[实用新型]用于非正常视力的衍射光波导及头戴显示设备

说明书

本实用新型提供了一种用于非正常视力的衍射光波导及头戴显示设备，所述衍射光波导的耦出区域包括曲面，所述曲面位于衍射光波导的光栅面或无光栅面，所述曲面的边缘厚度根据屈光度和透镜曲率确定。上述衍射光波导及头戴显示设备采用曲面光波导的方式矫正非正常视力用户纵轴屈光不正的问题，不影响成像质量。

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，更为具体地，涉及一种用于非正常视力的衍射光波导及头戴显示设备。

背景技术

当前基于衍射光波导的AR头戴设备会采用单片、双片或三片的衍射光波导形式来传输耦入光波导的光线，其主要有两种形式，即表面浮雕光栅和体全息光栅，但都会基于衍射的基本原理，而衍射主要有两种，即透射衍射与反射衍射，光栅也可以按照这种方法分为透射光栅和反射光栅。

现在的衍射光栅光波导的出瞳距(Eye relief)和虚像距是固定的，都是针对正常人眼视力(理想人眼视力)设计，并不能适用于非正常视力用户(近视眼、远视眼)。在目前的技术方案中，都是通过在光波导的一侧或者两侧附加具有一定光焦度的透镜，对光波导中传输的光线和外界光线分别校正，以满足非正常视力用户的需求。但是这些镜片通常需要定制，并且在光波导的两侧各需要一块透镜，这样不仅会增加系统的尺寸厚度，而且价格非常昂贵。这些透镜不仅会增加系统的尺寸，并且会增大加工难度。同时这些镜片通常需要专门定制，成本很高。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种解决非正常视力用户在观看视觉中真实世界场景纵轴方向的屈光不正问题的用于非正常视力的衍射光波导及头戴显示设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于非正常视力的衍射光波导，所述衍射光波导的耦出区域包括曲面，所述曲面位于衍射光波导的光栅面或无光栅面，所述曲面的边缘厚度根据屈光度和透镜曲率确定。

优选地，所述曲面根据屈光度不同设置为凹面或凸面。

进一步，优选地，所述屈光度在±1D至±10D范围内。

优选地，所述衍射光波导包括玻璃基底和衍射光栅，所述衍射光栅为反射光栅或透射光栅。

优选地，所述衍射光波导包括玻璃基底和衍射光栅，所述衍射光栅为反射光栅，玻璃基底位于衍射光栅下面，对应近视眼，远离人眼的玻璃基底的光栅面为所述曲面，所述曲面为凹面；对应远视眼，靠近人眼的玻璃基底的无光栅面为所述曲面，所述曲面为凸面。

优选地，所述衍射光波导包括玻璃基底和衍射光栅，所述衍射光栅为透射光栅，玻璃基底位于衍射光栅上面，对应近视眼，远离人眼的玻璃基底的无光栅面为所述曲面，所述曲面为凹面；对应远视眼，靠近人眼的玻璃基底的光栅面为所述曲面，所述曲面为凸面。

优选地，所述衍射光波导曲面的边缘厚度通过结构外形参数、光焦度、曲率确定

其中，为光焦度，表示为以米为单位的焦距的倒数：时，屈折是会聚性的，时，屈折是发散性的；r₂为衍射光波导的曲面的曲率半径；r₁为衍射光波导的相对于曲面的另一面的曲率半径；h₀为的衍射光波导的中心厚度；n₁为空气折射率；n₂为衍射光波导的折射率；l和w分别为衍射光波导的长和宽，h为衍射光波导的曲面的边缘厚度。

为了实现上述目的，本实用新型还提供一种头戴显示设备，其特征在于，包括上述衍射光波导。

优选地，包括一片或多片衍射光波导，所述衍射光波导单片成像、双片成像或多片成像，所述衍射光波导为表面浮雕光栅或体全息光栅，所述衍射光波导包括玻璃基底和衍射光栅，所述衍射光栅为反射光栅或透射光栅。

优选地，包括多片衍射光波导，远离人眼的位于耦出区域的衍射光波导的光栅面或无光栅面为所述曲面。