CN218728370U - 增强现实设备 - Google Patents

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黄凯凯
许国军
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Abstract

本实用新型提供一种增强现实设备,包括光机和阵列光波导片;所述阵列光波导片包括:光机入射区,所述光机对光线进行调试后,投射至所述光机入射区;第一阵列出射区和第二阵列出射区,所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区相对设置,所述光机入射区的光线投射至所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区后,分别由所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区投射到所述阵列光波导片外,形成双目显示图像。本实用新型实施例提供一种增强现实设备,以实现轻薄、低功耗、体积小、低成本和无需进行双目合像处理的增强现实设备。

Description

增强现实设备
技术领域
本实用新型涉及增强现实显示技术,尤其涉及增强现实设备。
背景技术
目前的双目近眼显示方案,是通过光机部分对微显示器(面光源)发出的光线进行调试,使其变成平行光后进入波导,并通过阵列的分光膜反射或耦出光栅衍射进入人眼。
对于全彩显示,阵列光波导只需要一层波导片,而衍射光波导一般需要2-3片波导片才能实现全彩显示。对于双目模组,该技术通常需要两个光机,使得增强现实(AugmentedReality,AR)光波导模组的体积较大,功耗较高,成本更大且双目合像对装配精度要求较高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种增强现实设备,以实现轻薄、低功耗、体积小、低成本和无需进行双目合像处理的增强现实设备。
本实用新型实施例提供一种增强现实设备,包括光机和阵列光波导片;
所述阵列光波导片包括:
光机入射区,所述光机对光线进行调试后,投射至所述光机入射区;
第一阵列出射区和第二阵列出射区,所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区相对设置,所述光机入射区的光线投射至所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区后,分别由所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区投射到所述阵列光波导片外,形成双目显示图像。
可选地,所述第一阵列出射区位于所述第二阵列出射区与所述光机入射区之间。
可选地,所述第一阵列出射区包括第一阵列反射出射区;
所述第二阵列出射区包括第二阵列反射出射区。
可选地,所述第一阵列出射区还包括第一阵列反射分光区,所述第一阵列反射分光区将所述光机入射区的光线投射至所述第一阵列反射出射区;
所述第二阵列出射区还包括第二阵列反射分光区,所述第二阵列反射分光区将所述光机入射区的光线投射至所述第二阵列反射出射区。
可选地,所述阵列光波导片包括镂空区,所述镂空区位于所述第一阵列反射出射区与所述第二阵列反射出射区之间。
可选地,所述第一阵列反射出射区与所述第二阵列反射出射区关于所述镂空区对称设置。
可选地,还包括微显示器,所述微显示器发出的光线投射至所述光机。
可选地,所述光机为全彩光机,经所述全彩光机出射的光线包括彩色光线。
本实用新型实施例提供一种增强现实设备,包括单个阵列光波导片和单个光机,单个阵列光波导片包括第一阵列出射区和第二阵列出射区,第一阵列出射区和第二阵列出射区共同形成双目可视的图像,从而实现单光机单阵列光波导片的双目成像。相比于已知技术,采用双光机和/或多波导片而言,实现轻薄、低功耗、体积小、低成本和无需进行双目合像处理。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图;
图2为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的正视图;
图3为图2所示增强现实设备的俯视图;
图4为图2所示增强现实设备的光路示意图;
图5为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图;
图6为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
增强现实(Augmented Reality,AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术,可以将计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐及视频等虚拟信息模拟仿真后,应用到真实世界中,补充真实世界中的真实信息,实现对真实世界的“增强”。这种利用增强现实技术的头戴显示器可以让人们在查看周围环境的同时,将虚拟的图像投射到人眼。
目前用于增强现实的透射型头戴显示器中,主要技术包括:光学结构(即Birdbath)、棱镜、自由曲面及光波导技术,相比于其他技术,采用光波导技术的头戴显示器体积更小。光波导技术中,主要包括阵列光波导、表面浮雕光栅波导以及体全息波导,其中,阵列光波导在色彩表现以及光能利用率都要优于衍射光波导以及体全息波导,被广泛应用。
图1为本实用新型实施例提供的一种增强现实设备的结构示意图,参考图1,增强现实设备包括光机200和阵列光波导片100。阵列光波导片100包括光机入射区110、第一阵列出射区210和第二阵列出射区220。光机对光线进行调试后,投射至光机入射区110,从而由光机入射区110进入到阵列光波导片100。第一阵列出射区210和第二阵列出射区220相对设置,光机入射区110的光线投射至第一阵列出射区210和第二阵列出射区220后,分别由第一阵列出射区210和第二阵列出射区220投射到阵列光波导片100外,形成双目显示图像。
可以理解的是,光机入射区110的光线投射至第一阵列出射区210后,由第一阵列出射区210投射到阵列光波导片100外的光线可以进入到左眼,由第二阵列出射区220投射到阵列光波导片100外的光线可以进入到右眼。或者,由第一阵列出射区210投射到阵列光波导片100外的光线可以进入到右眼,由第二阵列出射区220投射到阵列光波导片100外的光线可以进入到左眼。
