CN113946056A - 光学成像显示***和近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种光学成像显示***和近眼显示设备，光学成像显示***可以应用于近眼显示设备中。光学成像显示***包括：图像采集处理模组和光学显示模组，图像采集处理模组包括图像获取组件和第一光学组件；光学显示模组包括微显示器和第一光学组件；第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。由于图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件，解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题；并且，图像采集处理模组和光学显示模组的视场角是一致的，解决了近眼显示设备的虚拟图像与现实图像叠加时出现的尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像质量。

Description

光学成像显示***和近眼显示设备

技术领域

本申请涉及虚拟现实显示领域，更为具体的，涉及一种光学成像显示***和近眼显示设备。

背景技术

增强现实(augmented reality，AR) 和虚拟现实（virtual reality，VR）技术是采用近眼显示方案实现将虚拟图像叠加到现实场景上，向用户提供具有沉浸式和交互式的体验，是近年来研究热点之一。

目前，AR设备一般包括图像采集处理模组和光学显示模组，两个模组单独设置，其中，图像采集处理模组主要包括图像获取组件（例如包括镜头和光电传感器等）和一些光学器件，用于采集真实世界的图像信息。光学显示模组主要包括微显示器和一些光学器件，用于将图像获取组件采集的图像信息进行渲染和处理，并将渲染和处理后的虚拟图像与现实图像进行叠加，并将叠加后的图像信息在显示器上实时显示给用户。但是，由于图像采集处理模组和光学显示模组的体积均比较大，造成AR设备的体积和重量会有所增加。并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组单独设置，各自使用自己独立的光学***，两个模组各自的光学***的视场角可能不一致，可能会造成图像采集处理模组和光学显示模组的视场角不一致的问题，导致虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致，从而造成AR设备显示的图像质量较差，降低用户体验。

发明内容

本申请提供了一种光学成像显示***和近眼显示设备，近眼显示设备包括光学成像显示***，该光学成像显示***中的图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，该光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片，从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题，并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，因此，图像采集处理模组和光学显示模组视场角是一致的，解决了近眼显示设备的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

第一方面，提供了一种光学成像显示***，包括图像采集处理模组和光学显示模组，图像采集处理模组包括图像获取组件和第一光学组件；光学显示模组包括微显示器和第一光学组件；第一光学组件用于对接收到的物体反射的光进行处理，并将处理后的光入射至该图像获取组件；第一光学组件还用于对微显示器发出的光进行处理，并将处理后的光入射至用户的眼睛；其中，第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。

第一方面提供的光学成像显示***，该光学成像显示***包括：图像采集处理模组和光学显示模组，其中，图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件，从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成光学成像显示***体积比较大的问题，并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，因此，图像采集处理模组和光学显示模组视场角是一致的，解决了光学成像显示***的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

示例性的，图像获取组件可以包括：光电传感器、以及至少一个镜片或者镜片组。其中，来自于至少一个镜片或者镜片组的光入射至光电传感器中，光电传感器可以将入射的光信号转变为电信号。

示例性的，光电传感器可以包括，CCD型传感器、CMOS型传感器等。

在第一方面一种可能的实现方式中，该光学显示模组还包括：第一类型的偏振片；微显示器用于将产生的光入射至该光学显示模组中的第一类型的偏振片；该光学显示模组中的第一类型的偏振片用于将来自于该微显示器的光进行偏振，得到第一类型的偏振光，并将第一类型的偏振光入射至该偏振分光器件；该偏振分光器件用于将来自于该光学显示模组中的第一类型的偏振片的第一类型的偏振光进行透射，并将透射后的第一类型的偏振光入射至该透镜组；该透镜组用于将来自于该偏振分光器件的第一类型的偏振光入射至该光学耦合器件中；该光学耦合器件用于将来自于该透镜组的第一类型的偏振光耦合至用户的眼睛；第一光学组件中的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于该透镜组的第二类型的偏振光。在该实现方式中，微显示器可以自行发光，例如，例如，微显示器可以接收电信号的激励产生光信号。

示例性的，该显示器可以包括OLED显示器。

在第一方面一种可能的实现方式中，该光学显示模组还包括：光源、第二类型的偏振片、以及四分之一波片，该光源用于产生光线，该光线中包括第一类型的偏振光和第二类型的偏振光；该光学显示模组中的第二类型的偏振片用于将来自于该光源的光进行偏振，得到第二类型的偏振光，并将第二类型的偏振光入射至该偏振分光器件；该偏振分光器件用于将来自于该光学显示模组中的第二类型的偏振片的第二类型的偏振光进行反射，并将反射后的第二类型的偏振光入射至四分之一波片中；该四分之一波片用于将来自于该偏振分光器件的第二类型的偏振光进行相位偏移，并将相位偏移后的光入射至该微显示器中；微显示器用于将来自于该四分之一波片进行反射，并将反射后的光入射至该四分之一波片；该四分之一波片用于将来自于该微显示器的光进行相位偏移，得到第一类型的偏振光，并将第一类型的偏振光入射至该偏振分光器件中；该偏振分光器件用于将来自于该四分之一波片的第一类型的偏振光进行透射，并将透射后的第一类型的偏振光入射至该透镜组；该透镜组用于将来自于该偏振分光器件的第一类型的偏振光入射至该光学耦合器件中；该光学耦合器件用于将来自于该透镜组的第一类型的偏振光耦合至用户的眼睛；第一光学组件中的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于该透镜组的第二类型的偏振光。在该实现方式中，微显示器不能自行发光。

