CN207366839U - 增强现实的显示装置及智能眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种增强现实的显示装置及智能眼镜，涉及增强现实显示的技术领域，所述增强现实的显示装置，包括：依次设置的光源、导光板、偏振分光镜和显示面板，所述导光板包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源，所述出光面朝向所述偏振分光镜，以使所述光源发出的光经过所述导光板后进入所述偏振分光镜，所述偏振分光镜用于将偏振光P光和S光进行分离，所述显示面板接收所述偏振光P光后产生图像；所述光源与偏振分光镜之间设置有均光器件，用于提高照射在显示面板上的光的均匀性。均光器件可以增加光的均匀性，从而可以使照射在显示面板上的光更加的均匀，从而形成的图像的亮度更加的均匀。

Description

增强现实的显示装置及智能眼镜

技术领域

本实用新型涉及增强现实显示的技术领域，尤其是涉及一种增强现实的显示装置及智能眼镜。

背景技术

随着计算机软硬件技术及光学设计制造技术的进步，虚拟现实(VirtualReality，简称为VR)、增强现实(AugmentedReality，简称为AR)以及混合现实(MixReality，简称为MR)技术发展十分迅猛。例如增强现实，它就是直接通过电脑将画面投射或叠加到现实，这就意味着我们不需要沉浸式的虚拟视觉体验，而是直接在现实生活的场景下，且不借助其他如操作手柄之类的互动设备就能与其投射的画面进行有效的交互。

增强现实显示设备将计算机产生的图像信息呈现给使用者。增强现实显示设备实现视觉信息叠加的方式有视频透视和光学透视两种，而光学透视是更加好的叠加虚拟信息的手段。使用光学透视的图像叠加方式，使用者不但可以直接的看到周围的真实环境，还可以看到计算机产生的增强图像或者信息。

可穿戴智能眼镜为增强现实显示设备中的重要分支，其显示技术目前多数采用光学照明方式组合光学成像的方式，然而光学照明方式多采用传统的光学镜片，这样的照明方式的现状是系统结构繁多，光学零部件数量过大，体积和重量相对较大等。尤其是光学照度的均匀性不高，光效利用率差等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种增强现实的显示装置及智能眼镜，以缓解了现有的增强现实的显示装置得光学照度的均匀性不高，光效利用率差技术问题。

本实用新型提供的增强现实的显示装置，包括：依次设置的光源、导光板、偏振分光镜和显示面板，所述导光板包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源，所述出光面朝向所述偏振分光镜，以使所述光源发出的光经过所述导光板后进入所述偏振分光镜，所述偏振分光镜用于将偏振光P光和S光进行分离，所述显示面板接收所述偏振光P光后产生图像；

所述光源与偏振分光镜之间设置有均光器件，用于提高照射在显示面板上的光的均匀性。

进一步的，所述导光板的外侧间隔设置有面反光镜，所述面反光镜的反射面朝向所述导光板，用于防止光在从入光面与出光面之间运动的过程中从所述导光板的侧壁泄露。

进一步的，所述均光器件包括光棒，所述光棒设置在所述光源与导光板的入光面之间；

所述光棒靠近所述导光板的端部的周向上设置有边沿反光镜，所述边沿反光镜的发射面朝向所述入光面，用于减少光量的泄露。

进一步的，所述光棒与导光板的入光面之间设置有第一扩散片，用于改变进入到所述导光板入光面的光的入射角度；或者，

所述导光板与所述偏振分光镜之间设置有第二扩散片，用于改变进入到所述偏振分光镜的光的入射角度；或者，

所述光棒与导光板的入光面之间设置有第一扩散片，用于改变进入到所述导光板入光面的光的入射角度；所述导光板与所述偏振分光镜之间设置有第二扩散片，用于改变进入到所述偏振分光镜的光的入射角度。

