[發明專利]一種擴瞳裝置

有效

• 申請號: 202111324166.5
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN113885212B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 顧志遠;趙鑫;鄭昱
• 申請（專利權）人: 北京靈犀微光科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種擴瞳裝置，在現有技術的二維波導片的上波導結構中增加第二結構分部，將入瞳光束水平方向一次擴瞳后分束成左右視場后再一次水平方向擴瞳后到達下波導結構出射，使得光束在上波導結構中實現二次水平方向擴瞳，下波導結構進行豎直方向擴瞳，在采用常見低折射率材料下，可在保持視場角、眼盒以及出瞳距不變，有效減小二維波導片的尺寸，實現全視場的圖像顯示，更加適合人眼視覺最佳位置，同時降低機加工難度的，提高光能量利用率。

技術領域

本發明實施例涉及顯示技術領域，尤其涉及一種擴瞳裝置。

背景技術

增強現實(Augmented Reality，AR)技術是一種將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術，可以將計算機生成的文字、圖像、三維模型、音樂及視頻等虛擬信息模擬仿真后，應用到真實世界中，補充真實世界中的真實信息，實現對真實世界的“增強”。這種利用增強現實技術的頭戴顯示器可以讓人們在查看周圍環境的同時，將虛擬的圖像投射到人眼，在軍事，工業，娛樂，醫療，交通運輸等領域有著重要的意義。

目前用于增強現實的透射型頭戴顯示器中，主要技術包括：Birdbath、棱鏡、自由曲面及光波導技術，相比于其他技術，采用光波導技術的頭戴顯示器體積更小，更像一幅眼鏡。光波導技術中，主要包括陣列光波導、表面浮雕光柵波導以及體全息波導，其中，陣列光波導在色彩表現以及光能利用率都要優于衍射光波導以及體全息波導，特別的，采用二維出瞳擴展技術的陣列光波導還有著耦入光機體積小，出瞳距離大、眼盒大等優點。

隨著人們對沉浸式體驗以及AR眼鏡的外觀要求越來越高，技術人員需要在增大顯示系統的視場角時，還要求顯示系統的形狀體積類似于普通眼鏡。現有的二維出瞳擴展技術由于本身的非對稱性，若采用常見較低折射率材料(例H-BAK5，n＝1.56)傳輸較大視場角(例如對角線55°)，二維波導片的體積將會增加，且有效的顯示區域中心與人眼最佳位置偏差較大；若采用高折射率的材料，則二維波導片的加工難度以及成本將會大大增加，且并不能改變本身結構的非對稱性，在傳輸更大視場角時，同樣面臨體積增大的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種擴瞳裝置，在現有技術的二維波導片的上波導結構中增加第二結構分部，將入瞳光束水平方向一次擴瞳后分束成左右視場后再一次水平方向擴瞳后到達下波導結構出射，使得光束在上波導結構中實現二次水平方向擴瞳，下波導結構進行豎直方向擴瞳，在采用常見低折射率材料下，可在保持視場角、眼盒以及出瞳距不變，有效減小二維波導片的尺寸，實現全視場的圖像顯示，更加適合人眼視覺最佳位置，同時降低機加工難度的，提高光能量利用率。

第一方面，本發明實施例提供了一種擴瞳裝置，包括平行設置的第一平面、第二平面以及設置于所述第一平面和所述第二平面之間的第一波導結構和第二波導結構，所述第一波導結構和所述第二波導結構沿第一方向依次設置；所述第一波導結構包括沿第二方向依次設置的第一結構分部、第二結構分部和第三結構分部，所述第一方向與所述第一平面平行；所述第二方向與所述第一方向相交；

所述第二結構分部包括多個第二甲分束鏡和多個第二乙分束鏡，其中，多個所述第二甲分束鏡沿第三方向依次設置，多個所述第二甲分束鏡沿第四方向延伸，多個所述第二乙分束鏡沿所述第四方向依次設置，多個所述第二乙分束鏡沿所述第三方向延伸，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向以及所述第四方向兩兩相交；

入射至所述第二結構分部中的一部分光線經多個所述第二甲分束鏡實現第一擴瞳后，依次進入所述第一結構分部和所述第二波導結構以完成第二次擴瞳和第三次擴瞳；

入射至所述第二結構分部中的另一部分光線經多個所述第二乙分束鏡實現第一擴瞳后，依次進入所述第三結構分部和所述第二波導結構以完成第二次擴瞳和第三次擴瞳。

可選的，所述第一結構分部包括多個第一分束鏡，多個所述第一分束鏡沿所述第二方向依次平行設置，且多個所述第一分束鏡沿所述第四方向延伸。