CN220064518U - 一种增强现实显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种增强现实显示装置，包括：显示屏；远距成像组件，包括第一分光镜和第二分光镜，所述第一分光镜倾斜设置于所述显示屏的显示侧，所述第二分光镜设置于所述第一分光镜面向所述显示屏的一侧，所述显示屏的显示画面经过所述第一分光镜以及所述第二分光镜的两次反射形成放大拉远的远距虚像；其中，所述第一分光镜或所述第二分光镜具有偏振反射膜，所述偏振反射膜包括偏光层和偏振反射层，所述偏光层位于所述偏振反射层靠近所述显示屏的一侧，通过所述偏光层调节所述偏振反射层的光的入射方向，实现调节所述远距虚像的亮度。故本方案可实现调节所看到的远距虚像的亮度，即实现了自由调节所看到的显示屏的显示内容的亮度的目的。

Description

一种增强现实显示装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种增强现实显示装置。

背景技术

目前，“Birdbath”方案是一种比较成熟的增强现实(Augmented Reality，AR)显示方案，其结构简单、光效高，显示效果也可以满足要求，市面上已有多款基于该方案的AR产品。现有方案的结构如图1所示，包括显示屏1′、平面镜2′和曲面镜3′，平面镜2′和曲面镜3′均为半透半反射镜；由于平面镜2′和曲面镜3′的反射率和透光率固定，导致用户只能看到固定亮度的显示屏画面内容，无法根据需求自由调节该亮度。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种增强现实显示装置，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种增强现实显示装置，包括：

显示屏；

远距成像组件，包括第一分光镜和第二分光镜，所述第一分光镜倾斜设置于所述显示屏的显示侧，所述第二分光镜设置于所述第一分光镜面向所述显示屏的一侧，所述显示屏的显示画面经过所述第一分光镜以及所述第二分光镜的两次反射形成放大拉远的远距虚像；

其中，所述第一分光镜或所述第二分光镜具有偏振反射膜，所述偏振反射膜包括偏光层和偏振反射层，所述偏光层位于所述偏振反射层靠近所述显示屏的一侧，通过所述偏光层调节所述偏振反射层的光的入射方向，实现调节所述远距虚像的亮度。

可选的，所述偏光层为液晶层，通过所述液晶层中的液晶分子的偏振角度的调节实现对所述偏振反射层的光的入射方向的调节。

可选的，所述偏振反射膜还包括透明的第一基底层和第二基底层，所述液晶层设置于所述第一基底层和所述第二基底层之间，所述第一基底层以及所述第二基底层面向所述液晶层的一侧分别设有透明电极，所述透明电极用于控制所述液晶分子的偏摆角度。

可选的，所述第一基底层为玻璃或树脂，所述第二基底层为玻璃或树脂。

可选的，所述显示屏为LCD屏。

可选的，所述显示屏为OLED屏或MicroLED屏，沿所述显示屏指向所述偏振反射膜的光传播路径中设置有偏光片。

可选的，所述第一分光镜为半透半反射镜，所述第二分光镜包括第二透明基板和所述偏振反射膜，所述偏振反射膜固定于所述第二透明基板上。

可选的，所述偏振反射膜固定于所述第二透明基板上面向所述第一分光镜的一侧。

可选的，所述第一分光镜具有第一透明基板和所述偏振反射膜，所述偏振反射膜固定于所述第一透明基板上；所述第二分光镜为半透半反射镜，所述第二分光镜面向所述第一分光镜的一侧设有四分之一波片。

可选的，所述偏振反射膜设置于所述第一透明基板面向所述第二分光镜的一侧。

本申请的有益效果为：本实用新型提供了一种增强显示显示装置，提供第一分光镜和第二分光镜对显示屏的显示画面进行放大拉远，使人眼能够看到显示屏的显示画面所投射的远距虚像，又能够透过第一分光镜和第二分光镜看清外界环境。本方案中，第一分光镜或第二分光镜具有可调节光的偏振方向的偏振反射膜，使用时用户可以通过调节偏振反射膜的入射光的偏振方向改变其反射率，实现调节所看到的远距虚像的亮度，即实现了自由调节所看到的显示屏的显示内容的亮度的目的。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为现有的增强现实显示方案的结构原理图；

