一种衍射光波导及增强现实显示设备的制作方法

专利2025-04-17  9


本申请涉及增强现实领域,尤其涉及一种衍射光波导及增强现实显示设备。


背景技术:

1、光波导显示技术是增强现实领域最具挑战性、最复杂的难题之一,因其轻薄和外界光线的高穿透性而被认为是消费级ar眼镜的必选光学方案。

2、在增强现实显示系统中,波导基底内传播的光线经衍射耦出光学元件的衍射作用,由于衍射作用会同时存在反射级次和透射级次,衍射耦出光学元件设置于靠近人眼一侧的表面,透射级次作有效耦出级次进入人眼,反射级次则会从背离人眼一侧的表面耦出,导致部分光线泄漏,使得外界也可以看到光波导使用者所观看的内容,既影响了美观,也会造成用户隐私泄漏。


技术实现思路

1、本申请旨在缓解衍射光波导中光线泄露,造成用户隐私泄漏的问题。

2、基于此,本申请提供了一种衍射光波导,包括:依次设置的第一光学组件、波导基底和第二光学组件,所述波导基底上设置有衍射耦出光学元件,所述衍射耦出光学元件用于将虚拟内容的光线从所述波导基底耦出;其中,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第一光学组件后泄露,现实世界的光线依次经过所述第一光学组件、所述波导基底和所述第二光学组件后进入人眼,所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度不为零,且所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度之和适配于人眼正常成像。

3、可选地,所述波导基底上设置有耦入光学元件,所述耦入光学元件用于将虚拟内容的光线耦入所述波导基底,所述第二光学组件包括第一光学区域和第二光学区域,虚拟内容的光线经过所述第一光学区域后入射到所述耦入光学元件,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第二光学区域后进入人眼;所述第一光学组件与所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度之和适配于人眼正常成像,所述第二光学组件的第一光学区域和第二光学区域的屈光度之和适配于人眼正常成像。

4、可选地,所述耦入光学元件包括几何耦入光学元件或者衍射耦入光学元件;所述波导基底上设置有转折光学元件,所述转折光学元件用于所述耦入光学元件耦入所述波导基底的光学偏转传输至所述衍射耦出光学元件。

5、可选地,所述第一光学组件的屈光度为负,所述第二光学组件的第一光学区域的屈光度为负,所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度为正。

6、可选地,所述第一光学组件为凹透镜,所述第二光学组件的第一光学区域为凹透镜,所述第二光学组件的第二光学区域为凸透镜。

7、可选地,所述第一光学组件为的屈光度为正,所述第二光学组件的第一光学区域的屈光度为正,所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度为负。

8、可选地,所述第一光学组件为凸透镜,所述第二光学组件的第一光学区域为凸透镜,所述第二光学组件的第二光学区域为凹透镜。

9、本申请还提供了一种增强现实显示设备,所述增强现实显示设备包括光机组件以及如上所述的衍射光波导,其中,所述光机组件用于发射虚拟内容的光线。

10、可选地,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第二光学组件后在人眼成像;所述光机组件的期望焦距与所述第二光学组件的实际焦距的配合与所述光机组件的参考焦距一致,其中,所述参考焦距为所述增强现实显示设备未包括所述第一光学组件与所述第二光学组件时虚拟内容的光线在人眼成像时光机组件的焦距,所述期望焦距为所述增强现实显示设备包括所述第一光学组件与所述第二光学组件时虚拟内容的光线在人眼成像时光机组件的焦距。

11、可选地,所述波导基底上设置有耦入光学元件,其中,所述第二光学组件未覆盖所述耦入光学元件;或者,所述第二光学组件包括第一光学区域和第二光学区域,虚拟内容的光线经过所述第一光学区域后入射到所述耦入光学元件,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第二光学区域后在人眼成像,所述第二光学组件的实际焦距为所述第一光学区域与所述第二光学区域的配合焦距。

12、本申请提供的衍射光波导及增强现实显示设备,通过依次设置第一光学组件、波导基底和第二光学组件,虚拟内容的光线即设备的显示内容从波导基底耦出后经过第一光学组件才泄露到外界,此时由于第一光学组件的屈光度不为零,则泄露的光线传输角度发生改变,无法清晰成像,使得外界看不清设备的显示画面。同时,现实世界的光线依次经过第一光学组件、所述波导基底和所述第二光学组件后进入人眼,配置第一光学组件与第二光学组件的屈光度之和适配于人眼正常成像,不影响人眼对现实世界的正常观看。从而有效缓解了衍射光波导中光线泄露,造成用户隐私泄漏的问题。



