CN117008332A - 一种消鬼像防漏光的ar眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消鬼像防漏光的AR眼镜，包括镜框、光学显示单元和镜腿，其中：光学显示单元，安装于镜框上并与人眼对应，包括波导和光机；镜腿，包括腿部支架和镜腿调节机构，镜腿调节机构分别与镜框和腿部支架连接，并用于调节镜框与腿部支架之间的夹角等于第三夹角，第三夹角为波导与Y方向的夹角；当光机和波导之间的夹角为第一夹角时或第二夹角时，通过调节第三夹角实现消鬼像防漏光，第一夹角为光机的中心轴线垂直于XZ面时与Y方向的夹角，第二夹角为光机的中心轴线垂直于YZ面时与X方向的夹角。该装置可实现消鬼像防漏光功能，且不会降低耦出虚拟内容的亮度或者光波导的透明度，提高了AR眼镜的图像对比度并保护了用户的使用安全。

Description

一种消鬼像防漏光的AR眼镜

技术领域

本发明属于AR眼镜技术领域，具体涉及一种消鬼像防漏光的AR眼镜。

背景技术

可穿戴设备AR眼镜由微光机引擎以及波导构成，能够为用户提供虚拟内容，包括文字、图像以及视频等，同时由于波导具有极高的透视性，其也能够让用户查看真实世界的场景，且虚拟内容和真实世界的场景能够进行融合与交互，以满足用户的娱乐、消费、教育、社交以及工业生产等各领域的应用。

当前AR眼镜中，微光机引擎主要包括Micro-LEDs、LCOS、DLP、LBS这四大类，其能够提供高亮度、高均匀性、高成像质量的虚拟内容，波导则以衍射光波导为主，其由透过率极高的高折晶圆(n>1.7)以及晶圆上的衍射光学元件构成，能够对微光机提供的虚拟内容进行扩展并将虚拟内容从波导中耦出并耦入人眼中，在此过程中，由于微光机引擎与波导为远心结构，微光机引擎的出射光束与波导之间存在反射，反射光束返回到微光机中，经微光机引擎的屏反射后再次进入光波导中，会产生鬼像(第二图像B)，降低原来图像的对比图，从而导致虚拟内容成像质量的降低，如图1所示。其次，由于衍射光波导中耦出区域使用的为衍射光学元件，特别是能够使用纳米压印技术进行大批量复制的表面浮雕光栅，如二元光栅、倾斜光栅、闪耀光栅等，此类光栅存在透射级次的同时，也会存在反射级次，其在将虚拟内容从波导耦出并耦入到人眼中的同时(第一图像A)，也会将虚拟内容从波导中耦出并耦入外界环境中，即漏光(第三图像C)，极大地降低了AR眼镜社交的私密性，威胁到了个人的隐私安全，如图2所示。

因此，一方面需要消除微光机引擎和光波导之间的反射引起的鬼像，以提高AR眼镜的成像质量；另一方面，需要避免漏光现象，以提高AR眼镜的社交私密性，保护用户在使用AR眼镜时候的隐私安全。

当前，为了消除AR眼镜中，微光机引擎和光波导之间反射引起的鬼像，公开号为AU2022202338A1的专利在微光机引擎和光波导之间使用了一个圆偏振器件，其由一个线偏振器件和一个四分之一波片构成，通过将微光机引擎出射的光束变为圆偏光，如左圆偏光，以进入光波导中，光波导表面反射后，反射光束将会变为另外一种偏振光，如右圆偏光，再次遇到圆偏振器后，由于其偏振方向与所使用的圆偏振器件相反，因此无法通过圆偏振器件进入到微光机引擎中，从而消除了鬼像，但在微光机引擎与光波导之间使用圆偏振器件，会将微光机引擎出射的非偏振光束，如DLP或者Micro-LEDs微光机引擎出射的光束，亮度降低一半甚至更多，最终导致AR眼镜耦入到人眼中的虚拟图像的光亮度大幅降低；此外，为了解决光波导中的漏光问题，公开号CN115903240A的专利中提出一种减少漏光的衍射光波导显示装置，通过在波导耦出区域的异侧使用消光膜以吸收掉部分外漏的光线，减弱了漏光现象，但同时也会降低波导的透明度，一定程度影响了用户观察真实世界的场景；公告号为US09625717B2的专利中在光波导的耦出区域使用了高-低折射率的交替光栅层，此类结构能够增强进入人眼的反射级次效率(R+1)且降低漏光的透射级次(T+1)，但此类交替光栅层结构难以在工艺上实现，大大增加生产成本和周期。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种消鬼像防漏光的AR眼镜，有效地实现消鬼像防漏光功能，且不会降低耦出的虚拟内容的亮度或者光波导的透明度，提高了AR眼镜的图像对比度并保护了用户的使用安全。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种消鬼像防漏光的AR眼镜，包括镜框、光学显示单元和镜腿，其中：

