消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备与流程

allin2026-01-30  12


本发明涉及近眼显示,特别是涉及一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备。


背景技术:

1、近年来,伴随着投影显示技术的不断发展和市场需求,可穿戴的微投影系统备受关注,尤其是在现如今发展火热的增强现实(augmented reality,ar)和虚拟现实(virtualreality,vr)等近眼显示(near-eye display,ned)领域。基于birdbath架构(即鸟浴架构,简称bb架构)的近眼显示设备因其具有低成本、小体积以及眼镜外观等诸多优势而决定了它在增强现实或虚拟现实领域将有广泛的应用。

2、目前,如图1所示,现有基于bb架构的显示光机系统通常包括图像源1p、透镜组2p、曲面反射镜3p以及分光组件4p;其中分光组件4p通常采用复合膜(三合一膜)来实现系统光效的提升及下方反射伪影的消除,从而提升整体显示效果,满足消费者所需。更具体地,如图2所示,该分光组件4p通常是将复合膜42p贴附到基板玻璃41p的上表面,其中复合膜42p包括自下至上依次叠置的偏振片421p、偏振分光片422p以及四分之一波片423p。

3、然而,这种复合膜42p虽然能够实现系统光效的提升及下方反射伪影的消除,但同时也会引入另一个致命问题,即鬼影问题;这主要是由于该复合膜42p的外表面与空气界面处存在菲涅尔反射(即界面反射),也就是说四分之一波片423p的表面存在菲涅尔反射,具体如图2所示:针对正常光路a,当图像源发出的自然光入射到分光组件4p时,该自然光中的一部分会经过四分之一波片423p后在偏振分光片422p处发生偏振反射,其中s光被反射先经过四分之一波片423p以变为左旋圆偏光(lc光),再被曲面反射镜3p反射变为右旋圆偏光(rc光)以再次进入分光组件4p,进而先经过四分之一波片423p以变为p光,再在透过偏振分光片422p后经过偏振片421p和基板玻璃41p到达人眼,形成如图3所示的正常显示图像a;针对鬼影光路,当图像源发出的自然光入射到分光组件4p时,由于四分之一波片423p的表面与空气层的界面存在较大的折射率差而导致其表面存在较为明显的菲涅尔反射,并且bb架构系统中入射到四分之一波片423p表面的光线角度大部分分布在40°至50°之间,导致在其表面发生的菲涅尔反射更是不能忽视,因此该自然光中的另一部分会直接在四分之一波片423p的表面发生菲涅尔反射,进而经由曲面反射镜3p反射后再次进入分光组件4p,其中的p光会透过分光组件4p到达人眼,形成如图3所示的鬼影b。

4、这样,由于四分之一波片423p本身存在一定的厚度,其厚度通常在60um至100um之间,导致鬼影光路b和正常光路a在高度方向上存在一定的位置差;同时鬼影光路b是平面反射引入的,且与正常光路a之间的光程差为光线在四分之一波片423p中的光程大小,因此鬼影的最终表现形式为如图3所示的,与正常显示图像a等大、错位、基本清晰的图像b,严重影响近眼显示效果。


技术实现思路

1、本发明的一个优势在于提供一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其能够消弱或消除因菲涅尔反射所形成的鬼影对正常显示图像的干扰,提高近眼显示质量,提升用户的体验效果。

2、本发明的另一个优势在于提供一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其中,在本发明的一个实施例中,所述消鬼影式显示光机能够使因菲涅尔反射所形成的鬼影与正常显示图像的错位程度尽可能减小,以便消弱鬼影对正常显示图像的干扰。

3、本发明的另一个优势在于提供一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其中,在本发明的一个实施例中,所述消鬼影式显示光机能够降低因菲涅尔反射所形成的鬼影的能力,以便消弱鬼影对正常显示图像的干扰。

4、本发明的另一个优势在于提供一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其中,在本发明的一个实施例中,所述消鬼影式显示光机能够通过将相位延迟件移至曲面反射镜,以便抑制鬼影的产生,消除因菲涅尔反射所形成的鬼影对正常显示图像的干扰。

