光学模组、显示控制方法以及头戴显示设备技术

本申请实施例提供了一种光学模组、显示控制方法以及头戴显示设备；光学模组包括光机，导光器件及光栅调制器件；光机包括光源及光机透镜，光源与光机透镜之间的距离可进行调节，使光学模组的虚像能呈现在多个不同的虚像距位置处；导光器件包括透明基板及设于透明基板上的耦入区及耦出区；光栅调制器件设于光机的周侧，用于根据目标虚像距位置对耦入区内的光栅结构进行调制，使得光栅结构重新排列以形成目标耦入光栅，且耦出区包括与任一目标耦入光栅相对应的耦出光栅；在光机发出的成像光线角度与目标耦入光栅的光栅角度相匹配的情况下，成像光线能经目标耦入光栅耦入至透明基板内并全反射传播至耦出区，在耦出区能够将成像光线进行耦出。线进行耦出。线进行耦出。

【技术实现步骤摘要】
光学模组、显示控制方法以及头戴显示设备


[0001]本申请实施例涉及光学成像
，更具体地，本申请实施例涉及一种光学模组、显示控制方法以及头戴显示设备。

技术介绍

[0002]AR产品的虚像距调节功能一直是困扰AR生产商们的难题，一个不能调节虚像距的AR产品其使用场景会大幅受限，带给用户的佩戴体验也会因为辐辏调节冲突而大幅降低。
[0003]目前的AR产品主要有自由曲面、Birdbath、阵列光波导及衍射光波导等光学方案。在这之中，Birdbath光学方案可以通过调节屏幕与BS镜的间距实现调节虚像距的功能，但其他的几种光学方案并没有如Birdbath调节虚像距功能这样成熟的虚像距调节方案，AR市场上亟需补充这方面的空白。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种光学模组、显示控制方法以及头戴显示设备的新技术方案，解决了衍射光波导用于AR产品时不具有虚像距调节功能的问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种光学模组。所述光学模组包括：
[0006]光机，用于发出成像光线，所述光机包括光源及光机透镜，且所述光源与所述光机透镜之间的距离设置为可进行调节，使得光学模组的虚像能够呈现在多个不同的虚像距位置处；
[0007]导光器件，包括透明基板及设于所述透明基板上的耦入区及耦出区；
[0008]光栅调制器件，设于所述光机的周侧，用于根据目标虚像距位置对所述耦入区内的耦入光栅的光栅结构进行调制，使得光栅结构能够重新排列以形成目标耦入光栅，且所述耦出区包括与任一所述目标耦入光栅相对应的目标耦出光栅；
[0009]在所述光机发出的成像光线角度与所述目标耦入光栅的光栅角度相匹配的情况下，所述成像光线能够经所述目标耦入光栅耦入至所述透明基板内并在所述透明基板内全反射传播至所述耦出区，在所述耦出区内，与所述目标耦入光栅对应的耦出光栅能够将成像光线进行耦出。
[0010]可选地，所述耦入区内的光栅为由可复写全息材料形成的全息体光栅。
[0011]可选地，所述光栅调制器件包括激光光机，所述激光光机用于向所述耦入区内的全息体光栅发出调制干涉激光，所述全息体光栅的光栅结构能够在目标调制干涉激光的照射下重新进行排列以形成所述目标耦入光栅。
[0012]可选地，所述耦入区内的耦入光栅经所述光栅调制器件调制后可形成多种不同的光栅结构；
[0013]所述耦出区包括多个耦出光栅，所述多个耦出光栅按照目标顺序堆叠设置，且所述耦入区内任一光栅结构的耦入光栅在所述耦出区内具有与之对应的耦出光栅。
[0014]可选地，所述光学模组的虚像能够呈现在至少两个不同的虚像距位置处，以使所
述光学模组的虚像具有至少两个可调的虚像距位置；其中，所述虚像距位置与所述光源和所述光机透镜之间的距离为一一对应关系。
[0015]可选地，在所述光学模组具有至少三个可调的虚像距位置的情况下，所述耦出光栅的堆叠数量小于或等于所述可调的虚像距位置的数量。
[0016]可选地，所述导光器件为衍射光波导器件。
[0017]可选地，通过对所述耦入区内耦入光栅的光栅参数进行调制能够改变其光栅结构；其中，所述光栅参数包括光栅周期、占空比、槽深及侧壁倾角中的至少一个。
[0018]第二方面，本申请提供了一种光学模组的显示控制方法，所述显示控制方法包括：
[0019]获取目标虚像距位置；
[0020]根据所述目标虚像距位置，通过光栅调制器件对耦入区内的耦入光栅的光栅结构进行重新排列，以形成目标耦入光栅；其中，所述目标耦入光栅的光栅角度与经光机发出的成像光线角度相匹配；
[0021]所述成像光线经所述目标耦入区耦入至透明基板内，并在所述透明基板内全反射传播至耦出区的位置，最后经对应的耦出光栅出射。
[0022]第三方面，本申请提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括：
[0023]壳体；以及
[0024]如第一方面所述的光学模组。
[0025]可选地，所述头戴显示设备为智能眼镜或者智能头盔，其包括：
[0026]前框组件，所述前框组件上设置有左镜片安装部和右镜片安装部，且所述左镜片安装部和所述右镜片安装部之间设置有鼻梁部；