光学显示单元，安装于镜框上并与人眼对应，包括波导和光机，光机的出射光线经波导全反射后耦入人眼；

镜腿，包括腿部支架和镜腿调节机构，镜腿调节机构分别与镜框和腿部支架连接，并用于调节镜框与腿部支架之间的夹角，镜框与腿部支架之间的夹角等于第三夹角θ₃，第三夹角θ₃为波导与Y方向的夹角，且θ₃≥N2*Y_FOV；

当光机和波导之间的夹角为第一夹角θ₁时或当光机和波导之间的夹角为第二夹角θ₂时，通过调节第三夹角θ₃实现消鬼像防漏光，第一夹角θ₁为光机的中心轴线垂直于XZ面时与Y方向的夹角，且θ₁≥M*X_FOV，第二夹角θ₂为光机的中心轴线垂直于YZ面时与X方向的夹角，且θ₂≥N1*Y_FOV；

其中，X_FOV为光机的X方向视场角，Y_FOV为光机的Y方向视场角，X方向为人体左右方向，Y方向为人体上下方向，Z方向为人体前后方向，0.3≤M≤0.7，0.3≤N1≤0.7，0.3≤N2≤0.7。

优选地，镜腿调节机构包括第一安装座、棘齿座和棘齿片，第一安装座与镜框固定连接，棘齿座与腿部支架固定连接，棘齿座上设有多个棘齿，棘齿片与第一安装座固定连接，并与腿部支架转动连接，棘齿片与棘齿座上的棘齿配合实现不同角度的转动调节。

优选地，光机的出射光线包括第一光线、第二光线和第三光线，第一光线为光机的X方向视场角的-M*X_FOV光线，第二光线为光机的X方向中心视场角的光线，第三光线为光机的X方向视场角的M*X_FOV光线，则在第一夹角θ₁下，第一光线、第二光线和第三光线的反射光线依次对应为第四光线、第五光线、第六光线。

优选地，光机的出射光线包括第九光线、第十光线和第十一光线，第九光线为光机的Y方向视场角的-N1*Y_FOV光线，第十光线为光机的Y方向中心视场角的光线，第十一光线为光机的Y方向视场角的N1*Y_FOV光线，则在第二夹角θ₂下，第九光线、第十光线和第十一光线的反射光线依次对应为第十二光线、第十三光线、第十四光线。

优选地，在第三夹角θ₃下，光机的出射光线还包括第七光线，则记第七光线的反射光线为第八光线，第八光线为向-Y方向偏转后的漏光光线。

优选地，光学显示单元还包括均贴附于波导上的第一衍射元件和第二衍射元件，光机的出射光线由第一衍射元件耦入波导进行全反射后由第二衍射元件耦出至人眼。

优选地，第一衍射元件为耦入光栅，耦入光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅或二维表面浮雕光栅，第二衍射元件为耦出光栅，耦出光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅。

优选地，消鬼像防漏光的AR眼镜还包括位于镜框中部的鼻托。

优选地，鼻托为记忆合金鼻托。

优选地，波导与人眼的距离为15mm～25mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提出的消鬼像防漏光AR眼镜结构，通过让光机的中心轴线与波导的法线成一定的夹角(如夹角θ₁或θ₂)，之后将光机与波导作为一个整体，使其与XY面成一定的夹角(如夹角θ₃)，前者可以避免光机与波导之间的反射光返回至光机屏，从而消除光机与波导之间的反射光引起的鬼像，后者能够将漏出的光线向下方偏折(如Y方向)，从而避免用户在使用AR眼镜时环境中的其他人观察到用户所观看的内容，能够在不降低眼镜的透光度或者在不增加波导工艺难度的情况下，有效地实现AR眼镜的鬼像消除和防止漏光，且不会降低耦出的虚拟内容的亮度或者光波导的透明度，提高了AR眼镜的图像对比度并保护了用户的使用安全。

