[实用新型]增强现实设备

说明书

本实用新型提供了一种增强现实设备，包括：设备主体、光机、光波导结构，光波导结构包括叠加设置的第一层波导、第二层波导；第一层波导包括：第一耦入、耦出区域；第二层波导包括：第二耦入、耦出区域；第一耦入区域用于将光机发出的图像光束耦入第一层波导；第一耦出区域用于将第一层波导中传输的图像光束从第一层波导中耦出；第二耦入区域用于将第一耦出区域耦出的图像光束耦入第二层波导；第二耦出区域用于将第二层波导中传输的图像光束从第二层波导中耦出以进入人眼；第一层波导通过反射约束图像光束朝向第一方向传播。本实用新型通过叠加的两层波导、且第一层波导通过反射约束光束传播的设计，减小了扩瞳区域的面积，进而可减小波导的尺寸。

技术领域

本实用新型涉及AR技术领域，尤其涉及一种增强现实设备。

背景技术

增强现实(AR)是一种将真实世界和虚拟信息相融合的技术，AR显示系统通常包括微型投影仪和光学显示屏，微型投影仪为AR显示系统提供虚拟内容，该虚拟内容通过光学显示屏投射到人眼中，光学显示屏通常是透明的光学部件，这样可以使得用户可以透过光学显示屏同时看到真实世界。

光波导是光学显示屏的一种实现路径。当传输介质折射率大于周围介质且在波导中的入射角大于全反射临界角时，光即可在波导内无泄漏地传输，发生全反射。来自投影仪的虚拟内容的光束被耦合进入波导后，光束就能在波导内继续无损地传播以传输虚拟内容，直到被后续光学结构耦出。目前市面上光波导通常被分为几何阵列波导和衍射光波导，其中衍射光波导又分为体全息波导和表面浮雕光栅波导，衍射光波导的本质都是通过光栅衍射将入射光束耦入到波导中，表面浮雕光栅波导以其极高的设计自由度和由纳米压印加工带来的可量产性，在众多方案中具有明显的优势。

一般来说，衍射光波导通常包括耦入、扩瞳和耦出三部分，在采用侧上投波导架构时，传统一维光栅架构的示意图如图1，为了避免图像缺失，尤其是视场角(FOV)较大时，扩瞳区域面积较大，导致所需波导尺寸也较大。而且，为了满足用户佩戴的需求以及增强现实设备的尺寸标准，波导尺寸不可能无限制增大，这就导致尤其在FOV较大时，势必会超出波导外形范围，影响增强现实设备外形设计。

实用新型内容

本实用新型提供一种增强现实设备，以解决现有技术中波导扩瞳光栅面积太大、影响增强现实设备外形设计的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

本实用新型提供一种增强现实设备，其包括：

设备主体；

光机，所述光机被设置于所述设备主体，用于投射图像光束；以及

光波导结构，所述光波导结构被设置于所述设备主体，且包括：

第一层波导、第二层波导；

所述第一层波导与所述第二层波导叠加设置；

所述第一层波导包括：第一耦入区域、第一耦出区域；所述第一耦入区域用于将光机发出的图像光束耦入所述第一层波导；所述第一耦出区域用于将所述第一层波导中传输的图像光束从所述第一层波导中耦出；

所述第二层波导包括：第二耦入区域、第二耦出区域；所述第二耦入区域的位置与所述第一耦出区域的位置相对应，以将所述第一耦出区域耦出的图像光束耦入所述第二层波导；所述第二耦出区域用于将所述第二层波导中传输的图像光束从所述第二层波导中耦出以进入人眼；

其中，所述第一层波导通过反射的方式约束所述图像光束朝向第一方向传播；所述第一方向为从所述第一耦入区域到所述第一耦出区域的方向，所述反射包括在所述第一层波导的与所述第一方向平行的四个表面上的反射。

较佳地，所述第一波导包括至少一个条状波导；所述四个表面包括相互平行的第一表面和第二表面，以及相互平行的第三表面和第四表面；