进一步的，所述导光板的出光面与偏振分光镜之间设置有增亮镜，所述增亮镜朝向所述偏振分光镜的一面上并排设置有多道V形槽。

进一步的，所述增强现实的显示装置包括偏光片，所述偏光片位于偏振分光镜的一侧，且与所述显示面板平行设置，所述偏光片用于提高显示图像的对比度。

进一步的，所述导光板的入光面，以及与所述出光面相对的面上设置有凹槽。

进一步的，所述出光面上设置有凹槽。

进一步的，所述凹槽的横截面为V形或者为圆弧形。

本实用新型提供的智能眼镜，包括上述的增强现实的显示装置。

本实用新型提供的增强现实的显示装置，包括：依次设置的光源、导光板、偏振分光镜和显示面板，所述导光板包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源，所述出光面朝向所述偏振分光镜，光源发出的光从导光板的入光面进入后，从导光板的出光面射出进入所述偏振分光镜，光经过偏振分光镜后可以使一定角度的偏振光P光发生反射，一定角度的偏振光S光直接透过，所述显示面板接收所述偏振光P光后可以产生图像，所述光源与偏振分光镜之间设置有均光器件，均光器件可以增加光的均匀性，从而可以使照射在显示面板上的光更加的均匀，从而形成的图像的亮度更加的均匀。

本实用新型提供的智能眼镜，包括上述的增强现实的显示装置。所述增强现实的显示装置包括依次设置的光源、导光板、偏振分光镜和显示面板，所述导光板包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源，所述出光面朝向所述偏振分光镜，光源发出的光从导光板的入光面进入后，从导光板的出光面射出进入所述偏振分光镜，光经过偏振分光镜后可以使一定角度的偏振光P光发生反射，一定角度的偏振光S光直接透过，所述显示面板接收所述偏振光P光后可以产生图像，所述光源与偏振分光镜之间设置有均光器件，均光器件可以增加光的均匀性，从而可以使照射在显示面板上的光更加的均匀，从而形成的图像的亮度更加的均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例1提供的增强现实的显示装置的示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的增强现实的显示装置的示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的增强现实的显示装置的示意图；

图4为图3中A位置的局部放大图。

图标：100-光源；200-光棒；310-边沿反光镜；320-面反光镜；410-第一扩散片；420-第二扩散片；500-导光板；510-凹槽；600-增亮镜；700-偏振分光镜；800-显示面板；900-偏光片。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，如出现术语“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。

本实用新型提供了一种增强现实的显示装置，下面给出多个实施例对本实用新型提供的增强现实的显示装置的结构进行详细描述。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供的增强现实的显示装置，包括：依次设置的光源100、导光板500、偏振分光镜700和显示面板800，所述导光板500包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源100，所述出光面朝向所述偏振分光镜700，光源100发出的光从导光板500的入光面进入后，从导光板500的出光面射出进入所述偏振分光镜700，光经过偏振分光镜700后可以使一定角度的偏振光P光发生反射，一定角度的偏振光S光直接透过，所述显示面板800接收所述偏振光P光后可以产生图像，所述光源100与偏振分光镜700之间设置有均光器件，均光器件可以增加光的均匀性，从而可以使照射在显示面板800上的光更加的均匀，从而形成的图像的亮度更加的均匀。

为了使增强现实的显示装置的体积减小，导光板500的入光面可以与出光面垂直，光源100发出的光可以经过导光板500后发生转折，进入到偏振分光镜700中，通过改变光的传播路径从而可以使增强现实的显示装置的长度降低。

为了使光源100发出的光尽可能地照射在显示面板800上，同时防止光源100发出的光量的散失，所述导光板500的外侧间隔设置有面反光镜320，也就是除了出光面和出光面以外，导光板500的其他的面的外侧均可以设置有面反光镜320，所述面反光镜320的反射面朝向所述导光板500，从导光板500的其他面射出的光经过面反射镜的反射作用，可以返回到导光板500中，然后经过多次反射作用，从出光面射出，可以防止光的散失，提高从出光面射出的光的光量，从而提高最终产生图像的亮度。

为了提高光源100照射在显示面板800上光的均匀性，所述均光器件可以包括光棒200，所述光棒200设置在所述光源100与导光板500的入光面之间，光源100发出的光从光棒200的一端面进入，从另一端面射出到导光板500的入光面内，光棒200可以提高光的均匀性，光棒200的横截面的形状可以与所述显示面板800的成像面的形状相同。