示例性的，该显示器可以包括LCD显示器、DLP显示器； LCOS显示器等。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一光学组件中的第二类型的偏振片用于将物体反射的光进行偏振，得到第二类型的偏振光，并将第二类型的偏振光入射至该光学耦合器件；该光学耦合器件用于将第二类型的偏振光的耦合至透镜组；该透镜组用于将来自于该光学耦合器件的第二类型的偏振光入射至该偏振分光器件中；该偏振分光器件用于将来自于该透镜组的第二类型的偏振光进行反射，并将反射后的第二类型的偏振光入射至图像获取组件中。

在第一方面一种可能的实现方式中，该图像采集处理模组还包括：设置于偏振分光器件与图像获取组件之间的第二类型的偏振片，设置于该偏振分光器件与图像获取组件之间的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于该偏振分光器件的第一类型的偏振光。在该实现方式中，将来自于偏振分光器件的少量的第一类型的偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止第一类型的偏振光的漏光现象，提高图像的对比度。

在第一方面一种可能的实现方式中，该图像获取组件还用于将来自于该偏振分光器件的第二类型的偏振光转变为电信号；该微显示器还用于接收该电信号，根据该电信号，产生光信号，并将该光信号入射至该光学显示模组中的第一类型的偏振片或者四分之一波片中，该光信号包括第一类型的偏振光和第二类型的偏振光。在该实现方式中，图像获取组件中的光电传感器将从偏振分光器件出射的第二类型的偏振光转变为电信号，微显示器接收到该电信号，微显示器利用接收到的电信号的激励而产生光信号，从而不用单独为微显示器设置电信号源，降低了设计的复杂度和***结构的复杂度。

在第一方面一种可能的实现方式中，第一类型的偏振片为P型偏振片，第二类型的偏振片为S型偏振片，第一类型的偏振光为P型偏振光，第二类型的偏振光为S型偏振光；或者，第一类型的偏振片为S型偏振片，第二类型的偏振片为P型偏振片，第一类型的偏振光为S型偏振光，第二类型的偏振光为P型偏振光.

在第一方面一种可能的实现方式中，该偏振分光器件包括偏振分光棱镜PBS和线栅中的任意一种。

在第一方面一种可能的实现方式中，该光学耦合器件包括波导。

第二方面，提供了一种近眼显示设备，包括上述第一方面、或者第一方面中任意一种可能的实现方式中的光学成像显示***。

第二方面提供的近眼显示设备，光学成像显示***中的图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题。并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，解决了近眼显示设备的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

示例性的，近眼显示设备可以包括：AR设备、XR设备、以及MR设备中的至少一种。例如：近眼显示设备可以为HMD设备，比如VR或MR眼镜，VR或MR头盔，或者VR或MR一体机。

附图说明

图1是一例虚拟图像与现实图像叠加后显示的图像的示意图；

图2是本申请实施例提供的一例光学成像显示***的示意性结构图；

图3是本申请实施例提供的另一例光学成像显示***的示意性结构图；

图4是本申请实施例提供的一例光学成像显示***中图像采集处理模组光路传输的示意图；

图5是本申请实施例提供的另一例光学成像显示***中图像采集处理模组光路传输的示意图；

图6是本申请实施例提供的一例光学成像显示***中光学显示模组光路传输的示意图；

图7是本申请实施例提供的另一例光学成像显示***中光学显示模组光路传输的示意图；

图8是本申请实施例提供一例光学成像显示***中光路传输的示意图；

图9是本申请实施例提供的又一例光学成像显示***的示意性结构图；

图10是本申请实施例提供的再一例光学成像显示***的示意性结构图；

图11是本申请实施例提供的另一例光学成像显示***中光学显示模组光路传输的示意图；

图12是本申请实施例提供的一种AR眼镜的示意性结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

AR技术是采用近眼显示方案实现将虚拟图像叠加到现实场景上，向用户提供具有沉浸式和交互式的体验，是近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一。AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用除了在娱乐方面，在工业、医学等领域都有重要的意义。