图2为本申请实施例所述增强现实显示装置其中一种实施方式的结构原理图；

图3为本申请实施例所述增强现实显示装置另一种实施方式的结构原理图；

图4为本申请实施例所述偏振反射膜的结构示意图。

图1中：

1′、显示屏；2′、平面镜；3′、曲面镜。

图2-4中：

1、显示屏；2、第一分光镜；21、第一透明基板；3、第二分光镜；31、第二透明基板；4、偏振反射膜；41、偏振层；42、偏振反射层；43、第一基底层；44、第二基底层；5、四分之一波片。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，现有的增强现实显示方案包括显示屏1′、平面镜2′和曲面镜3′，平面镜2′和曲面镜3′均为半透半反射镜；显示屏1′所显示的画面经过平面镜2′和曲面镜3′反射后在曲面镜3′右侧形成放大拉远的远距虚像，人眼透过平面镜2′可以看到该远距虚像，即为显示屏1′所显示的内容；此外，外界环境的光可以透过曲面镜3′和平面镜2′进入人眼，从而达到增强显示的目的。由于平面镜2′和曲面镜3′的反射率和透光率固定，导致用户只能看到固定亮度的显示屏画面内容，无法根据需求自由调节该亮度。

另一方面，由于平面镜2′和曲面镜3′均为半透半反镜，外界环境光进入眼睛前会经过两道半透半反射镜的反射削弱，最终导致环境光强度比较低；无法满足一些既需要看清显示屏内容，又能够在需要时看清楚外界东西的场景。

如图1所示，本实施例提供一种增强现实显示装置，包括：

显示屏1；

远距成像组件，包括第一分光镜2和第二分光镜3，所述第一分光镜2倾斜设置于所述显示屏1的显示侧，所述第二分光镜3设置于所述第一分光镜2面向所述显示屏1的一侧，所述显示屏1的显示画面经过所述第一分光镜2以及所述第二分光镜3的两次反射形成放大拉远的远距虚像；

其中，所述第一分光镜2或所述第二分光镜3具有可调节偏振角度的偏振反射膜4，所述偏振反射膜4包括偏光层41和偏振反射层42，所述偏光层41位于所述偏振反射层42靠近所述显示屏的一侧，通过所述偏光层41调节所述偏振反射层42的光的入射方向，实现调节所述远距虚像的亮度。

具体的，第一分光镜2和第二分光镜3均具有反光和透光的能力，与现有技术的成像原理相同，第二分光镜3为凹面镜，显示屏1的显示画面经过第一分光镜2和第二分光镜3的两次反射后在第二分光镜3背向第一分光镜2的一侧形成放大拉远的远距虚像，将画面拉远有助于预防近视。

偏振反射层42可反射特定偏振方向的光，具体来说，当入射光线的方向与偏振方向之间夹角为90°时，入射光线全部被反射；当入射光线与偏振方向之间夹角为0°时，入射光线可完全透过偏振反射膜，即，在0～90°的范围内，入射光线与偏振方向夹角越大，偏振反射层42对入射光线的反射率越高。

故而，本方案利用偏振反射层42的特性，在偏振反射层42靠近显示屏1的一侧设置了偏光层41，且偏光层41的偏光角度可调，只要通过偏光层41改变偏振反射层42的入射光线的偏振角度，便可改变偏振反射层42对显示画面光线的反射率，进而实现对远距虚像的亮度的调节。

另一方面，相对于半透半反射镜来说，作为非偏振光的自然光，透过偏振反射层42时，偏振反射层42不会对其强度造成影响，故而本方案可以减少对入射光线的削弱程度，使得用户可以更清楚地看清外界场景。