光棒200的出光面向导光板500的入光面的投影落在导光板500的入光面内，从而可以使导光板500完全承接光棒200的出光面射出的光。

所述光棒200的尺寸可以为长12±0.1mm，宽3.5±0.1mm，高3.0mm-3.1mm。

为了防止光从入光面的边沿射出，所述光棒200靠近所述导光板500的端部的周向上设置有边沿反光镜310，所述边沿反光镜310的发射面朝向所述入光面，用于减少光量的泄露。

进一步的，所述光棒200与导光板500的入光面之间设置有第一扩散片410，光线在经过第一扩散片410时会不断的在两个折射率相异的介质中穿过，在此同时光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果。光线经过第一扩散片410后，改变进入到所述导光板500入光面的光的入射角度，从而可以使光更加的均匀。

所述导光板500与所述偏振分光镜700之间还可以设置有第二扩散片420，用于改变进入到所述偏振分光镜700的光的入射角度。

第一扩散片410和第二扩散片420的扩散角度可以为40度。

所述导光板500的出光面与偏振分光镜700之间设置有增亮镜600，所述增亮镜600朝向所述偏振分光镜700的一面上并排设置有多道V形槽。当增亮镜600使用时，光在通过V形槽结构时，只有入射光在某一角度范围之内的光才可以通过折射作用出射，其余的光因不满足折射条件而被V形槽边沿反射回导光板500，再由导光板500底部的反射片作用而重新出射。这样，导光板500发出的光线在V形槽结构的作用下，不断的循环利用，原本向各个方向发散的光线在通过增亮镜600后，被控制到一定的角度范围内，从而达到轴向亮度增强的效果。

增亮镜600还起到了偏振光分选的作用，从增亮镜600射出的光大部分为p光。

显示面板800可以为显示芯片LCoS，偏振分光镜700射出的偏振光照射在反射式显示面板800上，显示面板800可以产生图像，图像再次经过偏振分光镜700后向外出射。

在光源100发出的光传输到显示面板800上，显示面板800成像后，所呈的像中会混杂有杂光，所述增强现实的显示装置可以包括偏光片900，所述偏光片900位于偏振分光镜700的一侧，且与所述显示面板800平行设置，所述偏光片900用于消减所述显示面板800产生的图像中的偏振光S光。

在其中一个实施方案中，本实用新型提供增强现实的显示装置可以包括光源100，光源100为LED，还包括光棒200、第一扩散片410、导光板500依次从左到右放置，反射镜置于导光板500的外侧；第二扩散片420、增亮镜600、偏振分光棱镜依次位于导光板500出光面上方；LCoS显示芯片、偏光片900分别置于偏振分光棱镜的左侧和右侧。此光学照明系统是用于产生均匀矩形光斑的关键部分，其光学原理是：由LED光源100发射的光线首先经过光棒200进行光束的匀光和整形，然后再经过第一扩散片410、导光板500实现进一步的匀光，经过导光板500后的光路将发生方向转折，并依次经过第二扩散片420、增亮镜600实现对亮度的提升，然后光线传输经过偏振分光棱镜，将偏振光照射到显示芯片LCoS表面，最终经由LCoS显示芯片调制后，再次反射进入偏振分光棱镜、偏振片进入成像系统，从而实现了将显示芯片LCoS芯片显示图像导入到成像系统中。此系统中的光学照明模组采用了光棒200和导光板500双匀光器件，使得最终均匀矩形光斑更加均匀，从而使人眼观察到的图像质量最优化。同时，此系统中的光学照明模组采用的增亮镜600能够有效提高光源100的光利用率，从而使到达人员观察的亮度值更高。

实施例2

如图2所示，与实施例1不同之处在于，所述导光板500的入光面，以及与所述出光面相对的面上设置有凹槽510，所述凹槽510可以为V形或者是圆弧形。当挡光板的入光面为平面时，靠近第一扩散片410位置的光的能量较为集中，在向后端传递的过程中能量逐渐的降低，从而导致出射光的均匀性差，而增加了凹槽510结构，光线可以在导光板500内部发生多次反射，从而可以使光斑的均匀性提高。同理，位于与所述出光面相对的面上设置有凹槽510，可以破坏该面的全反射结构，光经过导光板500与出光面相对的面的折射后在经过其外侧的反光镜的反射后再次进入到导光板500中。

