[发明专利]波导装置和增强现实设备

说明书

本公开是关于一种波导装置和增强现实设备，波导装置包括：波导基底、几何光学输入元件和几何光学输出元件；几何光学输入元件，设置在波导基底的光波输入区域，用于将输入的光波通过几何光学的方式耦合进入波导基底；波导基底，用于将通过几何光学输入元件耦合进入波导基底的光波采用全反射的方式传输至几何光学输出元件，其中，波导基底包括第一基底和第二基底，第一基底的下表面与第二基底的上表面相连接；几何光学输出元件，设置在波导基底的光波输出区域，用于输出传输至几何光学输出元件的光波，其中，几何光学输出元件包括内嵌于第一基底的半透膜阵列，半透膜阵列为平行且倾斜设置的多个半透膜。

技术领域

本公开涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种波导装置和增强现实设备。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术的发展，近眼式显示设备得到快速发展，增强现实的近眼式显示是一种将光场成像在现实空间的技术，并且可以同时兼顾虚拟和现实的操作。利用传统光学光波导元件耦合图像光进入人眼的方式已经被采用，包括使用棱镜、反射镜、半透半反光光波导、全息及衍射光栅。光波导显示系统是利用全反射原理实现光波传输，结合衍射元件，实现光线的定向传导，进而将图像光导向人眼，使用户可以看到投影的图像。

目前，有一种光波导为阵列光波导，其利用多个半透半反膜组成半透膜阵列，进而实现出瞳扩展的穿透式显示，并且具有较大的视场和眼动范围，但是，其半透半反膜的结构特性造成了鬼像与正常像无法分离的鬼像问题，从而严重影响成像质量。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种波导装置和增强现实设备，从而实现阵列光波导结构中鬼像与正常像的分离，避免鬼像问题，提高成像质量。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种波导装置，包括：波导基底、几何光学输入元件和几何光学输出元件；

所述几何光学输入元件，设置在所述波导基底的光波输入区域，用于将输入的光波通过几何光学的方式耦合进入波导基底；

所述波导基底，用于将通过所述几何光学输入元件耦合进入所述波导基底的光波采用全反射的方式传输至所述几何光学输出元件，其中，所述波导基底包括第一基底和第二基底，所述第一基底的下表面与所述第二基底的上表面相连接；

所述几何光学输出元件，设置在所述波导基底的光波输出区域，用于输出传输至所述几何光学输出元件的光波，其中，所述几何光学输出元件包括内嵌于所述第一基底的半透膜阵列，所述半透膜阵列为平行且倾斜设置的多个半透膜。

在一个实施例中，优选地，所述几何光学输入元件内嵌在所述波导基底的第一端，所述几何光学输入元件的反射面与所述第二基底之间的夹角为θ，所述半透膜与所述第一基底之间的夹角也为θ。

在一个实施例中，优选地，所述几何光学输入元件包括表面镀有反光膜的斜面或棱镜。

在一个实施例中，优选地，所述半透膜阵列中的半透膜为等距离设置，任意相邻两个半透膜之间的间距均为预设间距。

在一个实施例中，优选地，所述半透膜阵列中任意相邻两个半透膜的后端与前端之间的水平间距满足以下条件：

a≥D₁tanθ

其中，a表示任意相邻两个半透膜的后端与前端之间的水平间距，D₁表示所述第一基底的厚度，所述θ表示半透膜与所述第一基底之间的夹角。

在一个实施例中，优选地，所述半透膜阵列的起点到所述波导基底的第二端的端面的距离L满足以下条件：

L≤2D₂cot(4θ-90°)

其中，L表示所述半透膜阵列的起点到所述波导基底的第二端的端面，D₂表示所述第二基底的厚度，所述θ表示半透膜与所述第一基底之间的夹角。