CN213365184U

CN213365184U - 增强现实设备

Info

Publication number: CN213365184U
Application number: CN202022364057.3U
Authority: CN
Inventors: 陈杭; 贺天赐; 胡增新
Original assignee: Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd
Current assignee: Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd
Priority date: 2020-10-22
Filing date: 2020-10-22
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2030-10-22

Abstract

一种增强现实设备包括一头戴设备主体和至少一微投影装置。该微投影装置被对应地设置于该头戴设备主体以偏离人眼的正视方向，并且每该微投影装置包括：一显示光机，用于发射图像光；和一投影镜头，其中该投影镜头被对应地设置于该显示光机的发光侧，并且该投影镜头具有沿该人眼的侧视方向延伸的一投射光路，用于将来自该显示光机的该图像光沿着该投影光路直接投射至该人眼中。

Description

增强现实设备

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种增强现实设备。

背景技术

近年来，近眼显示(Near Eye Display,NED)被认为是继电影屏幕、平板显示、电脑显示器显示之后显示领域的又一次革命，引起了广泛关注。随着微型显示芯片技术的发展，近眼显示设备也逐渐向微型化、小体积、轻质量、高亮度方向发展。VR(Virtual Reality，增强现实)眼镜作为一种代表性的近眼显示设备，在佩戴时只能看到3D的虚拟画面，但无法看到真实环境，从而无法实现虚拟世界和真实世界的交互。而近年来发展火热的AR(Augmented Reality，增强现实)近眼显示系统，因其能够将虚拟环境和真实环境进行叠加而备受青睐。

目前，现有的增强现实设备往往是采用透镜内反射原理和半透半反膜来实现光线反射传输，或者采用双层球面罩结构来实现AR投影，从而实现虚拟画面和真实画面的叠加融合。然而，现有的增强现实设备虽然能够解决真实世界与虚拟世界的交互问题，有较好的视觉体验感，但是由于在佩戴时虚拟画面和真实环境在人眼的正前方叠加且存在视差，也就是说，在看到虚拟画面的同时观看真实环境，势必造成真实环境妥协(如亮度降低、细节模糊)，并且还会引起诸如视差或长时间眩晕等问题，因此对于需要长时间佩戴、且需要时刻关注现实环境细节的人群(如巡逻军警等)来说，如果长时间佩戴体积和重量较大的增强现实设备，就容易出现视觉疲劳，影响用户的视觉体验。

实用新型内容

本实用新型的一优势在于提供一增强现实设备，其能够在提供高亮度的虚拟画面的同时，不让虚拟画面干扰真实画面，有效地解决视差问题。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备中的光路简单紧凑，有助于解决现有的增强现实设备存在的体积大、重量重、亮度低且视差严重的问题，便于在诸如军用等领域具有较高的应用价值。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备能够在正常视线的真实环境不受任何干扰的情况下，提供高亮度的虚拟画面。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备能够将AR视野和真实视野分离，避免AR视野干扰用户的正常视野，防止长时间佩戴产生疲劳感。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备能够将虚拟画面和真实环境有效地分离，不干扰用户观察真实环境。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备既能够使用户在眼睛正视前方时利用眼睛余光看到部分虚拟画面，又能够在眼睛正视AR主光路时看到完整清晰的虚拟画面。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备能够在现有眼镜结构的基础上增加AR光机，使得整体结构更小、更轻、更容易长时间佩戴。

本实用新型的另一优势在于提供一增强现实设备，其中，在本实用新型的一实施例中，所述增强现实设备能够采用镀膜反射来传递图像，使得光能损失少，能实现虚拟画面的高亮度传输。

本实用新型的另一优势在于提供一种增强现实设备，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本实用新型成功和有效地提供一解决方案，不只提供一种增强现实设备，同时还增加了所述增强现实设备的实用性和可靠性。