AR设备可以用于实现AR技术，用户利用AR设备，可以实现沉浸式的视觉体验，常用的AR设备例如可以包括AR眼镜、AR头盔、带有AR功能的智能手机等。

目前，AR设备一般包括图像采集处理模组和光学显示模组，两个模组单独设置，其中，图像采集处理模组主要包括图像获取组件（例如包括镜头和光电传感器等）和一些光学器件，用于采集真实世界的图像信息。光学显示模组主要包括微显示器和一些光学器件，用于将图像获取组件采集的图像信息进行渲染和处理，并将渲染和处理后的虚拟图像与现实图像进行叠加，并将叠加后的图像信息在显示器上实时显示给用户。但是，采集处理模组和光学显示模组单独设置会带来如下问题：

第一：由于图像采集处理模组和光学显示模组的体积均比较大，造成AR设备的体积和重量会有所增加，降低用户使用AR设备的体验。

第二：由于图像采集处理模组和光学显示模组单独设置，各自使用自己独立的光学***，两个模组各自的光学***的视场角可能不一致，可能会造成图像采集处理模组和光学显示模组的视场角不一致，从而造成AR设备显示的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题。

例如，图1所示的为一例虚拟图像与现实图像叠加后显示的图像的示意图，如图1所示的，图1中的中间部分（区域1）为AR设备显示的虚拟图像。包括中间部分（区域1）的区域2为现实图像，区域1中的图像和区域2中的图像为相同的图像。由于图像采集处理模组和光学显示模组单独设置，如图1所示的，现实图像和虚拟图像的尺寸不一致，将现实图像和虚拟图像叠加后显示用户，用户可能看到重影的图像，造成用户体验不好。

有鉴于此，本申请提供了一种光学成像显示***，该光学成像显示***可以应用于近眼显示设备（或者也可以称为虚拟现实显示设备）中。该光学成像显示***包括：图像采集处理模组和光学显示模组，其中，图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，该光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和偏振片。从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题，并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，因此，图像采集处理模组和光学显示模组视场角是一致的，解决了近眼显示设备（例如为AR设备）的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

本申请实施例提供的近眼显示设备可以包括：AR设备、扩展现实（extendedreality，XR）设备、以及混合现实（mixed reality, MR）设备中的至少一种。

在具体实现中，本申请实施例提供的近眼显示设备可以为头戴式显示（Head-mounted display，HMD）设备，比如VR或MR眼镜，VR或MR头盔，或者VR或MR一体机。或者近眼显示设备也可以包括在以上举例头戴式虚拟显示设备中。需要说明的是，在一些实施例中，近眼显示设备还可以用于支持混合现实技术的实现。

下面结合具体的例子说明本申请提供的光学成像显示***。

图2所示的为本申请实施例提供的一例光学成像显示***的示意性结构图，如图2所示的，光学成像显示***包括图像采集处理模组和光学显示模组。其中，图像采集处理模组包括：图像获取组件和第一光学组件。光学显示模组包括：微显示器、第一类型的偏振片以及第一光学组件。第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件。在图2所示的结构中，微显示器可以自行发光。例如，微显示器可以接收电信号的激励产生光信号。

可选的，在本申请实施例中，图像获取组件可以包括：光电传感器、以及至少一个镜片或者镜片组。其中，来自于至少一个镜片或者镜片组（或者也可称为摄像头）的光入射至光电传感器中，光电传感器可以将入射的光信号转变为电信号。

在本申请一些可能的实现方式中，光电传感器可以包括：电荷藕合器件（chargecoupled device，CCD）、互补金属氧化物半导体（complementary metal oxidesemiconductor，CMOS）等。

可以理解的是，在本申请的其他实施例中，光电传感器还可以是为其他类型或者形式的、用于将光信号转变为电信号的传感器，本申请实施例在此不作限制。

示例性的，在本申请实施例中，在图2所示的结构中，微显示器可以包括有机发光二极管 (organic light-emitting diode，OLED)显示器，或者其他类型的可以自行发光的微显示器等，本申请实施例在此不作限制。另外，该微显示器可以是柔性屏，也可以是刚性屏(即非柔性屏)。实际应用中，可以根据用户需求选择。

可选的，作为一种可能的实现方式，在本申请实施例中，微显示器接收到的电信号可以是来自于图像获取组件中的光电传感器产生的电信号，微显示器可以根据该电信号的激励产生光信号。

可选的，作为一种可能的实现方式，在本申请实施例中，微显示器接收到的电信号也可以是来自于其它元器件产生的电信号，而不是来自于图像获取组件中的光电传感器产生的电信号。

简单介绍P型偏振光和S型偏振光。

当光线以非垂直角度穿透光学元件(如分光镜)的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象，这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的平面定义的。如果光线的偏振矢量在该平面内，则称为P型偏振光；如果偏振矢量垂直于该平面，则称为S型偏振光。

偏振分光器件用于使P型偏振光透过，而S型偏振光反射；或者，使S型偏振光透过，而P型偏振光反射。

在本申请实例中，偏振分光器件可以为偏振分光棱镜（PBS）或者为线栅等，本申请实施例在此不作限制。

应该理解的是，在本申请实施例中，偏振分光器件还可以为其他形式或者类型的光学元件，只要该光学元件可以使得P型偏振光透过，而S型偏振光反射；或者，使得S型偏振光透过，而P型偏振光反射即可。

