CN111258070A - 成像系统及增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种成像系统及增强现实设备，所述成像系统包括光波导以及光源，所述光源发出的光线从所述光波导的耦入区域进入所述光波导，并从所述光波导的耦出区域射出所述光波导传输至人眼；所述成像系统还包括第一滤光器，所述第一滤光器设于所述光波导背离人眼的一侧，所述光源包括多个工作波段，所述第一滤光器的第一吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。本发明提供一种成像系统及增强现实设备，解决了现有技术中增强现实设备在使用时出现漏光，使其他人能够观察到增强现实设备上显示的图像，导致信息泄露的问题。

Description

成像系统及增强现实设备

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种成像系统及增强现实设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界融合的技术，增强现实设备在使用时，既要保证能够观察到虚拟信息，还要保证观察到真实的外部世界。

通常，增强现实设备的用于显示虚拟信息的显示系统通常由显示屏与光学系统组成，显示屏显示的图像通过光学系统传输至人眼，并且为了避免阻挡对真实世界的观察，通过增加光波导的方式对显示屏发出的图像进行传输，显示屏发出的图像从光波导的耦入端进入，并从耦出端射出。

光线在光波导中进行传输时，会在光波导背离耦出区域的一侧表面发生透射与反射，反射的光线从光波导的耦出区域射出后传输至人眼，而透射的光线射出光波导后透射在增强现实设备的镜片上，从而漏光使其他人能够观察到增强现实设备上显示的图像，导致信息泄露的问题。

发明内容

本发明提供一种成像系统及增强现实设备，旨在解决现有技术中增强现实设备在使用时出现漏光，使其他人能够观察到增强现实设备上显示的图像，导致信息泄露的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种成像系统，所述成像系统包括光波导以及光源，所述光源发出的光线从所述光波导的耦入区域进入所述光波导，并从所述光波导的耦出区域射出所述光波导传输至人眼；

所述成像系统还包括第一滤光器，所述第一滤光器设于所述光波导背离人眼的一侧，所述光源包括多个工作波段，所述第一滤光器的第一吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

可选的，所述成像系统还包括衰减器，所述衰减器设于所述光波导与所述第一滤光器之间，或所述衰减器设于所述第一滤光器远离所述光波导的一侧。

可选的，所述衰减器包括第一衰减波段，所述第一衰减波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

可选的，所述成像系统还包括第二滤光器，所述第一滤光器与所述第二滤光器分设于所述衰减器的两侧或共同设于所述衰减器与所述光波导之间或共同设于所述衰减器远离所述光波导的一侧；

所述第二滤光器的吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

可选的，所述第一滤光器的第一吸收波段与所述第二滤光器的第二吸收波段不重叠。

可选的，所述第一吸收波段与所述第二吸收波段之和包括所述光源的全部所述工作波段。

可选的，所述成像系统还包括第三滤光器，

所述第三滤光器设于所述衰减器与所述第一滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述衰减器与所述第二滤光片之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述第一滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述第二滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述第一滤光器远离所述光波导的一侧，

或所述第三滤光器设于所述第二滤光器远离所述光波导的一侧，

或所述第三滤光器设于所述第一滤光器与所述第二滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述衰减器之间，

或所述第三滤光器设于所述衰减器远离所述光波导的一侧。

所述第三滤光器的吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

可选的，所述第一滤光器的第一吸收波段、所述第二滤光器的第二吸收波段以及所述第三滤光器的第三吸收波段不重叠。

可选的，所述第一吸收波段、所述第二吸收波段以及所述第三吸收波段之和包括所述光源的全部所述工作波段。

为实现上述目的，本申请提出一种增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括如上述任一项实施方式所述的成像系统。

本申请提出的技术方案中，所述成像系统包括光波导以及光源，所述成像系统在工作过程中，所述光源发出的光线从所述光波导的耦入区域进入所述光波导，并从所述光波导的耦出区域射出所述光波导传输至人眼；由于所述光波导背离人眼的一侧设有第一滤光器，所述第一滤光器的第一吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段，所述第一滤光器能够对所述光源从所述光波导远离所述人眼的一侧表面射出的光线进行吸收，从而避免所述光源发出的光线从原理所述人眼的一侧表面射出，导致漏光的问题出现，另外，由于所述第一滤光器的第一吸收波段只对所述光源发出的光线进行吸收，外界自然光的其他波段的光线仍然能够通过所述第一滤光器以及所述光波导被人眼接收，从而保证用户在能够观察外部环境的同时观察光源发出的光线，并避免出现漏光，导致信息泄露的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明第一滤光器为滤光片时，成像系统的结构示意图；

