抗干扰增强现实显示系统及AR眼镜的制作方法

本实用新型涉及增强现实技术领域，具体而言，涉及一种抗干扰增强现实显示系统及AR眼镜。

背景技术：

如图1所示，为一种常用的增强现实显示系统，包括反射放大元件1、光路转折平面元件2和图像显示器3，从图像显示器3传递的待显示图像首先被光路转折平面元件2反射至反射放大元件1，被反射放大元件1的S12面反射并放大，放大后的待显示图像透过光路转折平面元件2后被人眼接收，外界环境光先后透过反射放大元件1和光路转折平面元件2后被人眼接收。

对于现有(图1所示)的增强现实显示系统，第一外界环境光A经光路转折平面元件2的S21面反射后被人眼接收。因此，第一外界环境光A经该现有的增强现实显示系统后最终被人眼接收的能量为第一外界环境光A能量的50％。第二外界环境光B会有50％能量透过反射放大元件1，透过反射放大元件1的第二外界环境光B有50％能够透过光路转折平面元件2被人眼接收。因此，第二外界环境光B经该现有的增强现实显示系统后最终被人眼接收的能量为第二外界环境光B能量的50％*50％＝25％。因此，人眼接收的第一外界环境光A能量是被人眼接收的第二外界环境光B能量的2倍，故会对人眼观察待显示虚拟图像及第二外界环境造成严重的干扰。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能阻止第一外界环境光干扰人眼观察待显示图像及第二外界环境的抗干扰增强现实显示系统及AR眼镜，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型较佳实施例提供一种抗干扰增强现实显示系统，包括图像显示器、光路折转平面元件、相位延迟片、反射放大元件和偏振吸收元件，所述光路折转平面元件为对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的元件，所述相位延迟片为1/4波片，所述反射放大元件为对可见光的透过率和反射率均为50％的元件，所述偏振吸收元件为对第一线性偏振方向的光吸收及对第二线性偏振方向的光透射的元件；

所述光路折转平面元件设置于所述图像显示器的输出端，所述相位延迟片设置于所述光路折转平面元件和反射放大元件之间，所述偏振吸收元件设置于所述光路折转平面元件背离所述相位延迟片的一侧；

所述图像显示器输出的图像光线中的第一线性偏振方向的图像光线被所述光路折转平面元件反射至所述相位延迟片，所述第一线性偏振方向的图像光线被所述相位延迟片转换为第一圆偏振方向的图像光线，所述第一圆偏振方向的图像光线被所述反射放大元件反射至所述相位延迟片，所述相位延迟片将所述反射放大元件反射的第一圆偏振方向的图像光线转换为第二线性偏振方向的图像光线，所述第二线性偏振方向的图像光线透过所述光路折转平面元件和偏振吸收元件，以形成待显示图像；

第一外界环境光中的第一线性偏振方向的第一外界环境光被所述偏振吸收元件吸收，第一外界环境光中的第二线性偏振方向的第一外界环境光透过所述偏振吸收元件和光路折转平面元件；

其中，所述第一线性偏振方向与所述第二线性偏振方向正交，所述第一线性偏振方向与所述第一圆偏振方向的相位相差45°。

可选地，所述抗干扰增强现实显示系统还包括对光透过率可调的光线调节器，所述光线调节器设置于所述反射放大元件背离所述相位延迟片的一侧。

可选地，所述光路折转平面元件为在透明基底上镀有对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜层的元件。

可选地，所述光路折转平面元件包括透明基底和对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜，所述对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜贴附于所述透明基底靠近所述相位延迟片的一侧。