透镜组用于光线的透射。

光学耦合器件用于改变光的传输方向；或者，用于汇聚分散的光。

在本申请实施例中，光学耦合器件可以为波导或者其他光学器件等。本申请在此不作限制。

在本申请实施例中，作为一种可能的实现方式，第一类型的偏振片可以为P型偏振片，用于透射P型偏振光，屏蔽（或者吸收）S型偏振光；则第二类型的偏振片为S型偏振片，用于透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光。

在本申请实施例中，作为另一种可能的实现方式，第一类型的偏振片也可以为S型偏振片，用于透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光；则第二类型的偏振片为P型偏振片，用于透射P型偏振光，屏蔽（或者吸收）S型偏振光。

换句话说，在本申请实施例中，第一类型的偏振片和第二类型的偏振片为不同类型的偏振片。例如，第一类型的偏振片为P型偏振片，则第一类型偏振光为P型偏振光，第二类型偏振光为S型偏振光，则第二类型偏振光为S型偏振光。

图3所示的为本申请提供的另一例光学成像显示***的示意性结构图，如图3所示的，光学成像显示***包括图像采集处理模组和光学显示模组。其中，图像采集处理模组包括：图像获取组件、第二类型的偏振片以及第一光学组件。光学显示模组包括：微显示器、第一类型的偏振片以及第一光学组件。第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件。在图3所示的结构中，微显示器也可以自行发光。

在图3所示的例子中，图像采集处理模组中的第二类型的偏振片用于透射来自于偏振分光器件的第二类型偏振光，屏蔽（或者吸收）来自于偏振分光器件第一类型偏振光，从而实现防止第一类型的偏振光的漏光现象，提高了图像获取组件采集到的图像的对比度。

应该理解的是，图2和图3所示的仅仅为本申请提供的光学成像显示***的结构的示例，不应该对本申请实例的光学成像显示***的结构产生任何的限制。在本申请的其它实施例中，该光学成像显示***的结构还可以是其它的结构，例如，微显示器和第一类型的偏振片的位置、与图像获取组件和第二类型的偏振片位置还可以是其它位置关系等。本申请在此不作限制。

下面结合图4和图5说明本申请提供的光学成像显示***的光路传输过程。

图4所示的本申请实施例提供的一例光学成像显示***中图像采集处理模组光路传输的示意图，在图4所示的例子中，图像采集处理模组包括图像获取组件、第二类型的偏振片以及第一光学组件，第一光学组件中的偏振分光器件以PBS为例、光学耦合器件以波导为例进行说明。其中，PBS用于反射S型偏振光，透过P型偏振光。并且，以第二类型的偏振片为S型偏振片为例进行说明。应该理解的是，在本申请的其他实施例中，图像采集处理模组也可以不包括第二类型的偏振片，或者，第二类型的偏振片也可以为P型偏振片。

如图4所示的，真实物体反射的光包括S型偏振光和P型偏振光，真实物体反射的光

经过第一S型偏振片后，由于第一S型偏振片透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光，因此，第一S型偏振片出射的光为S型偏振光。来自于第一S型偏振片的S型偏振光经过波导，将S型偏振光进行汇聚，波导出射的光入射至透镜组，从透镜组出射的光还是S型偏振光。透镜组出射的S型偏振光入射至PBS，由于PBS反射S型偏振光，透过P型偏振光，因此，PBS将来自于透镜组的S型偏振光进行反射，将S型偏振光反射后入射至第二S型偏振片上。

在一些可能的实施例中，由于第一S型偏振片并不能百分之百的将P型偏振光完全吸收或者屏蔽，因此，入射至PBS的光可能会包括少量的P型偏振光。并且，PBS也不能保证将来自于透镜组的P型偏振光完全透过，部分P型偏振光可能被PBS反射，因此，在图像获取组件前设置的第二S型偏振光就可以将来自于PBS的少量的P型偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止P型偏振光的漏光现象，提高图像的对比度。

从第二S型偏振光出射的S型偏振光入射至图像获取组件中，图像获取组件中的光电传感器可以将光信号转变为电信号。

可选的，图像获取组件中的光电传感器可以将光信号转变为电信号，微显示器可以接收该电信号，从而使得微显示器根据该电信号的激励产生光信号。

应该理解，在图4所示的例子中，第一S型偏振片和第二S型偏振片均可以替换为P型偏振片，则在这种情况下，PBS则用于反射P偏振光，透过S型偏振光。并且，光学显示模组中的P型偏振片也需要替换为S性偏振片。例如图5所示的，图5所示的为本申请实施例提供的另一例光学成像显示***中图像采集处理模组光路传输的示意图。

