CN110146954A - 一种现实增强光波导器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种现实增强光波导器件。光波导器件包括：第一反射表面、多个第二反射表面和基板；所述第一反射表面嵌入在所述基板的一端的内部，所述第一反射表面与所述基板的下表面的夹角为α；所述第一反射表面用于将垂直于所述基板的入射光束耦合进所述基板；多个所述第二反射表面沿所述基板的纵向以第一设定间距相互平行的嵌入在所述基板的另一端的内部；多个所述第二反射表面在所述基板的横向上相互错开第二设定间距；所述第二反射表面与所述基板的下表面的夹角为π‑α；多个所述第二反射表面用于将所述基板中的光束分前后多层分别耦合出所述基板，输出至人眼中。本发明的现实增强光波导器件增加了观察者的视角，并保证了结构的紧凑性。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件领域，特别涉及一种现实增强光波导器件。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，简称AR)，增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息，声音，味道，触觉等)，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到包括虚拟信息的真实世界。
然而传统的AR显示技术都存在视角小、紧凑性不够的致命缺点，特别是随着系统的期望视角的增加，传统的AR显示的光学模块将变得更大、更笨重，并且这个缺陷即便是降低对图像的质量要求也无法得到解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种现实增强光波导器件，以增加现实增强光波导的视角，并使现实增强光波导器件结构更加紧凑。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种现实增强光波导器件，所述光波导器件包括：第一反射表面、多个第二反射表面和基板；
所述第一反射表面嵌入在所述基板的一端的内部，所述第一反射表面与所述基板的下表面的夹角为α；所述第一反射表面用于将垂直于所述基板的入射光束耦合进所述基板；
多个所述第二反射表面沿所述基板的纵向以第一设定间距相互平行的嵌入在所述基板的另一端的内部；多个所述第二反射表面在所述基板的横向上相互错开第二设定间距；所述第二反射表面与所述基板的下表面的夹角为π-α；多个所述第二反射表面用于将所述基板中的光束分前后多层分别耦合出所述基板，输出至人眼中。
可选的，所述第一反射表面为棱镜的一个斜面，所述斜面上镀有反射层。
可选的，所述棱镜为耦合棱镜或直角棱镜。
可选的，所述第一反射表面为选择性反射表面，照射到所述第一反射表面下方的光束发生全反射，照射到所述第一反射表面上方的光束发生选择性透射。
可选的，所述第一反射表面发生全反射的范围与所述入射光束的入射角度相关。
可选的，多个所述第二反射表面的形状一致、面积相等。
可选的，所述第二反射表面为全反射表面。
可选的，所述第二设定间距等于所述第二反射表面的底边的长度。
可选的，所述第二反射表面的数量设置为两个。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种现实增强光波导器件。所述光波导器件包括第一反射表面、多个第二反射表面和基板；多个所述第二反射表面将基板中的光束分前后多层分别耦合出基板，增加了观察者的视角，而且多个所述第二反射表面前后、左右错开平行设置，有效克服了光路相互干扰或重叠的技术问题，提高了图像的清晰度和一致性，并保证了结构的紧凑性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种现实增强光波导器件的结构图；
图2为本发明提供的一种现实增强光波导器件的光波导过程图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种现实增强光波导器件，以增加现实增强光波导的视角，并使现实增强光波导器件结构更加紧凑。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步详细的说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种现实增强光波导器件的实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种现实增强光波导器件，所述光波导器件包括：第一反射表面1、多个第二反射表面2和基板3；所述第一反射表面1嵌入在所述基板3的一端的内部，所述第一反射表面1与所述基板3的下表面的夹角为α；所述第一反射表面1用于将垂直于所述基板3的入射光束耦合进所述基板3；多个所述第二反射表面2沿所述基板3的纵向以第一设定间距相互平行的嵌入在所述基板3的另一端的内部；多个所述第二反射表面2在所述基板3的横向上相互错开第二设定间距；所述第二反射表面2与所述基板3的下表面的夹角为π-α；多个所述第二反射表面2用于将所述基板3中的光束分前后多层分别耦合出所述基板3，输出至人眼中。
