[实用新型]基于波导的增强现实装置

说明书

一种基于波导的增强现实装置包括：用于发射图像光的一图像源组件；具有并排布置的耦入区域和耦出区域的一波导组件，其中该波导组件的该耦入区域对应于该图像源组件；以及被设置于该图像源组件和该波导组件之间的光路中的一平面折叠光组件，其中该平面折叠光组件具有光焦度，并且该平面折叠光组件包括相互叠置的多个平面光学元件，以通过该多个平面光学元件可选择偏转角度地折叠该图像源组件和该波导组件之间的光路，用于使来自该图像源组件的该图像光在该平面折叠光组件内被多次折返的同时被会聚或发散之后，先从该波导组件的该耦入区域耦入，再从该波导组件的该耦出区域耦出。

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，特别是涉及一种基于波导的增强现实装置。

背景技术

近年来，微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。随着投影显示技术的不断发展以及市场需求，可穿戴的微投影系统越来越受到重视，尤其是在现如今发展火热的增强现实(Augmented reality,AR)等领域。增强现实又称扩增现实或混合现实，是一种将虚拟物体叠加到真实环境并进行互动的技术，通过将虚拟物体的图像以及真实环境的图像透射到用户眼中，使用户获得虚拟与现实融合的体验。

目前，虽然市场上存在多种AR光学系统方案，但真正能够面向消费者的产品仍然存在很多不足，比如，亮度低、视场角小、尺寸大、成本高、设备笨重等。特别是随着自发光显示芯片作为图像显示源的折反式光学系统出现，因其在控制成本、减小体积以及降低难度上具有一定优势而备受青睐。如图1所示，现有的折反式增强现实设备10P通常包括图像源组件11P、透镜12P、半反半透镜13P以及曲面反射镜14P，通过该图像源组件11P发射的图像光线，在经由该透镜12P聚焦后，再经由该半反半透镜13P和该曲面反射镜14P反射至人眼中以呈现放大的虚像，而人眼能够透过该半反半透镜13P和该曲面反射镜14P看到真实物体，使得虚拟图像与真实世界叠加即可完成增强交互。

然而，现有的折反式增强现实设备10P虽然能够通过折返图像光而增加光程，但会因采用的半反半透镜13P和曲面反射镜14P均为曲面元件而导致设备前端的整体尺寸却比较大；与此同时，图像源组件11P和透镜12P均位于设备的前端，造成设备前端的重量也比较重。

而随着波导技术的发展，波导技术也逐渐被广泛应用到增强现实领域，以替代现有的折返式增强现实设备10P中的半反半透镜13P和曲面反射镜14P。例如，如图2所示，现有的基于波导的增强现实设备20P通常包括图像源组件21P、透镜组件22P以及波导23P，这样通过该图像源组件21P发射的图像光线，在经由该透镜组件22P聚焦后，再经由该波导23P传导至人眼中以呈现放大的虚像，而人眼能够透过该波导23P看到真实物体，使得虚拟图像与真实世界叠加即可完成增强交互。

然而，该现有的基于波导的增强现实设备20P虽然能够解决设备前端尺寸较大、重量较重的问题，但因为该现有的基于波导的增强现实设备20P失去了折返光路而不得不增大该透镜组件22P中的透镜数量来延长光程，以确保图像光线具有足够的光程而形成质量较高的虚拟图像，这样该透镜组件22P的体积和重量将急剧变大，导致该现有的基于波导的增强现实设备20P的整体尺寸和重量也将变大，更难以接受的是该现有的基于波导的增强现实设备20P的大部分重量将集中到该透镜组件22P以造成重量分布不均匀，进而影响用户的佩戴舒适度。

实用新型内容

本实用新型的一优势在于提供一基于波导的增强现实装置，其能够在保证图像光具有足够的光程的同时，减小装置的尺寸和重量，有助于改善用户的佩戴舒适度。

本实用新型的另一优势在于提供一基于波导的增强现实装置，其中，在本实用新型的一实施例中，所述基于波导的增强现实装置能够采用平面折叠技术在较小的物理空间内增加图像光的光程，有助于提高装置结构的紧凑性，降低装置的尺寸和重量。