如图5所示的，真实物体反射的光包括S型偏振光和P型偏振光，真实物体反射的光经过第一P型偏振片后，由于第一P型偏振片透射P型偏振光，屏蔽（或者吸收）S型偏振光，因此，第一P型偏振片出射的光为P型偏振光。来自于第一P型偏振片的P型偏振光经过波导，将P型偏振光进行汇聚，波导出射的光入射至透镜组，从透镜组出射的光还是P型偏振光。透镜组出射的P型偏振光传输至PBS，由于PBS用于反射P型偏振光，透过S型偏振光，因此，PBS将来自于透镜组的P型偏振光进行反射，将P型偏振光反射后入射至第二P型偏振片上。

在一些可能的实施例中，由于第一P型偏振片并不能百分之百的将S型偏振光完全吸收或者屏蔽，因此，入射至PBS的光可能会包括少量的S型偏振光。并且，PBS也不能保证将来自于透镜组的S型偏振光完全透过，部分S型偏振光可能被PBS反射，因此，在图像获取组件前设置的第二P型偏振片就可以将来自于PBS的少量的S型偏振光进一步的进行吸收或者屏蔽，从而实现防止S型偏振光的漏光现象。

从第二P型偏振光出射的P型偏振光入射至图像获取组件中，图像获取组件中的光电传感器可以将光信号转变为电信号。

应该理解的是，在图5所示的例子中，图像采集处理模组中也可以不包括第二P型偏振片。

图6所示的为本申请实施例提供的一例光学成像显示***中光学显示模组光路传输的示意图，在图6所示的例子中，以光学显示模组包括的偏振片为P型偏振片，并且，第一光学组件中的偏振分光器件以PBS为例、光学耦合器件以波导为例、第一光学组件中的偏振片为S型偏振片为例进行说明。其中，PBS用于反射S型偏振光，透过P型偏振光。在这种情况下，如果图像采集处理模组中的图像获取组件之前设置偏振片，则该偏振片为S型偏振片（即如图6中所示的第二型偏振片）。

在图6所示的例子中，微显示器可以自行发光。

如图6所示的，微显示器发出的光包括S型偏振光和P型偏振光，微显示器发出的光入射至P型偏振片后，由于P型偏振片透射P型偏振光，屏蔽（或者吸收）S型偏振光，因此，P型偏振片出射的光为P型偏振光。从P型偏振片出射的P型偏振光入射至PBS，由于PBS用于反射S型偏振光，透过P型偏振光，因此，PBS将来自于P型偏振片的P型偏振光进行透射，PBS透射出的P型偏振光入射至透镜组，通过透镜组调制成平行光，该平行光为P型偏振光。透镜组出射的P型偏振光入射至波导，通过波导将P型偏振光耦合到用户的眼睛，这样，用户便可以看见虚拟图像与现实图像进行叠加后的图像。

在一些可能的实施例中，由于波导可能不能保证将来自于透镜组的P型偏振光全部进行耦合入射到用户的眼睛中，因此，可能会有部分P型偏振光透过波导进行传输，如图6所示的，从波导中可能透射出少量的P型偏振光，在这种情况下，第一光学组件中的第一S型偏振片可以将波导透射出P型偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止P型偏振光的漏光现象,提高了显示给用户的图像的对比度。

图7所示的本申请实施例提供的另一例光学成像显示***中光学显示模组光路传输的示意图，在图7所示的例子中，以光学显示模组包括的偏振片为S型偏振片，并且，第一光学组件中的偏振分光器件以PBS为例、光学耦合器件以波导为例进行说明，其中，PBS用于反射P型偏振光，透过S型偏振光。在这种情况下，如果图像采集处理模组中的图像获取组件之前设置偏振片，则该偏振片为P型偏振片（即如图7中所示的第二P型偏振片）。

在图7所示的例子中，微显示器可以自己发光。

如图7所示的，微显示器发出的光包括S型偏振光和P型偏振光，微显示器发出的光入射至S型偏振片后，由于S型偏振片透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光，因此，S型偏振片出射的光为S型偏振光。从S型偏振片出射的S型偏振光入射至PBS，由于PBS反射P型偏振光，透过S型偏振光，因此，PBS将来自于S型偏振片的S型偏振光进行透射，PBS透射出的S型偏振光入射至透镜组，通过透镜组调制成平行光，该平行光为S型偏振光。透镜组出射的S型偏振光入射至波导，通过波导将S型偏振光耦合到用户的眼睛，这样，用户便可以看见虚拟图像与现实图像进行叠加后的图像。

在一些可能的实施例中，由于波导可能不能保证将来自于透镜组的S型偏振光全部进行耦合入射到用户的眼睛中，因此，可能会有部分S型偏振光透过波导进行传输，如图7所示的，从波导中可能透射出S型偏振光，在这种情况下，第一P型偏振片可以将波导透射出S型偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止S型偏振光的漏光现象，提高了显示给用户的图像的对比度。