基于本实施例的增强显示显示装置，提供第一分光镜2和第二分光镜3对显示屏1的显示画面进行放大拉远，使人眼能够看到显示屏1的显示画面所投射的远距虚像，又能够透过第一分光镜2和第二分光镜3看清外界环境。本方案中，第一分光镜2或第二分光镜3具有可调节光的偏振方向的偏振反射膜4，使用时用户可以通过调节偏振反射膜4的入射光的偏振方向改变其反射率，实现调节所看到的远距虚像的亮度，即实现了自由调节所看到的显示屏的显示内容的亮度的目的。

一实施例中，所述偏光层41为液晶层，通过所述液晶层中的液晶分子的偏振角度的调节实现对所述偏振反射层的光的入射方向的调节。

为实现基于液晶层对偏振反射层42的入射光的控制，液晶层的入射光需为线性偏振光，进而实现，液晶层可以对显示屏1发出的所有入射光进行偏振调节，进而控制偏振反射层42对经过液晶层偏振后的的光的反射率，进而实现对远距虚像的亮度的调节。

故，显示屏1需采用能够发出偏振光的显示设备，或者，对于发出非偏振光的显示屏1，需在显示屏1与偏振反射膜4之间设置偏光片，以保证对于偏振反射膜4来说，由显示屏1向其发出的入射光线为线性偏振光。

液晶具有各向异性，可利用旋光性，使电场振动方向发生偏转，从而改变了偏振方向。调节时，只需通过调节其两端的电压改变其排列方向，便可实现改变其偏振性。故，采用液晶层调节光的偏振方向，从宏观角度整个液晶层不会发生运动，只是微观粒子的变化，方便于偏光层41的布置和偏振方向的调节。

一实施例中，所述偏振反射膜4还包括透明的第一基底层43和第二基底层44，所述液晶层设置于所述第一基底层43和所述第二基底层44之间，所述第一基底层43以及所述第二基底层44面向所述液晶层的一侧分别设有透明电极，所述透明电极用于控制所述液晶分子的偏摆角度。

在液晶层的两侧分别设置第一基底层43和第二基底层44，可以为液晶层提供支撑和保护，同时为液晶层两侧的透明电极提供安装支撑点，实现对液晶层的控制。

一实施例中，所述第一基底层43为玻璃或树脂，所述第二基底层44为玻璃或树脂。

选用玻璃或树脂具有高透光率的优点。

一实施例中，所述显示屏1为LCD屏。

LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，其发出的光为偏振光，故无需在偏振反射膜4之前设置偏光片，有利于简化装置结构。

一实施例中，所述显示屏1为OLED屏或MicroLED屏，沿所述显示屏1指向所述偏振反射膜4的光传播路径中设置有偏光片。

OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极体)；MicroLED(MicroLight-Emitting Diode，微发光二极体)，二者发出的光均为非偏振光，故需要在偏振反射膜4的前端设置偏光片，具体的，偏光片可直接设置在显示屏1的发光侧，也可以设置在第二分光镜3面向偏振反射膜4的前侧，只要使得显示屏1发出的光在进入偏振反射膜4之前先经过偏光片便可。

一实施例中，参照图2，所述第一分光镜2为半透半反射镜，所述第二分光镜3包括第二透明基板31和所述偏振反射膜4，所述偏振反射膜4固定于所述第二透明基板31上。

具体的，偏振反射膜4设置于第二分光镜3上，显示屏1发光经过第一分光镜2的反射后，先经过偏振反射膜4上的偏光层41的偏振，再经过偏振反射层42反射朝向人眼所在侧传播。设置第二透明基板31可为偏振反射膜4提供支撑和保护，其材质可以是玻璃、树脂、PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等。