可选地，所述偏振吸收元件为片状，所述偏振吸收元件与所述光路折转平面元件平行。

可选地，所述偏振吸收元件与所述光路折转平面元件之间填充有介质。

可选地，所述偏振吸收元件为片状，所述偏振吸收元件与所述光路折转平面元件不平行。

可选地，所述偏振吸收元件为膜状，所述偏振吸收元件贴附于所述光路折转平面元件背离所述相位延迟片的一侧。

可选地，所述抗干扰增强现实显示系统还包括对光偏振性无影响的光学元件，所述光学元件设置于所述图像显示器和光路折转平面元件之间且靠近所述图像显示器。

本实用新型较佳实施例还提供一种AR眼镜，包括上述的抗干扰增强现实显示系统。

本实用新型较佳实施例提供的抗干扰增强现实显示系统，通过对图像显示器、光路折转平面元件、相位延迟片、反射放大元件和偏振吸收元件的集成与设计，第一外界环境光中的第一线性偏振方向的第一外界环境光被所述偏振吸收元件吸收，不会被人眼接收；而第一外界环境光中的第二线性偏振方向的第一外界环境光透过所述偏振吸收元件和光路折转平面元件，即使被所述图像显示器反射，反射后的第二线性偏振方向的第一外界环境光也会透过所述偏振吸收元件和光路折转平面元件，不会进入人眼。因此，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统能够有效阻止第一外界环境光干扰人眼观察待显示图像及第二外界环境。并且，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统最终被人眼接收的待显示图像的能量最多为图像显示器输出的图像光线能量的50％*50％*100％＝25％。因此，相对于现有(图1所示)的增强现实显示系统(光能量利用率为12.5％)，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统提高了待显示图像的光能量利用率，从而降低了抗干扰增强现实显示系统的功耗。

本实用新型较佳实施例提供的AR眼镜包括上述抗干扰增强现实显示系统，因而具有类似有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有的增强现实显示系统的结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例提供的一种抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图3为一种实施方式中抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图4为另一种实施方式中抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图5为另一种实施方式中抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图6为另一种实施方式中抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图7为另一种实施方式中抗干扰增强现实显示系统的结构示意图。

图标：100-抗干扰增强现实显示系统；A-第一外界环境光；B-第二外界环境光；10-图像显示器；30-光路折转平面元件；50-相位延迟片；70-反射放大元件；90-偏振吸收元件；95-介质；98-光线调节器；99-光学元件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

请参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种抗干扰增强现实显示系统100的结构示意图。该抗干扰增强现实显示系统100可以应用于HMD(Head Mount Display，头戴式可视设备)、智能眼镜等增强现实设备，在此不做限制。该抗干扰增强现实显示系统100包括图像显示器10、光路折转平面元件30、相位延迟片50、反射放大元件70和偏振吸收元件90。所述光路折转平面元件30设置于所述图像显示器10的输出端，所述相位延迟片50设置于所述光路折转平面元件30和反射放大元件70之间，所述偏振吸收元件90设置于所述光路折转平面元件30背离所述相位延迟片50的一侧。

图像显示器10用于输出第一线性偏振方向的图像光线。所述图像显示器10可以是由透射式或反射式LOCS显示源和能够输出准直平行光照明的照明光源组件共同组成，还可以是由光纤扫描成像系统和准直系统共同组成。本实施例中，该图像显示器10是由透射式LOCS显示源和能够输出准直平行光照明的照明光源组件共同组成。

所述光路折转平面元件30为对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的元件。所述第一线性偏振方向与所述第二线性偏振方向正交。可选地，所述光路折转平面元件30为在透明基底上镀有对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜层的元件。可选地，所述光路折转平面元件30包括透明基底和对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜。所述对第一线性偏振方向的光反射及对第二线性偏振方向的光透射的膜贴附于所述透明基底靠近所述相位延迟片50的一侧。

所述相位延迟片50为1/4波片。

所述反射放大元件70为对可见光的透过率和反射率均为50％的元件。与所述光路折转平面元件30类似，该所述反射放大元件70可以是在透明基底上镀有对可见光的透过率和反射率均为50％的膜层的元件。所述反射放大元件70还可以包括透明基底和对可见光的透过率和反射率均为50％的膜。所述对可见光的透过率和反射率均为50％的膜贴附于所述透明基底靠近所述相位延迟片50的一侧。

所述偏振吸收元件90为对第一线性偏振方向的光吸收及对第二线性偏振方向的光透射的元件。所述偏振吸收元件90可以为片状或膜状。当偏振吸收元件90为片状时，其可以与所述光路折转平面元件30平行，如图2所示。当偏振吸收元件90为片状时，其还可以与所述光路折转平面元件30不平行，如图3所示。当偏振吸收元件90与所述光路折转平面元件30平行时，所述偏振吸收元件90可以与所述光路折转平面元件30紧靠(未以图示意)或者间隔一定距离(如图2所示)。此外，当偏振吸收元件90与所述光路折转平面元件30平行且间隔一定距离时，所述偏振吸收元件90与所述光路折转平面元件30之间填充有介质95，如图4所示。当偏振吸收元件90为膜状时，所述偏振吸收元件90贴附于所述光路折转平面元件30背离所述相位延迟片50的一侧，如图5所示。当所述偏振吸收元件90与所述光路折转平面元件30紧靠、所述偏振吸收元件90与所述光路折转平面元件30之间填充有介质95、或偏振吸收元件90以膜状的形式贴附于所述光路折转平面元件30时，可以形成一体式的光学模组，以降低安装装配难度、简化所述抗干扰增强现实显示系统100的外部支撑结构、利于批量生产等。