图8所示的本申请实施例提供一例光学成像显示***中光路传输的示意图，在图8所示的例子中，以光学显示模组包括的偏振片为P型偏振片，并且，第一光学组件中的偏振分光器件以PBS为例、光学耦合器件以波导为例进行说明，其中，PBS用于反射S型偏振光，透过P型偏振光。图像采集处理模组中的图像获取组件之前设置偏振片，则该偏振片为S型偏振片（即如图8中所示的第二S型偏振片）。在图8所示的例子中，虚线表示图像采集处理模组中光路的传输方向，实线表示光学显示模组中光路的传输方向。

如图8所示的，真实物体反射的光包括S型偏振光和P型偏振光，真实物体反射的光

经过第一S型偏振片后，由于第一S型偏振片透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光，因此，第一S型偏振片出射的光为S型偏振光。来自于第一S型偏振片的S型偏振光经过波导，将S型偏振光进行汇聚，波导出射的光传输至透镜组，从透镜组出射的光还是S型偏振光。透镜组出射的S型偏振光入射至PBS，由于PBS反射S型偏振光，透过P型偏振光，因此，PBS将来自于透镜组的S型偏振光进行反射，将S型偏振光反射后入射至第二S型偏振片上，第二S型偏振光可以将来自于PBS少量的P型偏振光进一步的进行吸收或者屏蔽，从而实现防止P型偏振光的漏光现象。从第二S型偏振光出射的S型偏振光入射至图像获取组件，图像获取组件中的光电传感器将从第二S型偏振片出射的S型偏振光转变为电信号，微显示器接收到该电信号。微显示器利用接收到的电信号的激励而产生光信号，微显示器产生的光包括S型偏振光和P型偏振光。

微显示器将产生的S型偏振光和P型偏振光射至P型偏振片后，由于P型偏振片透射P型偏振光，屏蔽（或者吸收）S型偏振光，因此，P型偏振片出射的光为P型偏振光。从P型偏振片出射的P型偏振光入射至PBS，由于PBS反射S型偏振光，透过P型偏振光，因此，PBS将来自于P型偏振片的P型偏振光进行透射，PBS透射出的P型偏振光入射至透镜组，通过透镜组调制成平行光，该平行光为P型偏振光。透镜组出射的P型偏振光入射至波导，通过波导将P型偏振光耦合到用户的眼睛，这样，用户便可以看见虚拟图像与现实图像进行叠加后的图像。

如图8所示的，第一光学组件中的第一S型偏振片可以将波导透射出P型偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止P型偏振光的漏光现象，提高了显示给用户的图像的对比度。

图9所示的为本申请实施例提供的另一例光学成像显示***的示意性结构图，如图9所示的，光学成像显示***包括图像采集处理模组和光学显示模组。其中，图像采集处理模组包括：图像获取组件和第一光学组件。光学显示模组包括：光源、第二类型的偏振片、第一光学组件、四分之一波片。第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件。在图9所示的结构中，微显示器不能自行发光，微显示器需要借助光源发出的光产生光线。

可选的，作为另一种可能的实现方式，如图10所示的，图10所示的为本申请实施例提供的另一例光学成像显示***的示意性结构图，如图10所示的，光学成像显示***包括图像采集处理模组和光学显示模组。其中，图像采集处理模组包括：图像获取组件、第二类型的偏振片以及第一光学组件。光学显示模组包括：光源、第二类型的偏振片、第一光学组件、四分之一波片。第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。图像采集处理模组和光学显示模组共用第一光学组件。在图10所示的结构中，微显示器不能自行发光，微显示器需要借助光源发出的光产生光线。

在图10所示的例子中，图像采集处理模组中的第二类型的偏振片用于透射来自于偏振分光器件的第二类型偏振光，屏蔽（或者吸收）来自于偏振分光器件第一类型偏振光，从而实现防止第一类型偏振光的漏光现象，提高了图像获取组件采集到的图像的对比度。

应该理解的是，图9和图10所示的仅仅为本申请实施例提供的光学成像显示***的结构的示例，不应该对本申请实例的光学成像显示***的结构产生任何的限制。在本申请的其它实施例中，该光学成像显示***的结构还可以是其它的结构，例如，微显示器和四分之一波片的位置、与光源和第二类型的偏振片位置还可以是其它位置关系等。本申请在此不作限制。

在本申请实施例中，作为一种可能的实现方式，在图9和图10所示的例子中，第二类型的偏振片可以为S型偏振片，在这种情况下，第一光学组件中的偏振分光器件用于反射S型偏振光，透过P型偏振光。

在本申请实施例中，作为另一种可能的实现方式，在图9和图10所示的例子中，第二类型的偏振片也可以为P型偏振片，在这种情况下，第一光学组件中的偏振分光器件用于反射P型偏振光，透过S型偏振光。