为了实现本实用新型的上述至少一优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一增强现实设备，包括：

一头戴设备主体；和

至少一微投影装置，其中所述微投影装置被对应地设置于所述头戴设备主体以偏离人眼的正视方向，并且每所述微投影装置包括：

一显示光机，用于发射图像光；和

一投影镜头，其中所述投影镜头被对应地设置于所述显示光机的发光侧，并且所述投影镜头具有沿该人眼的侧视方向延伸的一投影光路，用于将来自所述显示光机的该图像光沿着所述投影光路直接投射至该人眼中。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述投影镜头包括一折反棱镜，其中所述折反棱镜具有面向所述显示光机的一入射面、面向前方的一反射面以及面向后方的一出射面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述入射面射入以传播至所述反射面，并在从所述反射面反射之后，再从所述出射面射出以沿着所述投影光路传播。

根据本申请的一实施例，所述投影镜头进一步包括一反射膜，其中所述反射膜被设置于所述折反棱镜的所述反射面，用于在所述反射面处反射该图像光。

根据本申请的一实施例，所述折反棱镜的所述入射面、所述反射面以及所述出射面的面型为非球面或自由曲面。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述投影镜头包括一转折棱镜，其中所述转折棱镜具有面向所述显示光机的一入射面、面向前方的一全反射面以及面向后方的一出射面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述入射面射入以传播至所述全反射面，并在经由所述全反射面的全反射之后，再从所述出射面射出以沿着所述投影光路传播。

根据本申请的一实施例，所述转折棱镜的所述入射面、所述全反射面以及所述出射面的面型为平面。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述投影镜头包括一光学棱镜和一反射元件，其中所述光学棱镜具有面向所述显示光机的一第一光学面、面向后方的一第二光学面以及面向前方的一第三光学面，并且所述反射元件被对应地设置于所述光学棱镜的所述第二光学面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述第一光学面射入以第一次传播至所述第二光学面，并在经由所述第二光学面的全反射以传播至所述第三光学面后，再经由所述反射元件的反射以第二次传播至所述第二光学面，最后从所述第二光学面射出以沿着所述投影光路传播。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述投影镜头包括一共轴透镜组，其中所述共轴透镜组的光轴平行于所述投影光路，并且所述显示光机位于所述共轴透镜组的前侧，使得经由所述显示光机发射的该图像光在穿过所述共轴透镜组之后沿着所述投影光路传播。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述投影镜头进一步包括一透镜组，其中所述透镜组被对应地设置于所述显示光机的所述发光侧，并位于邻近所述显示光机的位置，用于延长所述投影镜头的焦距。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述显示光机为一自发光显示芯片。

根据本申请的一实施例，所述微投影装置的所述显示光机包括一非自发光显示芯片和一照明组件，其中所述照明组件用于为所述非自发光显示芯片提供照明光，并且所述非自发光显示芯片用于将来自所述照明组件的该照明光调整成该图像光以传播至所述投影镜头。

根据本申请的一实施例，所述头戴设备主体包括一眼镜架，其中所述眼镜架包括用于安装一对镜片的镜片安装框体、一鼻托组件以及用于分别连接一对镜腿的两侧部延伸部分，其中所述鼻托组件从所述镜片安装框体向后延伸以被设置在该对镜片的两个内侧，并且两个所述侧部延伸部分从所述镜片安装框体向外延伸以被设置在该对镜片的两个外侧；其中所述微投影装置被设置于所述眼镜架，并且所述微投影装置位于所述镜片安装框体的外侧，用于将图像光从该对镜片的外侧直接投射至用户眼中。

根据本申请的一实施例，所述眼镜架的所述镜片安装框体包括用于对应地安装该对镜片的一对镜框和一中梁，其中所述中梁的两端分别连接两个所述镜框，并且两个所述侧部延伸部分分别从所述中梁的所述两端向外延伸，以形成一有框眼镜，其中所述微投影装置被安装于所述镜框的外侧。

根据本申请的一实施例，所述眼镜架包括该对镜片，并且所述镜片安装框体包括一中梁，其中所述中梁的两端分别直接连接于两个所述镜片，并且两个所述侧部延伸部分分别从所述中梁的所述两端向外延伸，以形成一无框眼镜，其中所述微投影装置被安装于所述侧部延伸部分。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的一实施例的增强现实设备的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的正视光路的原理示意图。