实施例2
本发明实施例2提供一种现实增强光波导器件的一个优选的实施方式，但不限于本发明实施例2提供的实施方式。
所述第一反射表面1为棱镜的一个斜面，所述斜面上镀有反射层。所述棱镜为耦合棱镜或直角棱镜，可将入射光束耦合到基板中。所述第一反射表面1为选择性反射表面，照射到所述第一反射表面1下方的光束发生全反射，照射到所述第一反射表面1上方的光束发生选择性透射。所述第一反射表面1发生全反射的范围与所述入射光束的入射角度相关。具体的，如图2所示，当入射角度β减小时，发生全反射的范围减小，当入射角度β增加时，发生全反射的范围增加。所述第一反射表面1的底边与所述基板3的纵向轴线垂直，所述第一反射表面1嵌入所述基板时，将所述棱镜嵌入所述基板，并通过调整棱镜，调整所述第一反射面1的角度。
多个所述第二反射表面2的形状一致、面积相等。所述第二反射表面2为全反射表面。所述第二反射表面2的数量可设置为两个，但不限于两个。所述第二设定间距(相邻两个第二反射表面的中心的距离)等于所述第二反射表面2的底边的长度。具体的，所述第二反射表面2的底边与所述基板3的纵向轴线垂直，所述第二反射表面2为棱镜的一个斜面，嵌入所述基板时，将棱镜嵌入所述基板，并通过调整棱镜的倾斜角度调整所述第二反射面2的角度。
如图2所示，光束在本发明提供的现实增强光波导器件的光波导过程为：当所述第二反射表面2的数量为两个时，所述第一反射表面1将垂直于所述基板3的入射光束耦合进所述基板3，光束在所述基板中通过全反射的方式传输，当基板中前层的光束A遇到右侧的第二反射表面2时，被耦合出基板3，当基板中后层的光束B遇到左侧的第二反射表面2时，被耦合出基板3，这样使观察者的视角变为两个所述第二反射表面2耦合出光的范围之和，使得视角增加一倍，本发明通过设置多个第二反射表面2，可以实现视角的多倍增加。
本发明提供的现实增强光波导器件不仅解决了传统光波导受制于视角小的缺点，而且克服了现有的采用两个或多个平行的选择性透射表面的叠加来将光耦合出基板的解决方案，带来的制造工艺要求高，制作成本过高的缺点，本发明采用多个第二反射表面将光分层耦合出基板的方案，增加了视角，并使制造更加容易、制造成本更低。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (9)
1.一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述光波导器件包括：第一反射表面、多个第二反射表面和基板；
所述第一反射表面嵌入在所述基板的一端的内部，所述第一反射表面与所述基板的下表面的夹角为α；所述第一反射表面用于将垂直于所述基板的入射光束耦合进所述基板；
多个所述第二反射表面沿所述基板的纵向以第一设定间距相互平行的嵌入在所述基板的另一端的内部；多个所述第二反射表面在所述基板的横向上相互错开第二设定间距；所述第二反射表面与所述基板的下表面的夹角为π-α；多个所述第二反射表面用于将所述基板中的光束分前后多层分别耦合出所述基板，输出至人眼中。
2.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第一反射表面为棱镜的一个斜面，所述斜面上镀有反射层。
3.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述棱镜为耦合棱镜或直角棱镜。
4.根据权利要求1或2任一项所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第一反射表面为选择性反射表面，照射到所述第一反射表面下方的光束发生全反射，照射到所述第一反射表面上方的光束发生选择性透射。
5.根据权利要求4所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第一反射表面发生全反射的范围与所述入射光束的入射角度相关。
6.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，多个所述第二反射表面的形状一致、面积相等。
7.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第二反射表面为全反射表面。
8.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第二设定间距等于所述第二反射表面的底边的长度。
9.根据权利要求1所述的一种现实增强光波导器件，其特征在于，所述第二反射表面的数量设置为两个。
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Cited By (1)
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