通过上述设置，所述图像显示器10输出的图像光线中的第一线性偏振方向的图像光线被所述光路折转平面元件30反射至所述相位延迟片50，所述第一线性偏振方向的图像光线被所述相位延迟片50转换为第一圆偏振方向的图像光线，所述第一圆偏振方向的图像光线被所述反射放大元件70反射至所述相位延迟片50，所述相位延迟片50将所述反射放大元件70反射的第一圆偏振方向的图像光线转换为第二线性偏振方向的图像光线，所述第二线性偏振方向的图像光线透过所述光路折转平面元件30和偏振吸收元件90，以形成待显示图像。其中，所述第一线性偏振方向与所述第一圆偏振方向的相位相差45°。

因此，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统100最终被人眼接收的待显示图像的能量最多为图像显示器10输出的图像光线能量的50％*50％*100％＝25％。相对于现有(图1所示)的增强现实显示系统(光能量利用率为12.5％)，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统100提高了待显示图像的光能量利用率，从而降低了抗干扰增强现实显示系统100的功耗。

第一外界环境光A中的第一线性偏振方向的第一外界环境光A被所述偏振吸收元件90吸收，不会被人眼接收。第一外界环境光A中的第二线性偏振方向的第一外界环境光A透过所述偏振吸收元件90和光路折转平面元件30，即使被所述图像显示器10反射，反射后的第二线性偏振方向的第一外界环境光A也会透过所述偏振吸收元件90和光路折转平面元件30，不会进入人眼。因此，本实用新型提供的抗干扰增强现实显示系统100能够有效阻止第一外界环境光A干扰人眼观察待显示图像及第二外界环境。

第二外界环境光B会有50％能量透过反射放大元件70，透过反射放大元件70的第二外界环境光B再透过相位延迟片50、光路转折平面元件及偏振吸收元件90有50％能够透过光路转折平面元件被人眼接收的光能量为第二外界环境光B能量的50％*50％＝25％。

基于图2至图5所示的抗干扰增强现实显示系统100，可选地，所述抗干扰增强现实显示系统100还包括对外界环境光线透过率可调的光线调节器98。所述光线调节器98设置于所述反射放大元件70背离所述相位延迟片50的一侧。所述光线调节器98可以为对光透过率可调的液晶光阀。由于图2至图5的抗干扰增强现实显示系统100原理相同，结构类似，因此，抗干扰增强现实显示系统100还包括光线调节器98后的结构仅在图2的基础上示意，如图6所示。通过设置光线调节器98可以控制第二外界环境光B的透过率，例如，该抗干扰增强现实显示系统100在形成虚拟的待显示图像时，可以降低第二外界环境光B的透过率，以提高待显示图像的对比度，从而使用户能更清晰的看到虚拟的待显示图像。

基于图2至图6所示的抗干扰增强现实显示系统100，可选地，所述抗干扰增强现实显示系统100还包括对光偏振性无影响的光学元件99，所述光学元件99设置于所述图像显示器10和光路折转平面元件30之间且靠近所述图像显示器10。由于图2至图6的抗干扰增强现实显示系统100原理相同，结构类似，因此，抗干扰增强现实显示系统100还包括光学元件99后的结构仅在图2的基础上示意，如图7所示。该光学元件99可以是对图像显示器10输出的图像光线放大或缩小等功能的元件。

本实用新型较佳实施例还提供一种AR眼镜，包括上述的抗干扰增强现实显示系统100。在实际实施时，该AR眼镜还包括一些具有连接、固定、装配、佩戴该抗干扰增强现实显示系统100的元件，在此不作限制。

由于实用新型较佳实施例提供的AR眼镜包括上述的抗干扰增强现实显示系统100，因而具有与上述的抗干扰增强现实显示系统100类似的有益效果，在此不作赘述。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。