一种超大视场角单片式混合波导增强现实显示装置

本发明涉及光波导，具体而言，涉及一种超大视场角单片式混合波导增强现实显示装置。

背景技术：

1、增强现实(ar)显示技术是一种将虚拟图像叠加到真实世界中的显示技术。通过增强现实显示设备，人眼可以同时接收来自真实世界和计算机的图像信息，极大地提高通过视觉获取信息的效率。增强现实显示技术已经被广泛应用于军事、教育、娱乐和医疗等诸多领域，为人们的生活带来了极大的便利。

2、对于头戴式增强显示系统来说，显示视场角是最为重要的性能参数，提升设备的视场角一直以来都是具有吸引力的研究方向。如专利cn202111019613.6中光学模组视场角小，导致应用场景非常有限。

3、因此，急需发明一种增强现实(ar)显示的技术或方法用于解决当前技术中，传统的光学模组视场角小的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种超大视场角单片式混合波导增强现实显示装置，旨在解决当前技术中传统的光学模组视场角小的问题。

2、本发明提出了一种超大视场角单片式混合波导增强现实显示装置，包括：

3、连接架，其一侧开设有两组通孔，且两组所述通孔沿所述连接架的水平方向并列设置；

4、光学显示模块，嵌设在所述通孔内部，所述光学显示模块用于接收待显示图像光，并进行显示；

5、瞳孔检测模块，设置在所述连接架的另一侧，所述瞳孔检测模块用于检测待使用者的瞳孔的出瞳直径以及瞳距；

6、控制模块，分别与所述光学显示模块和瞳孔检测模块电连接，所述控制模块用于根据检测到的所述待使用者的瞳孔的出瞳直径以及瞳距对所述光学显示模块显示的图像光进行调整。

7、进一步的，所述光学显示模块包括：

8、透镜，嵌设在所述通孔内部，其中，所述透镜内部设置有夹层；

9、波导基底，设置在所述夹层的内部，所述波导基底一侧与所述夹层的内侧壁相连接；

10、投影单元，设置在所述夹层的内部，所述投影单元用于接收所述待显示图像光，并进行投射；

11、光栅单元，设置在所述波导基底远离与所述夹层相连接一侧，所述光栅单元与所述波导基底相连接，所述光栅单元用于耦合投射的所述待显示图像光，并进行显示。

12、进一步的，所述投影单元包括：

13、准直镜头，设置在所述夹层的内部，所述准直镜头用于投射所述待显示图像光；

14、接收单元，与所述准直镜头电连接，所述接收单元内部设置有4g、5g或蓝牙子单元，所述接收单元用于接收所述待显示图像光，并传输至所述准直镜头。

15、进一步的，所述光栅单元包括：

16、耦入光栅，设置在所述波导基底远离与所述夹层相连接一侧的顶部，且所述耦入光栅与所述准直镜头相对应设置，所述耦入光栅用于接收所述准直镜头投射的待显示图像光，并进行图像光耦合发射；

17、反射镜阵列，设置有两组，且两组所述反射镜阵列相对设置在所述波导基底远离与所述夹层相连接一侧的两端，所述反射镜阵列用于将耦合发射的所述图像光进行光束反射；

18、耦出光栅，设置在两组所述反射镜阵列之间，所述耦出光栅与所述波导基底相连接，所述耦出光栅用于接收进行光束反射后的所述图像光，并进行显示。

19、进一步的，所述控制模块包括：

20、采集单元，与所述瞳孔检测模块电连接，所述采集单元用于采集所述待使用者的瞳孔的出瞳直径以及瞳距；

21、中控单元，分别与所述采集单元和耦出光栅电连接，所述中控单元用于根据所述瞳孔的出瞳直径以及瞳距对所述耦出光栅显示的横向尺寸和纵向尺寸进行调整。

22、进一步的，所述中控单元用于根据所述瞳孔的出瞳直径以及瞳距对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整时，包括：

23、所述中控单元获取所述瞳孔的实时出瞳直径与所述瞳孔的实时出瞳瞳距，并基于公式获取标准的横向尺寸，所述公式如下所示：

24、

25、其中，q为所述标准的横向尺寸，l为所述瞳孔的实时出瞳直径，k为所述瞳孔的实时出瞳瞳距；

26、所述中控单元还用于获取所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q，并根据所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间的关系，对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整。

27、进一步的，所述中控单元还用于根据所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间的关系，对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整时，包括:

28、所述中控单元还用于根据所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间进行比对，并根据比对结果判断是否对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

29、当q≥q时，所述中控单元则判断所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q满足于所述标准的横向尺寸q，判断不需要对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

30、当q＜q时，所述中控单元则判断所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q无法满足于所述标准的横向尺寸q，并根据所述实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间的关系，对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整。