图3示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的斜视光路的原理示意图。

图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的一第一变形实施方式。

图5示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的一第二变形实施方式。

图6示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的一第三变形实施方式。

图7示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的一第四变形实施方式。

图8示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备的一第五变形实施方式。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本实用新型的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

参考附图1至3所示，本实用新型的一实施例提供了一种增强现实设备，其能够在提供高亮度的虚拟画面的同时，不让虚拟画面干扰真实画面，有效地解决视差问题。具体地，所述增强现实设备1可以包括一头戴设备主体和至少一微投影装置20，其中所述微投影装置20被对应地设置于所述头戴设备主体以偏离人眼的正视方向，并且每所述微投影装置20包括用于发射图像光的一显示光机21 和一投影镜头22，其中所述投影镜头22被对应地设置于所述显示光机21的发光侧，并且所述投影镜头22具有沿该人眼的侧视方向延伸的一投影光路220，用于将来自所述显示光机21的该图像光沿着所述投影光路220直接投射至该人眼中。

更具体地，在本申请的一示例中，所述增强现实设备1的所述头戴设备主体可以但不限于包括一眼镜架10，其中所述眼镜架10包括一镜片安装框体11、一鼻托组件12以及两侧部延伸部分13。所述镜片安装框体11用于安装一对镜片 101。所述鼻托组件12从所述镜片安装框体11向后延伸以被设置在该对镜片101 的两个内侧。两个所述侧部延伸部分13从所述镜片安装框体11向外延伸以被设置在该对镜片101的两个外侧，用于分别连接一对镜腿102。所述微投影装置20 被设置于所述眼镜架10，并且所述微投影装置20位于所述镜片安装框体11的外侧，用于将图像光从该对镜片101的外侧直接投射至用户眼中。

值得一提的是，尽管在附图1至图3和相应的描述中以所述头戴设备主体包括所述眼镜架10为例，阐述本发明的所述增强现实设备1的特征和优势，本领域的技术人员可以理解的是，附图1至图3以及相应的描述中揭露的所述增强现实设备1仅为举例，其并不构成对本发明的内容和范围的限制，例如，在所述增强现实设备1的其他示例中，所述头戴设备主体也可以包括诸如头盔或头戴支架等等适于被佩戴至用户头部的装置，只要能够确保所述微投影装置20将来自所述显示光机21的该图像光沿着所述投影光路220直接投射至该人眼中即可，本申请对此不再赘述。

值得注意的是，当用户佩戴所述增强现实设备1时，所述眼镜架10的所述鼻托组件12将支撑在用户的鼻梁上以保持安装在所述镜片安装框体11上两个所述镜片101分别位于用户双眼的正前方，使得用户能够透过所述镜片101观看用户正前方的真实环境。与此同时，所述微投影装置20从所述眼镜架10的外侧将图像光投射至用户眼中，使得用户在正视正前方的同时利用眼睛余光看到经由所述微投影装置20投影的虚拟画面，因此佩戴所述增强现实设备1的用户能够同时看到正前方的真实环境的画面和侧前方的虚拟画面，并且所述虚拟画面并不会遮挡和干扰真实环境，使得真实视野与虚拟视野有效地分离，从而有效地解决视差问题。

此外，相比于现有的AR眼镜，本申请的所述增强现实设备1的所述微投影装置20所投射的图像光无需透过镜片就能够直接被人眼接收，使得本申请的所述增强现实设备1能够提供高亮度的虚拟画面。与此同时，本申请的所述增强现实设备1的镜片可以是传统镜片(如近视镜片、远视镜片或太阳镜片等等)，而不必像现有的AR眼镜那样不得不使用诸如半反半透镜、波导镜片或双层球面罩结构等特殊镜片，有助于降低所述增强现实设备1的成本，并利于拓展所述增强现实设备1的适用场景。