附图说明

图1为现有技术AR眼镜的鬼像产生原理图；

图2为现有技术AR眼镜的漏光产生原理图；

图3为本发明实施例1的AR眼镜鬼像消除原理图；

图4为本发明实施例1的AR眼镜漏光消除原理图；

图5为本发明实施例1的AR眼镜的俯视图；

图6为本发明实施例1的AR眼镜的主视图；

图7为本发明实施例1的AR眼镜的左视图；

图8为本发明实施例1的镜框和光学显示单元的组装状态主视图；

图9为本发明实施例1的镜框和光学显示单元的组装状态俯视图；

图10为本发明实施例1的镜框和光学显示单元的组装状态左视图；

图11为本发明实施例1的左侧镜腿的右视图；

图12为本发明实施例1的局部放大图I；

图13为本发明实施例2的AR眼镜鬼像消除原理图；

图14为本发明实施例2的AR眼镜的俯视图；

图15为本发明实施例2的AR眼镜的主视图；

图16为本发明实施例2的AR眼镜的左视图；

图17为本发明实施例2的镜框和光学显示单元的组装状态主视图；

图18为本发明实施例2的镜框和光学显示单元的组装状态俯视图；

图19为本发明实施例2的镜框和光学显示单元的组装状态左视图；

图20为现有技术AR眼镜鬼像产生效果图；

图21为本发明实施例1的AR眼镜鬼像消除效果图；

图22为本发明实施例2的AR眼镜鬼像消除效果图。

附图标记说明：1、镜框；2、光学显示单元；3、镜腿；4、鼻托；21、波导；22、第一衍射元件；23、第二衍射元件；24、光机；241、光机屏；31、第一安装座；32、腿部支架；33、棘齿座；34、棘齿片；A、第一图像；B、第二图像；C、第三图像；a、第一光线；b、第二光线；c、第三光线；d、第四光线；e、第五光线；f、第六光线；g、第七光线；h、第八光线；i、第九光线；j、第十光线；k、第十一光线；x、第十二光线；y、第十三光线；z、第十四光线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语均属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

一种消鬼像防漏光的AR眼镜，包括镜框1、光学显示单元2和镜腿3，其中：

光学显示单元2，安装于镜框1上并与人眼对应，包括波导21和光机24，光机24的出射光线经波导21全反射后耦入人眼；

镜腿3，包括腿部支架32和镜腿调节机构，镜腿调节机构分别与镜框1和腿部支架32连接，并用于调节镜框1与腿部支架32之间的夹角，镜框1与腿部支架32之间的夹角等于第三夹角θ₃，第三夹角θ₃为波导21与Y方向的夹角，且θ₃≥N2*Y_FOV；

当光机24和波导21之间的夹角为第一夹角θ₁时或当光机24和波导21之间的夹角为第二夹角θ₂时，通过调节第三夹角θ₃实现消鬼像防漏光，第一夹角θ₁为光机24的中心轴线垂直于XZ面时与Y方向的夹角，且θ₁≥M*X_FOV，第二夹角θ₂为光机24的中心轴线垂直于YZ面时与X方向的夹角，且θ₂≥N1*Y_FOV；

其中，X_FOV为光机24的X方向视场角，Y_FOV为光机24的Y方向视场角，X方向为人体左右方向，Y方向为人体上下方向，Z方向为人体前后方向，0.3≤M≤0.7，0.3≤N1≤0.7，0.3≤N2≤0.7。

其中，光机24的视场角包含X方向(水平方向)的视场角X_FOV和Y方向(垂直方向)的视场角Y_FOV。波导21具有相对的第一平面和第二平面，如为平板波导。容易理解的是，光学显示单元2与人眼对应，即光学显示单元2可为一个或两个，可对应单眼或双眼。X方向、Y方向、Z方向对应AR眼镜佩戴时的人体方向。

