对应的两个外界光路组件的部分器件中传播后形成P偏振光进入人眼10。

第一光路A的P偏振光和第二光路B的P偏振光均进入人眼10，这样人眼10就同时接受了双面显示屏9上的图像和外界图像，实现了虚拟与现实场景的叠加。

此外，两个光路组件可以分别位于双面显示屏9的左右两侧，对应的也是使用者的左右眼，双面显示屏9可以发出不同的图像，因此左眼和右眼看到的可以是不同的图像。两个外界光路组件相对于双面显示屏9呈对称设置。

在一实施例中，双面显示屏9的两发光面发出的光线的偏振方向相反。双面显示屏9可以采用现有的柔性OLED屏，如图2所示，双面显示屏9包括相对设置的第一发光面91和第二发光面92，设置双面显示屏9的第一发光面91和第二发光面92出的光线的偏振方向相反，使得光线在经过传播后射入左右眼时相同。当然，如果想要获得3D的图像效果，可以设置双面显示屏9的两发光面发出的光线具有相位差，相位差的大小可以根据实际情况设置。

在一实施例中，光路系统还包括玻璃7片，反P透S膜6和二分之一玻片8分别设置于玻璃7片相对的两侧。在一实施例中，玻璃7片相对于双面显示屏9呈夹角设置。玻璃7片可以为反P透S膜6和二分之一玻片8提供支撑作用。呈夹角设置更加有利于对双面显示屏9发出的光线进行全反射。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种虚拟现实装置，虚拟现实装置包括上述的光路系统。虚拟现实装置可以是AR眼镜。由于虚拟现实装置包括了上述光路系统的所有实施例的全部技术方案，因此，至少具有上述全部技术方案带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种光路系统，其特征在于，包括：

两个外界光路组件，所述外界光路组件包括依次设置的偏振片、第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片、反P透S膜和二分之一玻片，以使得外界自然光经过所述外界光路组件后形成P偏振光进入人眼；

双面显示屏，所述双面显示屏设置于两个所述外界光路组件之间，以使得从所述双面显示屏的两发光面发出的P偏振光分别依次经过所述反P透S膜、所述第二四分之一玻片和所述透镜，经所述半透半反膜反射后再次经过所述透镜和所述第二四分之一玻片，最后通过所述反P透S膜和所述二分之一玻片后形成P偏振光进入人眼。

2.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述双面显示屏的两发光面发出的光线的偏振方向相反。

3.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述双面显示屏的两发光面发出的光线具有相位差。

4.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述光路系统还包括玻璃片，所述反P透S膜和所述二分之一玻片分别设置于所述玻璃片相对的两侧。

5.根据权利要求4所述的光路系统，其特征在于，所述玻璃片相对于所述双面显示屏呈夹角设置。

6.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，两个所述外界光路组件相对于所述双面显示屏呈对称设置。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的光路系统，其特征在于，外界自然光经过所述偏振片变为P型偏振光，P型偏振光依次经过所述第一四分之一玻片、半透半反膜、透镜、第二四分之一玻片后变为第一S偏振光，所述第一S偏振光经过反P透S膜进行全透射，再经过所述二分之一玻片变为P偏振光进入人眼。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的光路系统，其特征在于，双面显示屏发出的P偏振光经过所述反P透S膜发生全反射，再经过所述第二四分之一玻片变为圆偏光，所述圆偏光依次经过所述透镜折射、半透半反膜反射、透镜折射和第二四分之一后变为第二S偏振光，所述第二S偏振光经过所述反P透S膜进行全透射，再经过所述二分之一玻片变为P偏振光进入人眼。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的光路系统，其特征在于，所述透镜为凸透镜。

10.一种虚拟现实装置，其特征在于，所述虚拟现实装置包括权利要求1～9中任一项所述的光路系统。

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