[0027]所述光学模组设置为两个：
[0028]其中一个所述光学模组的透明基板设于所述左镜片安装部内，且该光学模组的光机设于所述左镜片安装部远离所述鼻梁部的一端并与透明基板上的耦入区相对，该透明基板上的耦出区与用户的左眼相对；
[0029]另一个所述光学模组的透明基板设于所述右镜片安装部内，且该光学模组的光机设于所述右镜片安装部远离所述鼻梁部的一端并与透明基板上的耦入区相对，该透明基板上的耦出区与用户的右眼相对。
[0030]本申请的有益效果为：
[0031]根据本申请实施例提供的光学模组，可根据目标虚像距位置，通过光栅调制器件对耦入区内的耦入光栅的光栅结构进行调制，以在耦入区内可以形成新的光栅结构，该设计可以起到调节光学模组的虚像距的作用，也即能够使虚像形成在指定位置处；本申请实施例提供的光学模组，使得光学模组具有虚像距调节功能，这样光学模组的使用场景得到进一步的提升与丰富，能够使光学显示效果更加逼真。
[0032]通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0033]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。
[0034]图1为本申请实施例提供的导光器件上耦入区调制前、后的示意图；
[0035]图2为本申请实施例提供的导光器件上耦出区的结构示意图；
[0036]图3为本申请实施例提供的光学模组形成的图像的示意图；
[0037]图4为本申请实施例提供的光学模组的显示控制方法的流程图。
[0038]附图标记说明：
[0039]1、光机；2、透明基板；3、耦入区；4、耦出区；5、光栅调制器件。
具体实施方式
[0040]现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
[0041]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
[0042]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0043]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0044]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学模组，其特征在于，包括：光机(1)，用于发出成像光线，所述光机(1)包括光源及光机透镜，且所述光源与所述光机透镜之间的距离设置为可进行调节，使得光学模组的虚像能够呈现在多个不同的虚像距位置处；导光器件，包括透明基板(2)及设于所述透明基板(2)上的耦入区(3)及耦出区(4)；光栅调制器件(5)，设于所述光机(1)的周侧，用于根据目标虚像距位置对所述耦入区(3)内的耦入光栅的光栅结构进行调制，使得光栅结构能够重新排列以形成目标耦入光栅，且所述耦出区(4)包括与任一所述目标耦入光栅相对应的耦出光栅；在所述光机(1)发出的成像光线角度与所述目标耦入光栅的光栅角度相匹配的情况下，所述成像光线能够经所述目标耦入光栅耦入至所述透明基板(2)内并在所述透明基板(2)内全反射传播至所述耦出区(4)，在所述耦出区(4)内，与所述目标耦入光栅对应的耦出光栅能够将成像光线进行耦出。2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述耦入区(3)内的光栅为由可复写全息材料形成的全息体光栅。3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述光栅调制器件(5)包括激光光机，所述激光光机用于向所述耦入区(3)内的全息体光栅发出调制干涉激光，所述全息体光栅的光栅结构能够在目标调制干涉激光的照射下重新进行排列以形成所述目标耦入光栅。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的光学模组，其特征在于，所述耦入区(3)内的耦入光栅经所述光栅调制器件(5)调制后可形成多种不同的光栅结构；所述耦出区(4)包括多个耦出光栅，所述多个耦出光栅按照目标顺序堆叠设置，且所述耦入区(3)内任一光栅结构的耦入光栅在所述耦出区内具有与之对应的耦出光栅。5.根据权利要求4所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组的虚像能够呈现在至少两个不同的虚像距位置处，以使所述光学模组的虚像具有至少两个可调的虚像距位置；其中，所述虚像距位置与所述光源和所述光机透镜之间的距离为一一对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晨曦，张庆凯，王平平，张肖凡，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：