图2是本发明第一滤光器为滤光膜时，成像系统的结构示意图；

图3是本发明成像系统一实施例的结构示意图；

图4是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图5是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图6是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图7是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图8是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图9是本发明成像系统又一实施例的结构示意图；

图10是本发明成像系统又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	光波导	40	衰减器
11	耦入区域	50	第二滤光器
				12	耦出区域	60	第三滤光器
20	光源	70	人眼
				30	第一滤光器

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种成像系统及增强现实设备。

请参照图1与图2，所述成像系统包括光波导10以及光源20，所述光源20发出的光线从所述光波导10的耦入区域11进入所述光波导10，并从所述光波导10的耦出区域12射出所述光波导10传输至人眼70；

所述成像系统还包括第一滤光器30，所述第一滤光器30设于所述光波导10背离人眼70的一侧，所述光源20包括多个工作波段，所述第一滤光器30的第一吸收波段至少包括所述光源20的一个所述工作波段。

其中，所述光源20为所述成像系统中的显示装置，具体的，所述光源20可以为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)光源20或者半导体激光器(Laser Diode，LD)光源20，可以理解的是，所述光源20还可以为其他能够发出光线或显示图像的显示装置。

其中，所述光波导10包括耦入区域11与耦出区域12，所述光源20发出的光线从所述光波导10的所述耦入区域11进入后，在所述光波导10内通过全吸收的方式进行传输，并从所述耦出区域12射出所述光波导10。

优选的，所述第一滤光器30可以为滤光片或滤光膜，当所述第一滤光器30为滤光片时，所述滤光片可以通过固定结构与所述光波导10保持相对位置固定，还可以通过胶合或其他方式与所述光波导10连接；当所述第一滤光器30为滤光膜时，所述滤光膜通过镀膜或贴附的方式设置在所述光波导10背离人眼70的一侧表面。

本申请提出的技术方案中，所述成像系统包括光波导10以及光源20，所述成像系统在工作过程中，所述光源20发出的光线从所述光波导10的耦入区域11进入所述光波导10，并从所述光波导10的耦出区域12射出所述光波导10传输至人眼70；由于所述光波导10背离人眼70的一侧设有第一滤光器30，所述第一滤光器30的第一吸收波段至少包括所述光源20的一个所述工作波段，所述第一滤光器30能够对所述光源20从所述光波导10远离所述人眼70的一侧表面射出的光线进行吸收，从而避免所述光源20发出的光线从原理所述人眼70的一侧表面射出，导致漏光的问题出现，另外，由于所述第一滤光器30的第一吸收波段只对所述光源20发出的光线进行吸收，外界自然光的其他波段的光线仍然能够通过所述第一滤光器30以及所述光波导10被人眼70接收，从而保证用户在能够观察外部环境的同时观察光源20发出的光线，并避免出现漏光，导致信息泄露的问题。

在可选的实施方式中，当所述成像系统所在的外部环境的环境光亮度较高时，会影响用户对所述成像系统显示的画面的观察，为了提高所述成像系统的显示画面对比度，降低外部环境的环境光亮度对所述成像系统的影响，所述成像系统还包括衰减器40，所述衰减器40不仅能够对所述光源20发出的光线进行吸收，还能够对外部环境进入所述成像系统的光线进行衰减，具体的，所述衰减器40设于所述光波导10与所述第一滤光器30之间，或设于所述第一滤光器30远离所述光波导10的一侧，具体的，所述衰减器40可以为衰减片或衰减膜，当所述衰减器40为衰减片时，所述衰减片可以通过固定结构与所述光波导10保持相对位置固定，还可以通过胶合或其他方式与所述光波导10连接；当所述衰减器40为衰减膜时，所述衰减膜通过镀膜或贴附的方式设置在所述光波导10背离人眼70的一侧表面。于另一实施方式中，所述衰减器40还可以为衰减罩，所述衰减罩设置于所述成像系统远离用户人眼70的一侧，从而衰减罩不仅能够保护所述成像系统，避免所述成像系统直接受到外部冲击，另外还能增强所述成像系统对应的增强现实设备的外观效果。

