[发明专利]一种增强现实的光学叠加器和相关设备

权利要求书

1.一种光学叠加器，其特征在于，所述光学叠加器包括透明衬底和超表面层，所述超表面层设置于所述透明衬底的表面，所述超表面层包括二维排列的多个超表面单元；其中，多个超表面单元中相邻的两个超表面单元之间的间隔沿着一个或两个维度逐渐变化，且任意相邻的两个超表面单元之间的相对角度不为零, 所述超表面层用于对窄线宽波段的光信号进行反射，对宽线宽波段的光信号进行透射，其中，所述窄线宽波段的光信号至少包括红、绿、蓝三种波长光信号，用于承载虚拟图像，所述宽线宽波段的光信号包括环境光，用于承载现实图像。

2.如权利要求1所述的光学叠加器，其特征在于，所述超表面层包括多个区域，不同区域对应的光信号的出射角度不同，使得不同角度出射的光信号汇聚到一点。

3.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述相邻的两个超表面单元之间的间隔沿着一个或两个维度逐渐增大或逐渐减小。

4.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述相邻的两个超表面单元之间的相对角度沿着一个或两个维度逐渐变化。

5.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述超表面单元的面积沿着一个或两个维度逐渐变化。

6.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述超表面单元的长、宽、高中的一个或多个的尺寸小于或等于所述超表面单元的工作波长。

7.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述相邻的两个超表面单元之间具有不同的高度。

8.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述超表面层包括至少两层折射率不同的材料。

9.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述光学叠加器还包括透明导电层，所述超表面层设置在所述透明导电层上，所述透明导电层用于控制所述超表面层上光信号的反射角度。

10.如权利要求1-2任一所述的光学叠加器，其特征在于，所述超表面层上面覆盖一层折射率调控层，所述折射率调控层用于调节所述超表面层的折射率，从而控制所述超表面层上光信号的反射角度。

11.一种增强现实AR设备，其特征在于，所述AR设备包括如权利要求1-10任一所述的光学叠加器、至少一个投影光机和固定装置，所述固定装置用于固定所述光学叠加器和所述至少一个投影光机，所述光学叠加器用于对所述至少一个投影光机产生的窄线宽波段的光信号进行反射，对宽线宽波段的光信号进行透射，所述窄线宽波段的光信号包括至少三种波长。

12.一种增加现实AR设备，其特征在于，所述AR设备包括如权利要求1-10任一所述的光学叠加器和至少一个投影光机，所述光学叠加器用于对所述至少一个投影光机产生的窄线宽波段的光信号进行反射，对宽线宽波段的光信号进行透射，所述窄线宽波段的光信号包括至少三种波长。