进一步的，所述偏振反射膜4固定于所述第二透明基板31上面向所述第一分光镜2的一侧。

第二分光镜3为能够直接与外界接触的结构，将偏振反射膜4设置在第二透明基板31内侧，可以避免外界撞击或摩擦造成偏振反射膜4的损失。

一实施例中，参照图3，所述第一分光镜2具有第一透明基板21和所述偏振反射膜4，所述偏振反射膜4固定于所述第一透明基板21上；所述第二分光镜3为半透半反射镜，所述第二分光镜3面向所述第一分光镜2的一侧设有四分之一波片5。

具体的，偏振反射膜4设置于第一分光镜2上，显示屏1发光经过偏振反射膜4上的偏光层41的偏振，再经过偏振反射层42反射，重新经过偏光层41后向第二分光镜3所在侧传播；在进入第二分光镜3之前，原本为线性偏振光经过四分之一波片5转变为圆偏振光，经第二分光镜3反射后，再次经过四分之一波片转变为线偏振光，来回两次经过四分之一波片5，光的偏振方向转动90°，从而光透过第一分光镜2时会直接完全穿透，最终入射到人眼。故，在第二分光镜3的内侧设置四分之一波片5可以避免第二分光镜3反射的光线经过第一分光镜2时发生反射损耗。

一实施例中，所述偏振反射膜4设置于所述第一透明基板21面向所述第二分光镜3的一侧。

同样，第一分光镜2上，背向第二分光镜3的一侧为靠近人眼的一侧，其可直接与外界环境接触，将偏振反射膜4设置在第一透明基板21内侧，可以对偏振反射膜4提供保护。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强现实显示装置，其特征在于，包括：

显示屏(1)；

远距成像组件，包括第一分光镜(2)和第二分光镜(3)，所述第一分光镜(2)倾斜设置于所述显示屏(1)的显示侧，所述第二分光镜(3)设置于所述第一分光镜(2)面向所述显示屏(1)的一侧，所述显示屏(1)的显示画面经过所述第一分光镜(2)以及所述第二分光镜(3)的两次反射形成放大拉远的远距虚像；

其中，所述第一分光镜(2)或所述第二分光镜(3)具有偏振反射膜(4)，所述偏振反射膜(4)包括偏光层和偏振反射层(42)，所述偏光层位于所述偏振反射层(42)靠近所述显示屏(1)的一侧，通过所述偏光层调节所述偏振反射层(42)的光的入射方向，实现调节所述远距虚像的亮度。

2.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述偏光层为液晶层，通过所述液晶层中的液晶分子的偏振角度的调节实现对所述偏振反射层(42)的光的入射方向的调节。

3.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述偏振反射膜(4)还包括透明的第一基底层(43)和第二基底层(44)，所述液晶层设置于所述第一基底层(43)和所述第二基底层(44)之间，所述第一基底层(43)以及所述第二基底层(44)面向所述液晶层的一侧分别设有透明电极，所述透明电极用于控制所述液晶分子的偏摆角度。

4.根据权利要求3所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一基底层(43)为玻璃或树脂，所述第二基底层(44)为玻璃或树脂。

5.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述显示屏(1)为LCD屏。

6.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述显示屏(1)为OLED屏或MicroLED屏，沿所述显示屏(1)指向所述偏振反射膜(4)的光传播路径中设置有偏光片。

7.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一分光镜(2)为半透半反射镜，所述第二分光镜(3)包括第二透明基板(31)和所述偏振反射膜(4)，所述偏振反射膜(4)固定于所述第二透明基板(31)上。

8.根据权利要求7所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述偏振反射膜(4)固定于所述第二透明基板(31)上面向所述第一分光镜(2)的一侧。

9.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一分光镜(2)具有第一透明基板(21)和所述偏振反射膜(4)，所述偏振反射膜(4)固定于所述第一透明基板(21)上；所述第二分光镜(3)为半透半反射镜，所述第二分光镜(3)面向所述第一分光镜(2)的一侧设有四分之一波片(5)。

10.根据权利要求9所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述偏振反射膜(4)设置于所述第一透明基板(21)面向所述第二分光镜(3)的一侧。