在可选的实施方式中，所述衰减器40包括第一衰减波段，所述第一衰减波段至少包括所述光源20的一个所述工作波段，具体的，所述光线在所述光波导10传输时，当存在部分光线从所述光波导10远离人眼70的一侧表面射出所述光波导10时，所述衰减器40用于对射出所述光波导10的光线进行吸收，从而减少从光线射出所述成像系统后能够被外界进行观察。可以理解的是，用户可以根据对衰减程度的需求更换所述衰减片，并且为了保证用户对外界环境的观察，所述衰减器40的第一衰减波段包括所述光源20的至少一个所述工作波段，从而用于对所述光源20发出的光线进行衰减。优选的，为了提高用户的观察效果，所述衰减器40除了对所述光源20的工作波段进行衰减外，对所述光源20的工作波段外的光线透过，从而使用户能够透过所述衰减器40观察到所述衰减器40远离人眼70的一侧图像信息。

请参照图3与图4，在可选的实施方式中，所述成像系统还包括第二滤光器50，所述第一滤光器30与所述第二滤光器50分设于所述衰减器40的两侧或共同设于所述衰减器40与所述光波导10之间或共同设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧。

在一具体实施例中，所述第一滤光器30设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧，所述第二滤光器50设于所述衰减器40与所述光波导10之间；

在另一具体实施方式中，所述第一滤光器30设于所述衰减器40与所述光波导10之间，所述第二滤光器50设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧；

在另一具体实施方式中，所述第一滤光器30设于所述衰减器40与所述光波导10之间，所述第二滤光器50设于所述第一滤光器30与所述光波导10之间；

在另一具体实施方式中，所述第一滤光器30设于所述衰减器40与所述光波导10之间，所述第二滤光器50设于所述第一滤光器30与所述衰减器40之间；

在另一具体实施方式中，所述第一滤光器30设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧，所述第二滤光器50设于所述第一滤光器30与所述衰减器40之间；

在另一具体实施方式中，所述第二滤光器50设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧，所述第一滤光器30设于所述第一滤光器30与所述衰减器40之间；

所述第二滤光器50的第二吸收波段至少包括所述光源20的一个所述工作波段，具体的，所述第二滤光器50可以为滤光片或滤光膜，优选实施方式中，所述第一滤光器30与所述第二滤光器50可以为宽带滤光器或窄带滤光器，通过所述第一滤光器30与所述第二滤光器50组合使用的方式，实现对所述光源20的工作波段的光线吸收的效果。

在可选的实施方式中，所述第一滤光器30的所述第一吸收波段与所述第二滤光器50的所述第二吸收波段不重叠，具体的，当所述第一滤光器30与所述第二滤光器50均为窄带滤光片时，所述第一滤光器30与所述第二滤光器50的吸收波段设置在不同波段区域，从而实现通过所述第一滤光器30与所述第二滤光器50能够对不同波段的光线进行吸收。

在可选的实施方式中，为了提高所述第一滤光器30与所述第二滤光器50的吸收效果，所述第一滤光器30和/或所述第二滤光器50能够对多个波段的光线进行吸收，并且所述第一吸收波段与所述第二吸收波段之和包括所述光源20发出的光线的全部所述工作波段，保证所述光线在从所述光波导10远离人眼70的一侧表面射出后，能够完全被所述第一滤光器30或所述第二滤光器50吸收，并从所述光波导10的所述耦出区域12射出，从而避免从所述光波导10远离人眼70的一侧出现漏光，导致画面信息泄露的问题。

请参照图5至图10，在可选的实施方式中，所述成像系统还包括第三滤光器60，具体的，所述第三滤光器60设置在所述光波导10远离人眼70的一侧。所述第三滤光器60可以设置在不同的位置；