更具体地，在本申请的上述实施例中，如图2和图3所示，所述微投影装置 20的所述投影镜头22可以但不限于包括一折反棱镜221，其中所述折反棱镜221 具有一入射面2211、一反射面2212以及一出射面2213，其中所述折反棱镜221 的所述入射面2211面向所述显示光机21，用于入射来自所述显示光机21的图像光，所述折反棱镜221的所述反射面2212面向前方，用于反射从所述入射面2211射入的该图像光，所述折反棱镜221的所述出射面2213面向后方，用于出射从所述反射面2212反射的该图像光以沿着所述投影光路220传播。这样，当所述显示光机21发射该图像光时，该图像光先从所述折反棱镜221的所述入射面2211射入以在所述折反棱镜221内传播至所述折反棱镜221的所述反射面 2212，再从所述折反棱镜221的所述反射面2212反射以在所述折返棱镜221内传播至所述折反棱镜221的所述出射面2213，最后从所述折反棱镜221的所述出射面2213射出以沿着所述投影光路220传播至用户眼中，使得用户能够看到对应的虚拟图像。

可以理解的是，本申请的所述前方指的是佩戴所述增强现实设备1的用户的正视方向，即所述增强现实设备1的前方指的是远离用户眼睛的方向，而所述增强现实设备1的后面指的是靠近用户眼睛的方向。

优选地，如图2和图3所示，所述折反棱镜221的所述反射面2212设置有反射膜2210，以便减少光能损失，提高虚拟画面的亮度。例如，所述折反棱镜221的所述反射面2212可以镀有诸如全反射膜或金属反射膜等等之类的反射膜。

更优选地，所述折反棱镜221的所述入射面2211、所述反射面2212以及所述出射面2213的面型可以但不限于被实施为非球面或自由曲面，以提高所述微投影装置20的投影质量。

值得注意的是，如图2和图3所示，本申请的所述微投影装置20的所述投影镜头22可以进一步包括一透镜组222，其中所述透镜组222被对应地设置于所述显示光机21和所述折反棱镜221的所述入射面2211之间的光路中，用于延长所述投影镜头22的焦距，有助于提高所述投影镜头22的成像质量。换言之，所述透镜组222被设置于所述显示光机21的发光侧，并位于邻近所述显示光机 21的位置，使得经由所述显示光机21发射的图像光先穿过所述透镜组222，再进入所述折反棱镜221。

优选地，所述透镜组222可以但不限于被实施为衍射透镜组或折射透镜组。

根据本申请的上述实施例，如图2和图3所示，本申请的所述微投影装置 20的所述显示光机21优选地包括一自发光显示芯片211，例如Micro O发光元件等。这样，所述显示光机21在无需额外配置照明光源的情况下，仅利用所述自发光显示芯片211自身就能够发射所需的图像光，有助于大幅减小所述增强现实设备1的体积和重量，便于用户长时间佩戴而不易产生疲劳。

值得一提的是，在本申请的上述实施例中，如图1所示，所述增强现实设备 1的所述眼镜架10的所述镜片安装框体11可以被实施为传统的眼镜框，以包括用于对应地安装该对镜片101的一对镜框111和一中梁112，其中所述中梁112 的两端分别连接两个所述镜框111，并且两个所述侧部延伸部分13分别自所述中梁112的所述两端向外延伸，以使所述眼镜架10被实施为一有框眼镜。

示例性地，所述微投影装置20被安装于所述镜片安装框体11的所述镜框 111，并位于所述镜片101的外侧，以保证所述微投影装置20的所述投影镜头 22能够从所述镜片101的外侧将所述图像光直接投射至用户眼中而使用户看到对应的虚拟图像。

值得注意的是，在本申请的上述实施例中，如图1所示，所述增强现实设备 1的所述眼镜架10可以包括一对所述镜片101，即所述镜片101被安装于所述镜片安装框体11，以形成有镜片的有框眼镜，使得用户透过所述镜片101观看到真实环境的画面。而在本申请的其他示例中，所述增强现实设备1的所述眼镜架 10也可以不包括一对所述镜片101，即所述镜片101并未被安装于所述镜片安装框体11，以形成无镜片的有框眼镜，使得用户无需透过所述镜片101而直接观看到真实环境的画面。