5、本发明的另一个优势在于提供一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其中为了达到上述目的,在本发明中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此,本发明成功和有效地提供一种解决方案,不只提供一种简单的消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,同时还增加了所述消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备的实用性和可靠性。

6、为了实现本发明的上述至少一个优势或其他优点和目的,本发明提供了一种消鬼影式显示光机,包括:

7、投影组件,所述投影组件具有投影光路,用于沿着所述投影光路投射图像光;

8、偏振分光元件,所述偏振分光元件被倾斜地设置于所述投影光路,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

9、曲面反射元件,所述曲面反射元件被设置于所述偏振分光元件的反射侧,用于将经由所述偏振分光元件反射的第一线偏光反射回所述偏振分光元件;以及

10、相位延迟元件,所述相位延迟元件被叠置于所述偏振分光元件上靠近所述投影组件的侧面,并且所述相位延迟元件的厚度在1um至20um之间,用于将线偏光与圆偏光相互转换。

11、根据本技术的一个实施例,所述相位延迟元件为通过液晶涂覆、制模工艺以及晶体制备中的一种方式制备而成的四分之一波片。

12、根据本技术的一个实施例,所述投影组件包括用于发射图像光的图像源和用于整形图像光的透镜组,所述透镜组被设置于所述图像源和所述相位延迟元件之间的光路中。

13、根据本技术的一个实施例,所述偏振分光元件为偏振分光膜,用于反射s偏振光,并透射p偏振光。

14、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件,所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面,用于吸收该第一线偏光,并透射该第二线偏光。

15、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示光机进一步包括透光基板,所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

16、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种消鬼影式显示光机,包括:

17、投影组件,所述投影组件具有投影光路,用于沿着所述投影光路投射图像光;

18、偏振分光元件,所述偏振分光元件被倾斜地设置于所述投影光路,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

19、曲面反射元件,所述曲面反射元件被设置于所述偏振分光元件的反射侧,用于将经由所述偏振分光元件反射的第一线偏光反射回所述偏振分光元件;

20、相位延迟元件,所述相位延迟元件被叠置于所述偏振分光元件上靠近所述投影组件的侧面,用于将线偏光与圆偏光相互转换;以及

21、增透元件,所述增透元件被叠置于所述相位延迟元件上靠近所述投影组件的侧面,用于减弱所述相位延迟元件的表面上的菲涅尔反射。

22、根据本技术的一个实施例,所述增透元件的增透入射角度在40°至50°之间。

23、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件和透光基板;所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面;所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

24、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种消鬼影式显示光机,包括:

25、投影组件,所述投影组件具有投影光路,用于沿着所述投影光路投射图像光;

26、偏振分光元件,所述偏振分光元件被倾斜地设置于所述投影光路,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

27、曲面反射元件,所述曲面反射元件被设置于所述偏振分光元件的反射侧,用于将经由所述偏振分光元件反射的第一线偏光反射回所述偏振分光元件;以及

28、相位延迟元件,所述相位延迟元件被叠置于所述曲面反射元件上靠近所述偏振分光元件的侧面,用于将线偏光与圆偏光相互转换。

29、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示光机进一步包括增透元件,所述增透元件被叠置于所述偏振分光元件上靠近所述投影组件的侧面,用于减弱所述偏振分光元件的表面上的菲涅尔反射。

30、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件和透光基板;所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面;所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

31、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种近眼显示设备,,包括:

32、设备主体;和

33、上述任一所述的消鬼影式显示光机,所述消鬼影式显示光机被配置于所述设备主体。

34、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种消鬼影式显示方法,包括步骤:

35、倾斜地设置偏振分光元件于投影组件的投影光路中,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

36、设置曲面反射元件于该偏振分光元件的反射侧,用于将经由该偏振分光元件反射的第一线偏光反射回该偏振分光元件;以及

37、叠置厚度在1um至20um之间的相位延迟元件于该偏振分光元件上靠近该投影组件的侧面,用于将线偏光与圆偏光相互转换。

38、根据本技术的一个实施例,所述消鬼影式显示方法进一步包括步骤:

39、叠置偏光过滤元件于该偏振分光元件上远离该投影组件的侧面,用于用于吸收该第一线偏光,并透射该第二线偏光;和

40、叠置透光基板于该偏光过滤元件上远离该偏振分光元件的侧面。

41、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种消鬼影式显示方法,包括步骤:

42、倾斜地设置偏振分光元件于投影组件的投影光路中,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

43、设置曲面反射元件于该偏振分光元件的反射侧,用于将经由该偏振分光元件反射的第一线偏光反射回该偏振分光元件;

44、叠置相位延迟元件于该偏振分光元件上靠近该投影组件的侧面,用于将线偏光与圆偏光相互转换;

45、叠置增透元件于该相位延迟元件上靠近该投影组件的侧面,用于减弱该相位延迟元件的表面上的菲涅尔反射;以及

46、叠置偏光过滤元件于该偏振分光元件上远离该投影组件的侧面,用于吸收该第一线偏光,并透射该第二线偏光;以及

47、叠置透光基板于该偏光过滤元件上远离该偏振分光元件的侧面。

48、根据本技术的另一方面,本技术进一步提供了一种消鬼影式显示方法,包括步骤:

49、倾斜地设置偏振分光元件于投影组件的投影光路中,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向;

50、设置曲面反射元件于该偏振分光元件的反射侧,用于将经由该偏振分光元件反射的第一线偏光反射回该偏振分光元件;

51、叠置相位延迟元件于该曲面反射元件上靠近该偏振分光元件的侧面,用于将线偏光与圆偏光相互转换;以及

52、叠置偏光过滤元件于该偏振分光元件上远离该投影组件的侧面,用于吸收该第一线偏光,并透射该第二线偏光;以及

53、叠置透光基板于该偏光过滤元件上远离该偏振分光元件的侧面。


技术特征:

1.消鬼影式显示光机,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述相位延迟元件为通过液晶涂覆、制模工艺以及晶体制备中的一种方式制备而成的四分之一波片。

3.根据权利要求1所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述投影组件包括用于发射图像光的图像源和用于整形图像光的透镜组,所述透镜组被设置于所述图像源和所述相位延迟元件之间的光路中。

4.根据权利要求1所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述偏振分光元件为偏振分光膜,用于反射s偏振光,并透射p偏振光。

5.根据权利要求1至4中任一所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件和透光基板,所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面,用于吸收该第一线偏光,并透射该第二线偏光;所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

6.消鬼影式显示光机,其特征在于,包括:

7.根据权利要求6所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述增透元件的增透入射角度在40°至50°之间。

8.根据权利要求6或7所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件和透光基板;所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面;所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

9.消鬼影式显示光机,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述消鬼影式显示光机进一步包括增透元件,所述增透元件被叠置于所述偏振分光元件上靠近所述投影组件的侧面。

11.根据权利要求9或10所述的消鬼影式显示光机,其特征在于,所述消鬼影式显示光机进一步包括偏光过滤元件和透光基板;所述偏光过滤元件被叠置于所述偏振分光元件上远离所述投影组件的侧面;所述透光基板被叠置于所述偏光过滤元件上远离所述偏振分光元件的侧面。

12.近眼显示设备,其特征在于,包括:

13.消鬼影式显示方法,其特征在于,包括步骤:

14.消鬼影式显示方法,其特征在于,包括步骤:

15.消鬼影式显示方法,其特征在于,包括步骤:


技术总结
本发明提供了一种消鬼影式显示光机、消鬼影式显示方法以及近眼显示设备,其能够消弱或消除因菲涅尔反射所形成的鬼影对正常显示图像的干扰。该消鬼影式显示光机包括具有投影光路的投影组件、偏振分光元件、曲面反射元件以及相位延迟元件。该偏振分光元件被倾斜地设置于该投影光路,用于反射第一线偏光,并透射第二线偏光,其中该第一线偏光的偏振方向垂直于该第二线偏光的偏振方向。该曲面反射元件被设置于该偏振分光元件的反射侧,用于将经由该偏振分光元件反射的第一线偏光反射回该偏振分光元件。该相位延迟元件被叠置于该偏振分光元件上靠近该投影组件的侧面,并且该相位延迟元件的厚度在1um至20um之间,用于将线偏光与圆偏光相互转换。

技术研发人员:陈杭,王雁茹,张倩,胡增新
受保护的技术使用者:浙江舜为科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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