该消鬼像防漏光的AR眼镜，通过让光机的中心轴线与波导的法线成一定的夹角(如夹角θ₁或θ₂)，之后将光机与波导作为一个整体，使其与XY面成一定的夹角(如夹角θ₃)，前者可以避免光机与波导之间的反射光返回至光机的光机屏，从而消除光机与波导之间的反射光引起的鬼像，后者能够将漏出的光线向下方偏折(如Y方向)，从而避免用户在使用AR眼镜时环境中的其他人观察到用户所观看的内容，能够在不降低眼镜的透光度或者在不增加波导工艺难度的情况下，有效地实现AR眼镜的鬼像消除和防止漏光，且不会降低耦出的虚拟内容的亮度或者光波导的透明度，提高了AR眼镜的图像对比度并保护了用户的使用安全。

在一实施例中，镜腿调节机构包括第一安装座31、棘齿座33和棘齿片34，第一安装座31与镜框1固定连接，棘齿座33与腿部支架32固定连接，棘齿座33上设有多个棘齿，棘齿片34与第一安装座31固定连接，并与腿部支架32转动连接，棘齿片34与棘齿座33上的棘齿配合实现不同角度的转动调节。

其中，镜腿调节机构由棘齿片34和棘齿座33组成，当沿X方向旋转镜腿3时，棘齿片34和棘齿座33产生错位角θ₃(光机24与波导21整体与Y方向成夹角)，实现防漏光的功能。而一般人与人之间的距离大于300mm，因此当θ₃≥N*Y_FOV时，第三图像C将会向地面方向耦出，因此用户在使用过程中，无需担心漏光造成的信息泄露问题。需要说明的是，镜腿调节机构还可为现有技术中的其他结构，如阻尼转轴机构等。

在一实施例中，光机24的出射光线包括第一光线a、第二光线b和第三光线c，第一光线a为光机24的X方向视场角的-M*X_FOV光线，第二光线b为光机24的X方向中心视场角的光线，第三光线c为光机24的X方向视场角的M*X_FOV光线，则在第一夹角θ₁下，第一光线a、第二光线b和第三光线c的反射光线依次对应为第四光线d、第五光线e、第六光线f。

在一实施例中，光机24的出射光线包括第九光线i、第十光线j和第十一光线k，第九光线i为光机24的Y方向视场角的-N1*Y_FOV光线，第十光线j为光机24的Y方向中心视场角的光线，第十一光线k为光机24的Y方向视场角的N1*Y_FOV光线，则在第二夹角θ₂下，第九光线i、第十光线j和第十一光线k的反射光线依次对应为第十二光线x、第十三光线y、第十四光线z。

在一实施例中，在第三夹角θ₃下，光机24的出射光线还包括第七光线g，则记第七光线g的反射光线为第八光线h，第八光线h为向-Y方向偏转后的漏光光线。

在一实施例中，光学显示单元2还包括均贴附于波导21上的第一衍射元件22和第二衍射元件23，光机24的出射光线由第一衍射元件22耦入波导21进行全反射后由第二衍射元件23耦出至人眼。光学显示单元2还可为现有技术中的其他结构。

在一实施例中，第一衍射元件22为耦入光栅，耦入光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅或二维表面浮雕光栅，第二衍射元件23为耦出光栅，耦出光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅。

在一实施例中，消鬼像防漏光的AR眼镜还包括位于镜框1中部的鼻托4。

在一实施例中，鼻托4为记忆合金鼻托。容易理解的是，鼻托4还可为现有技术中的其他结构和材料。

在一实施例中，波导21与人眼的距离为15mm～25mm。可以保证用户观看图像的舒适度。

以下通过具体实施例进行详细介绍。

实施例1：

如图3-12、20、21所示，一种消鬼像防漏光的AR眼镜，包括镜框1、光学显示单元2和镜腿3，其中：光学显示单元2，安装于镜框1上并与人眼对应，包括波导21、第一衍射元件22、第二衍射元件23和光机24，光机24的出射光线由第一衍射元件22耦入波导21进行全反射后由第二衍射元件23耦出至人眼；镜腿3包括腿部支架32和镜腿调节机构，镜腿调节机构分别与镜框1和腿部支架32连接，并用于调节镜框1与腿部支架32之间的夹角；当光机24和波导21之间的夹角为第一夹角θ₁时，通过调节第三夹角θ₃实现消鬼像防漏光。