附图4示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备1的第一变形实施方式。相比于根据本实用新型的上述实施例，根据本实用新型的这个变形实施方式的所述增强现实设备1的不同之处在于：所述眼镜架10被实施为一无框眼镜10A。具体地，所述眼镜架10的所述镜片安装框体11A仅包括一中梁112A，其中所述中梁112A的两端分别直接连接于两个所述镜片101，并且两个所述侧部延伸部分13分别自所述中梁112A的所述两端向外延伸，以形成无框眼镜。

在本申请的这个变形实施方式中，如图4所示，所述微投影装置20优选地被固设于所述眼镜架10的所述侧部延伸部分13，以位于两个所述镜片101的外侧。当然，在本申请的其他示例中，所述微投影装置20也可以被固设于所述镜片101的外侧边缘，仍能够保证所述微投影装置20的所述投影镜头22能够从所述镜片101的外侧将所述图像光直接投射至用户眼中而使用户看到对应的虚拟图像。

附图5示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备1的第二变形实施方式。相比于根据本实用新型的上述实施例，根据本实用新型的这个变形实施方式的所述增强现实设备1的不同之处在于：所述微投影装置20的所述投影镜头22A采用一转折棱镜221A来替代所述折反棱镜221，其中所述转折棱镜 221A具有一入射面2211A、一全反射面2212A以及一出射面2213A，其中所述转折棱镜221A的所述入射面2211A面向所述显示光机21，用于入射来自所述显示光机21的图像光，所述转折棱镜221A的所述全反射面2212A面向前方，用于全反射从所述入射面2211A射入的该图像光，所述转折棱镜221A的所述出射面2213A面向后方，用于出射从所述全反射面2212A反射的该图像光以沿着所述投影光路220传播。这样，当所述显示光机21发射该图像光时，该图像光先从所述转折棱镜221A的所述入射面2211A射入以传播至所述转折棱镜221A的所述全反射面2212A，再从所述转折棱镜221A的所述全反射面2212A全反射以传播至所述转折棱镜221A的所述出射面2213A，最后从所述转折棱镜221A的所述出射面2213A射出以沿着所述投影光路220传播至用户眼中，使得用户能够看到对应的虚拟图像。

值得注意的是，在本申请的这个变形实施方式中，所述转折棱镜221A无需镀设任何反射膜，仅利用所述转折棱镜221A的所述全反射面2212A自身的全反射特性就能够实现对图像光的反射，以保证高亮度的虚拟画面。

优选地，如图4所示，所述转折棱镜221A的所述入射面2211A、所述全反射面2212A以及所述出射面2213A的面型可以但不限于被实施为平面，以降低所述转折棱镜221A的制造难度。

附图6示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备1的第三变形实施方式。相比于根据本实用新型的上述实施例，根据本实用新型的这个变形实施方式的所述增强现实设备1的不同之处在于：所述微投影装置20的所述投影镜头22B可以包括一光学棱镜221B和一反射元件222B，其中所述光学棱镜 221B具有一第一光学面2211B、一第二光学面2212B以及一第三光学面2213B，其中所述光学棱镜221B的所述第一光学面2211B面向所述显示光机21，用于入射来自所述显示光机21的图像光以传播至所述第二光学面2212B，所述光学棱镜221B的所述第二光学面2211B面向后方，用于全反射从所述第一光学面2211B射入的该图像光，所述光学棱镜221B的所述第三光学面2213B面向前方，并且所述反射元件222B被设置于所述光学棱镜221B的所述第三光学面2213B，用于反射从所述第二光学面2212B全反射的该图像光以传播至所述第二光学面2212B，其中所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B用于出射从所述第三光学面2213B反射的该图像光以沿着所述投影光路220传播。这样，当所述显示光机21发射该图像光时，该图像光先从所述光学棱镜221B的所述第一光学面 2211B射入以传播至所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B，再从所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B全反射以传播至所述光学棱镜221B的所述第三光学面2213B，接着被所述反射元件222B反射以再次传播至所述光学棱镜221B 的所述第二光学面2212B，最后从所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B 射出以沿着所述投影光路220传播至用户眼中，使得用户能够看到对应的虚拟图像。