31、进一步的，所述中控单元在判断所述耦出光栅显示的实时横向尺寸q无法满足于所述标准的横向尺寸q，并根据所述实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间的关系，对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整时，包括:

32、所述中控单元还用于获取所述实时横向尺寸q与所述标准的横向尺寸q之间的横向尺寸差值z，设定z＝q-q，并根据所述横向尺寸差值z与预设的横尺寸差值之间进行比对，根据比对结果选定相应的调整系数对耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

33、其中，所述中控单元还用于预先设定第一预设横尺寸差值z1和第二预设横尺寸差值z2，所述中控单元还用于预先设定第一预设调整系数m1、第二预设调整系数m2和第三预设调整系数m3，且z1＜z2，m1＜m2＜m3＜1；

34、当z≤z1时，所述中控单元则选定所述第一预设调整系数m1对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

35、当z1＜z≤z2时，所述中控单元则选定所述第二预设调整系数m2对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

36、当z＞z2时，所述中控单元则选定所述第三预设调整系数m3对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整；

37、当所述中控单元选定第i预设调整系数mi对所述耦出光栅显示的横向尺寸进行调整时，i＝1,2,3，并确定调整后的所述耦出光栅显示的横向尺寸≥所述标准的横向尺寸q。

38、进一步的，所述中控单元用于根据所述瞳孔的出瞳直径以及瞳距对所述耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整时包括：

39、所述中控单元获取所述瞳孔的实时出瞳直径与所述瞳孔的实时出瞳瞳距，并基于公式获取标准的纵向尺寸，所述公式如下所示：

40、

41、其中，e为所述标准的纵向尺寸，l为所述瞳孔的实时出瞳直径，k为所述瞳孔的实时出瞳瞳距；

42、所述中控单元还用于获取所述耦出光栅显示的实时纵向尺寸e，并根据所述耦出光栅显示的实时纵向尺寸e与所述标准的纵向尺寸e之间的关系，判断是否对所述耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整，

43、当e≥e时，所述中控单元则判断所述耦出光栅显示的实时纵向尺寸e满足于所述标准的纵向尺寸e，判断不需要对所述耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整；

44、当e＜e时，所述中控单元则判断所述耦出光栅显示的实时纵向尺寸e无法满足于所述标准的纵向尺寸e，并根据所述实时纵向尺寸e与所述标准的纵向尺寸e之间的关系，对所述耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整。

45、进一步的，所述中控单元根据所述实时纵向尺寸e与所述标准的纵向尺寸e之间的关系，对所述耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整时，包括：

46、所述中控单元还用于获取所述实时纵向尺寸e与所述标准的纵向尺寸e之间的纵向尺寸差值b，设定b＝e-e，并根据所述纵向尺寸差值b与预设的纵向尺寸差值之间进行比对，根据比对结果选定相应的调节系数对耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整；

47、其中，所述中控单元还用于预先设定第一预设纵向尺寸差值b1和第二预设纵向尺寸差值b2，所述中控单元还用于预先设定第一预设调节系数n1、第二预设调节系数n2和第三预设调节系数n3，且b1＜b2，n1＜n2＜n3＜1；

48、当b≤b1时，所述中控单元则选定所述第一预设调节系数n1对所述对耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整；

49、当b1＜b≤b2时，所述中控单元则选定所述第二预设调节系数n2对所述对耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整；

50、当b＞b2时，所述中控单元则选定所述第三预设调节系数n3对所述对耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整；

51、当所述中控单元选定第i预设调整系数mi对所述对耦出光栅显示的纵向尺寸进行调整时，i＝1,2,3，并确定调整后的所述耦出光栅显示的纵向尺寸≥所述标准的纵向尺寸e。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过连接架上的两组通孔提供了安装光学显示模块的位置，这使得光学显示模块能够准确地嵌设在合适的位置上，从而保证了图像的稳定性和准确性。这种布局还有助于优化设备的整体结构，提高了装置的稳定性和耐用性。其次，瞳孔检测模块的设置在连接架的另一侧，能够准确地检测待使用者的瞳孔的出瞳直径以及瞳距。通过检测这些参数，控制模块能够智能地对光学显示模块显示的图像光进行调整。这种个性化的调整可以有效地减少眼睛疲劳和不适感，提高了用户的舒适度和体验质量。最后，控制模块与光学显示模块和瞳孔检测模块电连接，实现了实时的数据传输和图像调整。这种智能化的控制系统使得装置能够根据用户的瞳孔特征实时调整显示的图像，提供了个性化、舒适度较高的增强现实体验。

53、本发明的一种超大视场角单片式混合波导增强现实显示装置，其通过投影单元发出的不同视场的光耦入光栅耦合进入波导，随后经过两组反射镜阵列发生多次反射实现纵向的扩瞳，并经反射镜阵列扩瞳后的光束最后通过光波导中部的耦出光栅输出，并实现二维扩瞳，进一步有效的扩大了现实显示的视场角。