[實用新型]增強現實或虛擬現實顯示裝置

有效

• 申請號: 201822076438.4
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN209728327U
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 穆罕默德·薩利姆·瓦萊拉
• 申請（專利權）人: 威福光學有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/42
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊鐵成;楊林森<國際申請>=<國際公布>

本實用新型公開了一種增強現實或虛擬現實顯示裝置。提供彩色投影儀以投射多個波長的光。第一波導和第二波導設置有相應的第一衍射光柵和第二衍射光柵，以將光耦合到第一波導和第二波導中。提供第一輸出衍射光學元件和第二輸出衍射光學元件，以將光耦合到第一波導和第二波導以外并朝向理論觀看位置。投影儀被配置成沿與波導法向量成角度的方向向第一輸入衍射光學元件和第二輸入衍射光學元件提供光。第一輸出衍射光學元件和第二輸出衍射光學元件被配置成分別沿朝向波導法向量成角度的方向將光耦合到第一波導和第二波導以外。來自第一輸出衍射光學元件的針對所選波長的光的角度輸出與來自第二輸出衍射光學元件的所選波長的光的角度輸出不同。

技術領域

本實用新型涉及增強現實或虛擬現實顯示裝置。

背景技術

在增強現實耳機中，透明波導被設置在用戶的一只眼睛或兩只眼睛的前面。光投影儀朝向波導發射光。光可以通過輸入衍射光柵耦合到波導中。然后，光通過全內反射在波導內傳播，并且輸出衍射光柵將光耦合到波導以外并朝向觀看者。在使用中，觀看者可以看到來自其外部環境的透過透明波導的光以及來自投影儀的投射光。這可以提供增強現實體驗。除了用戶只能看到投射光而不能看到來自其外部環境的任何光之外，虛擬現實耳機以類似的方式工作。

增強現實和虛擬現實顯示器領域中的一個挑戰是提供寬視場多色圖像。還期望提供如下增強現實顯示器，其在用戶的視場的邊緣處提供增強現實圖像，使得這些圖像不會分散對用戶視覺中心處的真實世界活動的注意力。由于水平線之下的觀看模仿了汽車和航空工業中使用的傳統顯示面板和儀表板，因此特別期望提供水平線之下的觀看。此外，期望將投影儀和電子器件放置在它們提供對用戶視覺的最小干擾和對用戶面部的最小遮擋的位置。

US 2012/0127577描述了能夠提供寬視場的多色圖像的光學裝置。該系統的一個問題是，它不能容易地適應于在常規的耳機設計中提供水平線之下的觀看。

本實用新型的目的是解決和克服這些問題中的一些問題。

實用新型內容

根據本實用新型的一方面，提供了一種增強現實或虛擬現實顯示裝置，包括：投影儀；波導；定位在波導中或波導上的輸入衍射光學元件，其被配置成接收來自投影儀的光并將光耦合到波導中；以及定位在波導中或波導上的輸出衍射光學元件，其被配置成將光朝向理論觀看位置耦合到波導以外；其中，投影儀被配置成沿與輸入衍射光學元件的位置處的波導法向量成角度的方向向輸入衍射光學元件提供光，并且其中，輸出衍射光學元件被配置成沿朝向輸入衍射光學元件的位置處的波導法向量成角度的方向將光耦合到波導以外。

以這種方式，光沿朝向輸入衍射光學元件的位置向后傾斜的方向被耦合到波導以外。這可以使在波導的一側注入光，并且從波導的另一側沿朝向輸入位置向后傾斜的方向耦出光。在一種布置中，這可以便于在波導頂部注入光并且從波導底部處的輸出衍射光學元件觀看水平線之下。

優選地，投影儀沿遠離輸出衍射光學元件的位置成角度的方向提供光。在一種配置中，投影儀可以與理論觀看位置設置在波導的同一側。在替選配置中，投影儀可以與理論觀看位置定位在波導的相對側。

優選地，來自投影儀的光與波導法向量之間的角度小于25度。優選地，該角度大于約5度。

在使用中，投影儀優選地設置在理論觀看位置之上的位置，并且輸出衍射光學元件被設置在理論觀看位置之下的位置。這可以利用安裝在用戶眼睛之上的投影儀為用戶提供水平線之下的觀看。這可以在仍然提供水平線之下的觀看的同時為用戶眼睛之上或許鄰近用戶的眉毛或摩托車頭盔內的框架上的投影儀提供方便的安裝水平。對于尋求在用戶視場的邊緣處提供信息而不會分散用戶對視覺中心處發生的真實世界活動的注意力的許多增強現實應用來說，這可能是期望的。在一個示例中，水平線之下的增強現實圖像可能能夠在摩托車頭盔護目鏡中提供“儀表板”。以這種方式，圖像可以提供有用的增強現實信息，而不影響用戶對前方道路的視覺。