本实施例中消鬼像原理如下：

如图3所示，光机24的中心轴线与波导21的法线之间的夹角记为第一夹角θ₁，光机24的出射光线包含第一光线a、第二光线b和第三光线c，第一光线a为光机24水平方向(X方向)的视场角-M*X_FOV的光线，第二光线b为光机24水平方向中心视场角的光线，第三光线c为光机24水平方向的视场角M*X_FOV的光线，第四光线d、第五光线e、第六光线f分别为光机24在θ₁角度下第一光线a、第二光线b和第三光线c对应的反射光线，为了保证第四光线d、第五光线e、第六光线f与光机屏241无接触，需要保证θ₁≥M*X_FOV，此时耦入人眼仅第一图像A，而反射光线第四光线d、第五光线e、第六光线f无法经过光机屏241反射至第一衍射元件22并通过波导21传输后形成鬼像，从而实现消除鬼像的目的。

本实施例中防漏光原理如下：

如图4所示，光机24的中心轴线与波导21的法线平行，将光机24与波导21看作一个整体，其与Y方向的夹角记为第三夹角θ₃，光机24的出射光线包含第七光线g，第七光线的反射光线为第八光线，第八光线为向-Y方向偏转后的漏光光线，则第二衍射元件23耦入到人眼的第一图像A具有向上(-Y方向)的角度θ₃，第二衍射元件23耦入到远离人眼的第三图像C具有向下(Y方向)的角度θ₃，由于波导21与人眼的距离一般为15mm～25mm，因此不会影响用户观看第一图像A，而一般人与人之间的距离大于300mm，因此当θ₃≥N*Y_FOV时，第三图像C将会向地面方向耦出，因此用户在使用过程中，无需担心漏光造成的信息泄露问题。

为了使AR眼镜中实现消鬼像和防漏光的功能，通过将本实施例所述消鬼像和防漏光方案原理结合起来使用即可。如图10所示，光机24与波导21整体与Y方向成夹角θ₃，且θ₃≥N2*Y_FOV，如图8所示，θ₁≥M*X_FOV，通过控制第一夹角θ₁和第三夹角θ₃，即可实现消鬼像和防漏光的功能。

图7为本实施例消鬼像防漏光的AR眼镜的整机左视图，其包含镜框1、光学显示单元2、镜腿3和鼻托4，其中波导21和光机24组成的前端结构与Y方向夹角等于第三夹角θ₃，θ₃≥N2*Y_FOV，此角度通过图11中的镜腿3来进行调整，具体地，图11为AR眼镜中实现防漏光功能所使用的一种镜腿结构，该镜腿3可实现垂直角度的调节，即可调节光机24与波导21整体与Y方向的角度。镜腿3上设有镜腿调节机构，镜腿调节机构由棘齿片34和棘齿座33组成，当沿X方向旋转镜腿3时，棘齿片34和棘齿座33产生错位角θ₃(光机24与波导21整体与Y方向成夹角)，实现防漏光的功能。图5为本实施例消鬼像防漏光的AR眼镜的整机俯视图，其中，光机21与波导24之间的夹角即为第一夹角θ₁，θ₁≥M*X_FOV。

综上，图20、21为现有技术和实施例1方案的实验结果对比图，实验中使用的光机24的视场角为32°，其中X_FOV＝28°，Y_FOV＝16°。图20为θ₁＝0°，θ₂＝0°时，即图1对应的现有技术，为光机24的中心轴线与波导21的法线平行时，耦入人眼的所需图像(第一图像A)以及鬼像(第二图像B)，所观察到鬼像如图中左上区域部分。图21为θ₁＝M*X_FOV时，M＝0.5，即光机24的中心轴线与波导21的法线夹角为θ₁时，耦入人眼的仅有第一图像A，实现了消鬼像的结果。且由于漏光和鬼像分别在波导的两侧，不在同一示意图中呈现，漏光是将其此部分图像偏折到其他人在与AR眼镜用户面对面交谈时不容易看到的地方，如-Y方向。因此，实施例1方案可以达到防止漏光以及消除鬼像的目的。