在一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述衰减器40与所述第一滤光器30之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述衰减器40与所述第二滤光片之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述光波导10与所述第一滤光器30之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述光波导10与所述第二滤光器50之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述第一滤光器30远离所述光波导10的一侧；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述第二滤光器50远离所述光波导10的一侧；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述第一滤光器30与所述第二滤光器50之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述光波导10与所述衰减器40之间；在另一具体实施方式中，所述第三滤光器60设于所述衰减器40远离所述光波导10的一侧。

所述第三滤光器60的第三吸收波段至少包括所述光源20的一个所述工作波段，具体的，所述第三滤光器60可以为滤光片或滤光膜，优选实施方式中，所述第三滤光器60可以为宽带滤光器或窄带滤光器，通过所述第一滤光器30、所述第二滤光器50以及第三滤光器60组合使用的方式，实现对所述光源20的工作波段的光线吸收的效果。

在可选的实施方式中，所述第一吸收波段、所述第二吸收波段以及所述第三吸收波段不重叠，具体的，当所述第一滤光器30、所述第二滤光器50以及所述第三滤光器60均为窄带滤光片时，所述第一滤光器30、所述第二滤光器50以及所述第三滤光器60的吸收波段设置在不同波段区域，从而实现通过所述第一滤光器30、所述第二滤光器50以及所述第三滤光器60能够对不同波段的光线进行吸收。

在可选的实施方式中，为了提高所述第一滤光器30、所述第二滤光器50以及所述第三滤光器60的吸收效果，所述第一滤光器30和/或所述第二滤光器50能够对多个波段的光线进行吸收，并且所述第一吸收波段、所述第二吸收波段以及所述第三吸收波段之和包括所述光源20发出的光线的全部所述工作波段，保证所述光线在从所述光波导10远离人眼70的一侧表面射出后，能够完全被所述第一滤光器30或所述第二滤光器50或所述第三滤光器60吸收，并从所述光波导10的所述耦出区域12射出，从而避免从所述光波导10远离人眼70的一侧出现漏光，导致画面信息泄露的问题。

为实现上述目的，本申请还提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括壳体以及如上述任一项实施方式所述的成像系统，所述成像系统收容于所述壳体内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括光波导以及光源，所述光源发出的光线从所述光波导的耦入区域进入所述光波导，并从所述光波导的耦出区域射出所述光波导传输至人眼；

所述成像系统还包括第一滤光器，所述第一滤光器设于所述光波导背离人眼的一侧，所述光源包括多个工作波段，所述第一滤光器的第一吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

2.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括衰减器，所述衰减器设于所述光波导与所述第一滤光器之间，或设于所述第一滤光器远离所述光波导的一侧。

3.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述衰减器包括第一衰减波段，所述第一衰减波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

4.如权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括第二滤光器，所述第一滤光器与所述第二滤光器分设于所述衰减器的两侧或共同设于所述衰减器与所述光波导之间或共同设于所述衰减器远离所述光波导的一侧；

所述第二滤光器的第二吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

5.如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述第一滤光器的第一吸收波段与所述第二滤光器的第二吸收波段不重叠。

6.如权利要求5所述的成像系统，其特征在于，所述第一吸收波段与所述第二吸收波段之和包括所述光源的全部所述工作波段。

7.如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括第三滤光器，

所述第三滤光器设于所述衰减器与所述第一滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述衰减器与所述第二滤光片之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述第一滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述第二滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述第一滤光器远离所述光波导的一侧，

或所述第三滤光器设于所述第二滤光器远离所述光波导的一侧，

或所述第三滤光器设于所述第一滤光器与所述第二滤光器之间，

或所述第三滤光器设于所述光波导与所述衰减器之间，

或所述第三滤光器设于所述衰减器远离所述光波导的一侧。

所述第三滤光器的吸收波段至少包括所述光源的一个所述工作波段。

8.如权利要求7所述的成像系统，其特征在于，所述第一滤光器的第一吸收波段、所述第二滤光器的第二吸收波段以及所述第三滤光器的第三吸收波段不重叠。

9.如权利要求8所述的成像系统，其特征在于，所述第一吸收波段、所述第二吸收波段以及所述第三吸收波段之和包括所述光源的全部所述工作波段。

10.一种增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括如权利要求1-9任一项所述的成像系统。

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