优选地，所述反射元件222B被实施为全反射膜，其中所述全反射膜被镀于所述光学棱镜221B的所述第三光学面2213B，用于在所述第三光学面2213B处全反射该图像光。

值得注意的是，在本申请的这个变形实施方式中，所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B上的反射是光线超过临界角而形成的全反射，而所述光学棱镜221B的所述第三光学面2213B上的反射则是通过镀膜来实现的反射。此外，在本申请的这个变形实施方式中，所述图像光在所述投影镜头22B的所述光学棱镜221B内的传播光路得以延长，并且两次到达所述光学棱镜221B的所述第二光学面2212B以被调制或整形，有助于增长所述投影镜头22B的焦距，减小像差。

附图7示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备1的第四变形实施方式。相比于根据本实用新型的上述实施例，根据本实用新型的这个变形实施方式的所述增强现实设备1的不同之处在于：所述微投影装置20的所述投影镜头22C仅包括一共轴透镜组221C，其中所述共轴透镜组221C的光轴平行于所述投影镜头22C的所述投影光路220。具体地，所述共轴透镜组221C被固设于所述眼镜架10的所述镜片安装框体11的外侧，其中所述显示光机21被设置于所述共轴透镜组221C的前侧，并且所述显示光机21对应于所述共轴透镜组 221C的光轴，使得经由所述显示光机21发射的图像光从前向后穿过所述共轴透镜组221C之后，沿着所述投影光路220传播至用户眼中以成像。

值得注意的是，本申请的所述共轴透镜组221C可以但不限于包括衍射元件 (如衍射透镜)和/或折射元件(如折射透镜)。

附图8示出了根据本实用新型的上述实施例的所述增强现实设备1的第五变形实施方式。相比于根据本实用新型的上述实施例，根据本实用新型的这个变形实施方式的所述增强现实设备1的不同之处在于：所述微投影装置20的所述显示光机21D可以包括一非自发光显示芯片211D(如LCOS芯片)和一照明组件 212D，其中所述照明组件212D用于为所述非自发光显示芯片211D提供照明光，其中所述非自发光显示芯片211D用于将该照明光调制成图像光，以传播至所述投影镜头22。

具体地，如图8所示，所述照明组件212D可以但不限于包括一PBS棱镜 2121D、一透镜组件2122D以及一发光元件2123D，其中所述透镜组件2122D被设置于所述发光元件2123D和所述PBS棱镜2121D之间的光路中，并且所述PBS 棱镜2121D被对应地设置于所述非自发光显示芯片211D和所述投影镜头22之间，使得经由所述发光元件2123D发射的照明光先穿过所述透镜组件2122D，再经由所述PBS棱镜2121D传输至所述非自发光显示芯片211D以被所述非自发光显示芯片211D调制成图像光，接着该图像光在穿过所述PBS棱镜2121D以传输至所述投影镜头22，以通过所述投影镜头22将该图像光投射至人眼中以成像。

更具体地，所述照明组件212D的所述透镜组件2122D可以但不限于包括一准直透镜、一复眼透镜以及一中继透镜，其中所述准直透镜、所述复眼透镜以及所述中继透镜依次被设置于所述发光元件2123D和所述PBS棱镜2121D之间的光路中,使得来自发光元件2123D的照明光依次穿过所述准直透镜(以被准直)、所述复眼透镜(以被匀光)以及所述中继透镜(以被整形)之后，再传输至所述投影镜头22。

优选地，所述发光元件2123D可以但不限于被实施为LED芯片。

值得注意的是，在本申请的其他示例中，所述照明组件212D还可以被实施为其他类型的照明系统，只要能够为所述非自发光显示芯片211D提供所需的照明光即可，本发明对此不再赘述。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims

1.一增强现实设备，其特征在于，包括：

一头戴设备主体；和

一显示光机，用于发射图像光；和

2.如权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述投影镜头包括一折反棱镜，其中所述折反棱镜具有面向所述显示光机的一入射面、面向前方的一反射面以及面向后方的一出射面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述入射面射入以传播至所述反射面，并在从所述反射面反射之后，再从所述出射面射出以沿着所述投影光路传播。

3.如权利要求2所述的增强现实设备，其中，所述投影镜头进一步包括一反射膜，其中所述反射膜被设置于所述折反棱镜的所述反射面，用于在所述反射面处反射该图像光。

4.如权利要求3所述的增强现实设备，其中，所述折反棱镜的所述入射面、所述反射面以及所述出射面的面型为非球面或自由曲面。

5.如权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述投影镜头包括一转折棱镜，其中所述转折棱镜具有面向所述显示光机的一入射面、面向前方的一全反射面以及面向后方的一出射面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述入射面射入以传播至所述全反射面，并在经由所述全反射面的全反射之后，再从所述出射面射出以沿着所述投影光路传播。

6.如权利要求5所述的增强现实设备，其中，所述转折棱镜的所述入射面、所述全反射面以及所述出射面的面型为平面。

7.如权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述投影镜头包括一光学棱镜和一反射元件，其中所述光学棱镜具有面向所述显示光机的一第一光学面、面向后方的一第二光学面以及面向前方的一第三光学面，并且所述反射元件被对应地设置于所述光学棱镜的所述第二光学面，使得来自所述显示光机的该图像光先从所述第一光学面射入以第一次传播至所述第二光学面，并在经由所述第二光学面的全反射以传播至所述第三光学面后，再经由所述反射元件的反射以第二次传播至所述第二光学面，最后从所述第二光学面射出以沿着所述投影光路传播。

8.如权利要求1所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述投影镜头包括一共轴透镜组，其中所述共轴透镜组的光轴平行于所述投影光路，并且所述显示光机位于所述共轴透镜组的前侧，使得经由所述显示光机发射的该图像光在穿过所述共轴透镜组之后沿着所述投影光路传播。

9.如权利要求1至7中任一所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述投影镜头进一步包括一透镜组，其中所述透镜组被对应地设置于所述显示光机的所述发光侧，并位于邻近所述显示光机的位置，用于延长所述投影镜头的焦距。

10.如权利要求1至8中任一所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述显示光机为一自发光显示芯片。

11.如权利要求1至8中任一所述的增强现实设备，其中，所述微投影装置的所述显示光机包括一非自发光显示芯片和一照明组件，其中所述照明组件用于为所述非自发光显示芯片提供照明光，并且所述非自发光显示芯片用于将来自所述照明组件的该照明光调整成该图像光以传播至所述投影镜头。

12.如权利要求1至8中任一所述的增强现实设备，其中，所述头戴设备主体包括一眼镜架，其中所述眼镜架包括用于安装一对镜片的镜片安装框体、一鼻托组件以及用于分别连接一对镜腿的两侧部延伸部分，其中所述鼻托组件从所述镜片安装框体向后延伸以被设置在该对镜片的两个内侧，并且两个所述侧部延伸部分从所述镜片安装框体向外延伸以被设置在该对镜片的两个外侧；其中所述微投影装置被设置于所述眼镜架，并且所述微投影装置位于所述镜片安装框体的外侧，用于将图像光从该对镜片的外侧直接投射至用户眼中。

13.如权利要求12所述的增强现实设备，其中，所述眼镜架的所述镜片安装框体包括用于对应地安装该对镜片的一对镜框和一中梁，其中所述中梁的两端分别连接两个所述镜框，并且两个所述侧部延伸部分分别自所述中梁的所述两端向外延伸，以形成一有框眼镜，其中所述微投影装置被安装于所述镜框的外侧。

14.如权利要求12所述的增强现实设备，其中，所述眼镜架包括该对镜片，并且所述镜片安装框体包括一中梁，其中所述中梁的两端分别直接连接于两个所述镜片，并且两个所述侧部延伸部分分别自所述中梁的所述两端向外延伸，以形成一无框眼镜，其中所述微投影装置被安装于所述侧部延伸部分。