具体的，所述导光板500的凹槽510可以为圆弧形，入光面槽宽0.5mm、槽深0.15mm、半径0.3mm，反射面槽宽0.5mm、槽深0.15mm、半径0.3mm，出光面为光滑平面。

实施例3

如图3-4所示，与实施例2不同之处在于，所述出光面上设置有凹槽510。为了防止导光板500的出光面发生全反射，从而导致进入到增亮镜600的光量降低。增加了凹槽510结构，可以使导光板500内的光发生多次反射，从而使，矩形光斑的均匀性更好。

具体的，所述导光板500的凹槽510为V形，入光面槽宽0.035mm、槽深0.030mm、角度60°，反射面槽宽0.010mm、槽深0.003mm、角度120°，出光面槽宽0.080mm、槽深0.015mm、角度90°。

本实用新型提供的智能眼镜，智能眼镜包括镜框、成像系统、上述的增强现实的显示装置。所述增强现实的显示装置包括依次设置的光源100、导光板500、偏振分光镜700和显示面板800，所述导光板500包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源100，所述出光面朝向所述偏振分光镜700，光源100发出的光从导光板500的入光面进入后，从导光板500的出光面射出进入所述偏振分光镜700，光经过偏振分光镜700后可以使一定角度的偏振光P光发生反射，一定角度的偏振光S光直接透过，所述显示面板800接收所述偏振光P光后可以产生图像，所述光源100与偏振分光镜700之间设置有均光器件，均光器件可以增加光的均匀性，从而可以使照射在显示面板800上的光更加的均匀，从而形成的图像的亮度更加的均匀。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种增强现实的显示装置，其特征在于，包括：依次设置的光源、导光板、偏振分光镜和显示面板，所述导光板包括入光面和出光面，所述入光面朝向所述光源，所述出光面朝向所述偏振分光镜，以使所述光源发出的光经过所述导光板后进入所述偏振分光镜，所述偏振分光镜用于将偏振光P光和S光进行分离，所述显示面板接收所述偏振光P光后产生图像；

所述光源与偏振分光镜之间设置有均光器件，用于提高照射在显示面板上的光的均匀性。

2.根据权利要求1所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述导光板的外侧间隔设置有面反光镜，所述面反光镜的反射面朝向所述导光板，用于防止光在从入光面与出光面之间运动的过程中从所述导光板的侧壁泄露。

3.根据权利要求2所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述均光器件包括光棒，所述光棒设置在所述光源与导光板的入光面之间；

所述光棒靠近所述导光板的端部的周向上设置有边沿反光镜，所述边沿反光镜的发射面朝向所述入光面，用于减少光量的泄露。

4.根据权利要求3所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述光棒与导光板的入光面之间设置有第一扩散片，用于改变进入到所述导光板入光面的光的入射角度；或者，

所述导光板与所述偏振分光镜之间设置有第二扩散片，用于改变进入到所述偏振分光镜的光的入射角度；或者，

所述光棒与导光板的入光面之间设置有第一扩散片，用于改变进入到所述导光板入光面的光的入射角度；所述导光板与所述偏振分光镜之间设置有第二扩散片，用于改变进入到所述偏振分光镜的光的入射角度。

5.根据权利要求4所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述导光板的出光面与偏振分光镜之间设置有增亮镜，所述增亮镜朝向所述偏振分光镜的一面上并排设置有多道V形槽。

6.根据权利要求1所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述增强现实的显示装置包括偏光片，所述偏光片位于偏振分光镜的一侧，且与所述显示面板平行设置，所述偏光片用于提高显示图像的对比度。

7.根据权利要求1所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述导光板的入光面，以及与所述出光面相对的面上设置有凹槽。

8.根据权利要求7所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述出光面上设置有凹槽。

9.根据权利要求7或8所述的增强现实的显示装置，其特征在于，所述凹槽的横截面为V形或者为圆弧形。

10.一种智能眼镜，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的增强现实的显示装置。