技术特征:

1.一种衍射光波导,包括:依次设置的第一光学组件、波导基底和第二光学组件,所述波导基底上设置有衍射耦出光学元件,所述衍射耦出光学元件用于将虚拟内容的光线从所述波导基底耦出;其中,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第一光学组件后泄露,现实世界的光线依次经过所述第一光学组件、所述波导基底和所述第二光学组件后进入人眼,所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度不为零,且所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度之和适配于人眼正常成像。

2.根据权利要求1所述的衍射光波导,其特征在于,所述波导基底上设置有耦入光学元件,所述耦入光学元件用于将虚拟内容的光线耦入所述波导基底,所述第二光学组件包括第一光学区域和第二光学区域,虚拟内容的光线经过所述第一光学区域后入射到所述耦入光学元件,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第二光学区域后进入人眼;所述第一光学组件与所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度之和适配于人眼正常成像,所述第二光学组件的第一光学区域和第二光学区域的屈光度之和适配于人眼正常成像。

3.根据权利要求2所述的衍射光波导,其特征在于,所述耦入光学元件包括几何耦入光学元件或者衍射耦入光学元件;所述波导基底上设置有转折光学元件,所述转折光学元件用于所述耦入光学元件耦入所述波导基底的光学偏转传输至所述衍射耦出光学元件。

4.根据权利要求2所述的衍射光波导,其特征在于,所述第一光学组件的屈光度为负,所述第二光学组件的第一光学区域的屈光度为负,所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度为正。

5.根据权利要求4所述的衍射光波导,其特征在于,所述第一光学组件为凹透镜,所述第二光学组件的第一光学区域为凹透镜,所述第二光学组件的第二光学区域为凸透镜。

6.根据权利要求2所述的衍射光波导,其特征在于,所述第一光学组件为的屈光度为正,所述第二光学组件的第一光学区域的屈光度为正,所述第二光学组件的第二光学区域的屈光度为负。

7.根据权利要求6所述的衍射光波导,其特征在于,所述第一光学组件为凸透镜,所述第二光学组件的第一光学区域为凸透镜,所述第二光学组件的第二光学区域为凹透镜。

8.一种增强现实显示设备,其特征在于,所述增强现实显示设备包括光机组件以及如权利要求1所述的衍射光波导;其中,所述光机组件用于发射虚拟内容的光线。

9.根据权利要求8所述的增强现实显示设备,其特征在于,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第二光学组件后在人眼成像;所述光机组件的期望焦距与所述第二光学组件的实际焦距的配合与所述光机组件的参考焦距一致,其中,所述参考焦距为所述增强现实显示设备未包括所述第一光学组件与所述第二光学组件时虚拟内容的光线在人眼成像时光机组件的焦距,所述期望焦距为所述增强现实显示设备包括所述第一光学组件与所述第二光学组件时虚拟内容的光线在人眼成像时光机组件的焦距。

10.根据权利要求9所述的增强现实显示设备,其特征在于,所述波导基底上设置有耦入光学元件,其中,


技术总结
本申请实施例公开了一种衍射光波导及增强现实显示设备,该衍射光波导包括:依次设置的第一光学组件、波导基底和第二光学组件,所述波导基底上设置有衍射耦出光学元件,所述衍射耦出光学元件用于将虚拟内容的光线从所述波导基底耦出;其中,虚拟内容的光线从所述波导基底耦出后经过所述第一光学组件后泄露,现实世界的光线依次经过所述第一光学组件、所述波导基底和所述第二光学组件后进入人眼,所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度不为零,且所述第一光学组件与所述第二光学组件的屈光度之和适配于人眼正常成像。本申请提供的技术方案能有效缓解漏光问题,保护用户隐私不被泄露。

技术研发人员:蒋楚豪,黄鹏,胡雪蕾,张雅琴
受保护的技术使用者:上海鲲游科技有限公司
技术研发日:20231122
技术公布日:2024/6/26
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