本实用新型实施例提供一种增强现实设备,包括单个阵列光波导片100和单个光机,单个阵列光波导片100包括第一阵列出射区210和第二阵列出射区220,第一阵列出射区210和第二阵列出射区220共同形成双目可视的图像,从而实现单光机单阵列光波导片的双目成像。相比于已知技术,采用双光机和/或多波导片而言,实现轻薄、低功耗、体积小、低成本和无需进行双目合像处理。
示例性地,已知技术中,双目方案需要加支架进行双目合像后固定,而本申请无需加支架进行双目合像。本实用新型实施例提供的增强现实设备,相比于已知技术,重量降低约一半,功耗降低约一半,体积降低约三分之一,价格降低约三分之一。
可选地,参考图1,第一阵列出射区210位于第二阵列出射区220与光机入射区110之间。从光机入射区110投射至第二阵列出射区220的光线,先经过第一阵列出射区210,后投射至第二阵列出射区220。
示例性地,参考图1,第二阵列出射区220、第一阵列出射区210和光机入射区110沿水平方向依次排列。水平方向即为双目(包括左眼和右眼)的连线方向。
图2为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的正视图,图3为图2所示增强现实设备的俯视图,图4为图2所示增强现实设备的光路示意图,参考图2、图3和图4,阵列光波导片100为二维阵列光波导。第一阵列出射区210包括第一阵列反射出射区211。第二阵列出射区220包括第二阵列反射出射区221。第一阵列出射区210还包括第一阵列反射分光区212,第一阵列反射分光区212将光机入射区110的光线投射至第一阵列反射出射区211。第二阵列出射区220还包括第二阵列反射分光区222,第二阵列反射分光区222将光机入射区110的光线投射至第二阵列反射出射区221。
光机入射区110的光线投射至第一阵列反射分光区212,被第一阵列反射分光区212反射至第一阵列反射出射区211的光线,经第一阵列反射出射区211投射到阵列光波导片100外。光机入射区110的光线投射至第一阵列反射分光区212,第一阵列反射分光区212还透过部分光线,透过第一阵列反射分光区212的光线投射至第二阵列反射分光区222,然后被第二阵列反射分光区222反射至第二阵列反射出射区221,经第二阵列反射出射区221投射到阵列光波导片100外。如此形成双目显示图像。
可选地,参考图2、图3和图4,阵列光波导片100包括镂空区310,镂空区310位于第一阵列反射出射区211与第二阵列反射出射区221之间。本实用新型实施例中,阵列光波导片100包括镂空区310,镂空区310为阵列光波导片100上设置的避让区域,用于避让佩戴者的鼻子等身体部件。
可选地,参考图2、图3和图4,第一阵列反射出射区211与第二阵列反射出射区221关于镂空区310对称设置。如此,第一阵列反射出射区211与第二阵列反射出射区221所成的像关于镂空区310对称设置,提高成像在视觉上对称性。
图5为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图,参考图5,阵列光波导片100为一维阵列光波导。第一阵列出射区210包括第一阵列反射出射区211。第二阵列出射区220包括第二阵列反射出射区221。光机入射区110的光线投射至第一阵列反射出射区211后,经第一阵列反射出射区211投射到阵列光波导片100外。第一阵列反射出射区211还透过部分光线,透过第一阵列反射出射区211的光线投射至第二阵列反射出射区221,经第二阵列反射出射区221投射到阵列光波导片100外。如此,形成双目显示图像。
图6为本实用新型实施例提供的另一种增强现实设备的结构示意图,参考图6,增强现实设备还包括微显示器300,微显示器300发出的光线投射至光机200。光机对光线进行调试后,投射至光机入射区110,从而由光机入射区110进入到阵列光波导片100。
示例性地,微显示器300包括硅片液晶显示器(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)、有机发光微显示器(Micro Oled)、发光二极管显示器(Micro LED)和数字光处理显示器(Digital Light Processing,DLP)。
可选地,光机200为全彩光机,经全彩光机出射的光线包括彩色光线。光机200输出的图像为RGB全彩图像。增强现实设备实现单光机单波导片双目全彩成像显示。
注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种增强现实设备,其特征在于,包括光机和阵列光波导片;
所述阵列光波导片包括:
光机入射区,所述光机对光线进行调试后,投射至所述光机入射区;
第一阵列出射区和第二阵列出射区,所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区相对设置,所述光机入射区的光线投射至所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区后,分别由所述第一阵列出射区和所述第二阵列出射区投射到所述阵列光波导片外,形成双目显示图像。
2.根据权利要求1所述的增强现实设备,其特征在于,所述第一阵列出射区位于所述第二阵列出射区与所述光机入射区之间。
3.根据权利要求1所述的增强现实设备,其特征在于,所述第一阵列出射区包括第一阵列反射出射区;
所述第二阵列出射区包括第二阵列反射出射区。
4.根据权利要求3所述的增强现实设备,其特征在于,所述第一阵列出射区还包括第一阵列反射分光区,所述第一阵列反射分光区将所述光机入射区的光线投射至所述第一阵列反射出射区;
所述第二阵列出射区还包括第二阵列反射分光区,所述第二阵列反射分光区将所述光机入射区的光线投射至所述第二阵列反射出射区。
5.根据权利要求4所述的增强现实设备,其特征在于,所述阵列光波导片包括镂空区,所述镂空区位于所述第一阵列反射出射区与所述第二阵列反射出射区之间。
6.根据权利要求5所述的增强现实设备,其特征在于,所述第一阵列反射出射区与所述第二阵列反射出射区关于所述镂空区对称设置。
7.根据权利要求1所述的增强现实设备,其特征在于,还包括微显示器,所述微显示器发出的光线投射至所述光机。
8.根据权利要求1所述的增强现实设备,其特征在于,所述光机为全彩光机,经所述全彩光机出射的光线包括彩色光线。
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