实施例2：

如图13-19、20、22所示，一种消鬼像防漏光的AR眼镜，包括镜框1、光学显示单元2和镜腿3，其中：光学显示单元2，安装于镜框1上并与人眼对应，包括波导21、第一衍射元件22、第二衍射元件23和光机24，光机24的出射光线由第一衍射元件22耦入波导21进行全反射后由第二衍射元件23耦出至人眼；镜腿3包括腿部支架32和镜腿调节机构，镜腿调节机构分别与镜框1和腿部支架32连接，并用于调节镜框1与腿部支架32之间的夹角；当光机24和波导21之间的夹角为第二夹角θ₂时，通过调节第三夹角θ₃实现消鬼像防漏光。

本实施例中消鬼像原理如下：

如图13所示，光机24的中心轴线与波导21的法线之间的夹角记为第二夹角θ₂，光机24的出射光线包含第九光线i、第十光线j和第十一光线k，第九光线i为光机24垂直方向(Y方向)的视场角-N1*Y_FOV的光线，第十光线j为光机24垂直方向中心视场角的光线，第十一光线k为光机24垂直方向的视场角N1*Y_FOV的光线，第十二光线x、第十三光线y、第十四光线z分别为光机24在θ₂角度下第九光线i、第十光线j和第十一光线k的反射光线，为了保证第十二光线x、第十三光线y、第十四光线z与光机屏241无接触，需要保证θ₂≥N1*Y_FOV，此时耦入人眼仅第一图像A，而反射光线第十二光线x、第十三光线y、第十四光线z无法经过光机屏241反射至第一衍射元件22并通过波导21传输后形成鬼像，从而实现消除鬼像的目的。

本实施例中防漏光原理同实施例1中的防漏光原理，即如图4所示，在此不再赘述。

为了使AR眼镜中实现消鬼像和防漏光的功能，通过将本实施例所述消鬼像和防漏光方案原理结合起来使用即可。如图19所示，光机24与波导21整体与Y方向成夹角θ₃，且θ₃≥N2*Y_FOV，θ₂≥N1*Y_FOV，通过控制第二夹角θ₂和第三夹角θ₃，即可实现消鬼像和防漏光的功能。

图16为本实施例消鬼像防漏光的AR眼镜的整机左视图，其包含镜框1、光学显示单元2、镜腿3和鼻托4，其中，波导21和光机24组成的前端结构与Y方向夹角即为第三夹角θ₃，θ₃≥N2*Y_FOV，其中，光机24与波导21之间的夹角即为第二夹角θ₂≥N1*Y_FOV。第三夹角θ₃通过图11中的镜腿3来进行调整，具体地，图11为AR眼镜中实现防漏光功能所使用的一种镜腿结构，该镜腿3可实现垂直角度的调节，即可调节光机24与波导21整体与Y方向的角度。镜腿3上设有镜腿调节机构，镜腿调节机构由棘齿片34和棘齿座33组成，当沿X方向旋转镜腿3时，棘齿片34和棘齿座33产生错位角θ₃(光机24与波导21整体与Y方向成夹角)，实现防漏光的功能。

综上，图20、22为现有技术和实施例2方案的实验结果对比图，实验中使用的光机24的视场角为32°，其中X_FOV＝28°，Y_FOV＝16°。图20为θ₁＝0°，θ₂＝0°时，即图1对应的现有技术，为光机24的中心轴线与波导21的法线平行时，耦入人眼的所需图像(第一图像A)以及鬼像(第二图像B)，所观察到鬼像(如图中左上区域部分)。图22为θ₂＝N1*Y_FOV时，N1＝0.5，即光机24的中心轴线与波导21的法线夹角为θ₂时，耦入人眼的同样仅有第一图像A，实现了消鬼像的结果。且由于漏光和鬼像分别在波导的两侧，不在同一示意图中呈现，漏光是将其此部分图像偏折到其他人在与AR眼镜用户面对面交谈时不容易看到的地方，如-Y方向。因此，实施例2方案同样可以达到防止漏光以及消除鬼像的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述消鬼像防漏光的AR眼镜包括镜框(1)、光学显示单元(2)和镜腿(3)，其中：