示例性的，在图9和图10所述的例子中，微显示器可以包括：液晶显示器 (liquidcrystal display，LCD)、数字光处理(digital light processing，DLP)显示器；硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)显示器、或者其他类型或者形式的不能自行发光的微显示器等，本申请实施例在此不作限制。另外，该微显示器可以是柔性屏，也可以是刚性屏(即非柔性屏)。

对于图9和图10所示的结构，图像采集处理模组光路传输的过程和分别和图4和图5中图像采集处理模组光路传输的过程类似，对应的描述可以参考图4和图5中图像采集处理模组光路传输的描述，为了简洁，这里不再赘述。

下面将结合具体的例子说明图9和图10所示的结构中光学显示模组光路传输过程。

图11所示的为本申请提供的一例在图9和图10所示的结构中光学显示模组光路传输的示意图，在图11所示的例子中，光学耦合器件以波导为例、第一光学组件中的偏振分光器件以PBS、第二类型的偏振片为S型偏振片进行说明。其中，PBS用于反射S型偏振光，透过P型偏振光。在这种情况下，如果图像采集处理模组中的图像获取组件之前设置偏振片，则该偏振片为S型偏振片（即图11中的第三S型偏振片）。在图11所示的结构中，微显示器不能自行发光。

如图11所示的，光源发出的光包括S型偏振光和P型偏振光，光源发出的光入射至第一S型偏振片，第一S型偏振片用于透射S型偏振光，屏蔽（或者吸收）P型偏振光，从第一S型偏振片出射的光为S型偏振光，第一S型偏振片出射的S型偏振光入射至PBS中，PBS将S型偏振光反射至四分之一波片上，四分之一波片将来自于PBS反射的S型偏振光进行相位偏移四分之一，并将相位偏移后的光入射至微显示器，微显示器将来自于四分之一波片的光进行反射，该反射光入射至四分之一波片上，四分之一波片将来自于微显示器反射的光进行相位偏移四分之一，经过四分之一波片的两次相位偏移后，四分之一波片出射的光为P型偏振光。从四分之一波片出射的P型偏振光传输至PBS，由于PBS反射S型偏振光，透过P型偏振光，因此，PBS将来自于四分之一波片的P型偏振光进行透射，PBS透射出的P型偏振光入射至透镜组，通过透镜组调制成平行光，该平行光为P型偏振光。透镜组出射的P型偏振光入射至波导，通过波导将P型偏振光耦合到用户的眼睛，这样，用户便可以看见虚拟图像与现实图像进行叠加后的图像。

在一些可能的实施例中，由于波导可能不能保证将来自于透镜组的P型偏振光全部进行耦合入射到用户的眼睛中，因此，可能会有部分P型偏振光透过波导进行传输。如图11所示的，从波导可能透射出少量的P型偏振光，在这种情况下，第二S型偏振光可以将波导透射出P型偏振光进行吸收或者屏蔽，从而实现防止P型偏振光的漏光现象,提高了显示给用户的图像的对比度。

可以理解的是，在图11所示的例子中，S型偏振片均可以替换为P型偏振片，则PBS用于反射P型偏振光，透过S型偏振光。

可选的，作为另一种可能的实现方式，在图11所示的例子中，也可以不包括第三S型偏振片。

本申请提供的光学成像显示***，该光学成像显示***中的图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题，并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，因此，图像采集处理模组和光学显示模组视场角是一致的，解决了近眼显示设备（例如为AR设备）的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

下面将以虚拟显示设备为AR眼镜为例说明本申请提供的近眼显示设备。图12所示的为本申请实施例提供的一种AR眼镜的示意性结构图，如图12所示的，该AR眼镜包括：光学成像显示***和支架，该光学成像显示***为上述本申请实施例提供的任意一种光学成像显示***。如图12所示的，该光学成像显示***包括：摄像头和微显示器等，其中，摄像头属于图像获取组件包括的光学器件，微显示器属于光学显示模组包括的光学器件。支架用于用户佩戴该AR眼镜。

本申请提供的近眼显示设备，光学成像显示***中的图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，从而解决了图像采集处理模组和光学显示模组单独设置造成近眼显示设备体积和重量比较大的问题。并且，由于图像采集处理模组和光学显示模组共用光学组件，解决了近眼显示设备的虚拟图像与现实图像叠加时出现尺寸不一致的问题，提高显示给用户的图像的质量，提高用户体验。

应理解，图12所示的例子仅仅为本申请提供的一例AR眼镜的结构示意图，并不应该对本申请提供的AR眼镜结构产生任何的限制。例如，本申请提供的AR眼镜的结构该可以包括更多的结构部件等。本申请实施例在此不作限制。

应理解，上述只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非要限制本申请实施例的范围。本领域技术人员根据所给出的上述示例，显然可以进行各种等价的修改或变化，或者上述任意两种或者任意多种实施例的组合。这样的修改、变化或者组合后的方案也落入本申请实施例的范围内。

还应理解，上文对本申请实施例的描述着重于强调各个实施例之间的不同之处，未提到的相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，这里不再赘述。

还应理解，本申请实施例中的方式、情况、类别以及实施例的划分仅是为了描述的方便，不应构成特别的限定，各种方式、类别、情况以及实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合。

还应理解，在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光学成像显示***，其特征在于，包括图像采集处理模组和光学显示模组，

所述图像采集处理模组包括图像获取组件和第一光学组件；

所述光学显示模组包括微显示器和所述第一光学组件；

所述第一光学组件用于对接收到的物体反射的光进行处理，并将处理后的光入射至所述图像获取组件；

所述第一光学组件还用于对所述微显示器发出的光进行处理，并将处理后的光入射至用户的眼睛；

其中，所述第一光学组件包括：偏振分光器件、透镜组、光学耦合器件和第二类型的偏振片。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光学显示模组还包括：第一类型的偏振片；

所述微显示器用于将产生的光入射至所述光学显示模组中的第一类型的偏振片；

所述光学显示模组中的第一类型的偏振片用于将来自于所述微显示器的光进行偏振，得到第一类型的偏振光，并将所述第一类型的偏振光入射至所述偏振分光器件；

所述偏振分光器件用于将来自于所述光学显示模组中的第一类型的偏振片的第一类型的偏振光进行透射，并将透射后的第一类型的偏振光入射至所述透镜组；

所述透镜组用于将来自于所述偏振分光器件的第一类型的偏振光入射至所述光学耦合器件中；

所述光学耦合器件用于将来自于所述透镜组的第一类型的偏振光耦合至用户的眼睛；

所述第一光学组件中的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于所述透镜组的第二类型的偏振光。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述光学显示模组还包括：光源、第二类型的偏振片、以及四分之一波片，

所述光源用于产生光线，所述光线中包括第一类型的偏振光和第二类型的偏振光；

所述光学显示模组中的第二类型的偏振片用于将来自于所述光源的光进行偏振，得到第二类型的偏振光，并将所述第二类型的偏振光入射至所述偏振分光器件；

所述偏振分光器件用于将来自于所述光学显示模组中的第二类型的偏振片的第二类型的偏振光进行反射，并将反射后的第二类型的偏振光入射至四分之一波片中；

所述四分之一波片用于将来自于所述偏振分光器件的第二类型的偏振光进行相位偏移，并将相位偏移后的光入射至所述微显示器中；

所述微显示器用于将来自于所述四分之一波片进行反射，并将反射后的光入射至所述四分之一波片；

所述四分之一波片用于将来自于所述微显示器的光进行相位偏移，得到第一类型的偏振光，并将第一类型的偏振光入射至所述偏振分光器件中；

所述偏振分光器件用于将来自于所述四分之一波片的第一类型的偏振光进行透射，并将透射后的第一类型的偏振光入射至所述透镜组；

所述透镜组用于将来自于所述偏振分光器件的第一类型的偏振光入射至所述光学耦合器件中；

所述光学耦合器件用于将来自于所述透镜组的第一类型的偏振光耦合至用户的眼睛；

所述第一光学组件中的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于所述透镜组的第二类型的偏振光。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的***，其特征在于，所述第一光学组件中的第二类型的偏振片用于将物体反射的光进行偏振，得到第二类型的偏振光，并将所述第二类型的偏振光入射至所述光学耦合器件；

所述光学耦合器件用于将所述第二类型的偏振光的耦合至透镜组；

所述透镜组用于将来自于所述光学耦合器件的第二类型的偏振光入射至所述偏振分光器件中；

所述偏振分光器件用于将来自于所述透镜组的第二类型的偏振光进行反射，并将反射后的第二类型的偏振光入射至所述图像获取组件中。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述图像采集处理模组还包括：设置于所述偏振分光器件与所述图像获取组件之间的第二类型的偏振片，

设置于所述偏振分光器件与所述图像获取组件之间的第二类型的偏振片用于屏蔽来自于所述偏振分光器件的第一类型的偏振光。

6.根据权利要求2或3所述的***，其特征在于，所述图像获取组件还用于将来自于所述偏振分光器件的第二类型的偏振光转变为电信号；

所述微显示器还用于接收所述电信号，根据所述电信号，产生光信号，并将所述光信号入射至所述光学显示模组中的第一类型的偏振片或者四分之一波片中，所述光信号包括第一类型的偏振光和第二类型的偏振光。

7.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述第一类型的偏振片为P型偏振片，所述第二类型的偏振片为S型偏振片，所述第一类型的偏振光为P型偏振光，所述第二类型的偏振光为S型偏振光；或者，

所述第一类型的偏振片为S型偏振片，所述第二类型的偏振片为P型偏振片，所述第一类型的偏振光为S型偏振光，所述第二类型的偏振光为P型偏振光。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的***，其特征在于，所述偏振分光器件包括偏振分光棱镜PBS和线栅中任意一种。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的***，其特征在于，所述光学耦合器件包括波导。

10.一种近眼显示设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的光学成像显示***。

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