所述光学显示单元(2)，安装于所述镜框(1)上并与人眼对应，包括波导(21)和光机(24)，所述光机(24)的出射光线经所述波导(21)全反射后耦入人眼；

所述镜腿(3)，包括腿部支架(32)和镜腿调节机构，所述镜腿调节机构分别与所述镜框(1)和腿部支架(32)连接，并用于调节所述镜框(1)与腿部支架(32)之间的夹角，所述镜框(1)与腿部支架(32)之间的夹角等于第三夹角θ₃，所述第三夹角θ₃为所述波导(21)与Y方向的夹角，且θ₃≥N2*Y_FOV；

当所述光机(24)和波导(21)之间的夹角为第一夹角θ₁时或当所述光机(24)和波导(21)之间的夹角为第二夹角θ₂时，通过调节所述第三夹角θ₃实现消鬼像防漏光，所述第一夹角θ₁为所述光机(24)的中心轴线垂直于XZ面时与Y方向的夹角，且θ₁≥M*X_FOV，所述第二夹角θ₂为所述光机(24)的中心轴线垂直于YZ面时与X方向的夹角，且θ₂≥N1*Y_FOV；

其中，X_FOV为所述光机(24)的X方向视场角，Y_FOV为所述光机(24)的Y方向视场角，X方向为人体左右方向，Y方向为人体上下方向，Z方向为人体前后方向，0.3≤M≤0.7，0.3≤N1≤0.7，0.3≤N2≤0.7。

2.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述镜腿调节机构包括第一安装座(31)、棘齿座(33)和棘齿片(34)，所述第一安装座(31)与镜框(1)固定连接，所述棘齿座(33)与腿部支架(32)固定连接，所述棘齿座(33)上设有多个棘齿，所述棘齿片(34)与第一安装座(31)固定连接，并与所述腿部支架(32)转动连接，所述棘齿片(34)与所述棘齿座(33)上的棘齿配合实现不同角度的转动调节。

3.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述光机(24)的出射光线包括第一光线(a)、第二光线(b)和第三光线(c)，所述第一光线(a)为所述光机(24)的X方向视场角的-M*X_FOV光线，所述第二光线(b)为所述光机(24)的X方向中心视场角的光线，所述第三光线(c)为所述光机(24)的X方向视场角的M*X_FOV光线，则在所述第一夹角θ₁下，所述第一光线(a)、第二光线(b)和第三光线(c)的反射光线依次对应为第四光线(d)、第五光线(e)、第六光线(f)。

4.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述光机(24)的出射光线包括第九光线(i)、第十光线(j)和第十一光线(k)，所述第九光线(i)为所述光机(24)的Y方向视场角的-N1*Y_FOV光线，所述第十光线(j)为所述光机(24)的Y方向中心视场角的光线，所述第十一光线(k)为所述光机(24)的Y方向视场角的N1*Y_FOV光线，则在所述第二夹角θ₂下，所述第九光线(i)、第十光线(j)和第十一光线(k)的反射光线依次对应为第十二光线(x)、第十三光线(y)、第十四光线(z)。

5.如权利要求3或4所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：在所述第三夹角θ₃下，所述光机(24)的出射光线还包括第七光线(g)，则记所述第七光线(g)的反射光线为第八光线(h)，所述第八光线(h)为向-Y方向偏转后的漏光光线。

6.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述光学显示单元(2)还包括均贴附于所述波导(21)上的第一衍射元件(22)和第二衍射元件(23)，所述光机(24)的出射光线由所述第一衍射元件(22)耦入所述波导(21)进行全反射后由所述第二衍射元件(23)耦出至人眼。

7.如权利要求6所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述第一衍射元件(22)为耦入光栅，所述耦入光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅或二维表面浮雕光栅，所述第二衍射元件(23)为耦出光栅，所述耦出光栅为一维体全息光栅或一维表面浮雕光栅。

8.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述消鬼像防漏光的AR眼镜还包括位于所述镜框(1)中部的鼻托(4)。

9.如权利要求8所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述鼻托(4)为记忆合金鼻托。

10.如权利要求1所述的消鬼像防漏光的AR眼镜，其特征在于：所述波导(21)与人眼的距离为15mm～25mm。