[发明专利]一种基于衍射整合器的增强现实显示系统及其制造方法

说明书

本发明公开了一种基于衍射整合器的增强现实显示系统及其制造方法，属于增强现实显示技术领域。本发明包括衍射整合器，由具有表面浮雕衍射光栅的紫外光固化/热固化树脂层构成，用于将虚拟图像反射至人眼；衍射整合器承载基底，用于承载衍射整合器；所述衍射整合器承载基底透明或者部分透明；光机投影器，与衍射整合器的中心相距5~60mm，作为图像显示源，用于将虚拟图像投射至衍射整合器。本发明具备日常眼镜的轻薄形态，可以与日常眼镜完全兼容，制作成本低、灵活性高，可大规模复制，适于工业生产。

技术领域

本发明涉及增强现实显示技术领域，特别涉及一种基于衍射整合器的增强现实显示系统及其制造方法。

背景技术

增强现实，是将真实世界信息和虚拟世界信息实时叠加到同一个画面或空间的新技术。通过计算机生成的提示信息、虚拟物体或虚拟场景叠加到真实世界中，实现超越现实的感官体验。由于具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，增强现实在数据模型的可视化、军事武器研发与制造、飞行导航、医疗培训、远程控制、娱乐与艺术等领域均有广泛的应用。

增强现实技术中的显示装置，根据显示原理分为光学透射式和视频透射式两大类。光学透射式增强现实显示系统在允许用户接收虚拟现实信息的同时，不切断用户接收真实世界信息的显示通路。由于分辨率高、无视觉偏差、无时延以及更符合社交习惯等优势，光学透射式增强现实显示系统已成为主流。此类显示系统或采用透明器件，或将显示器件放置在用户的边缘视野。目前已上市的能够实现增强现实的光学透射式近眼显示设备有Epson Moverio,Google Glass,Microsoft HoloLens,Magic Leap One。

增强现实显示系统的光学性能是综合性能评价的重要指标。然而，作为穿戴式的近眼显示设备，人体工学和美学也是决定产品能否被大众消费者广为接受的重要原因。眼镜的全球化普及说明了若穿戴式设备具备眼镜的轻薄形态，则可满足消费者对近眼设备在人体工学和美学方面的要求。

以上提及的以及目前市场上已有的其它增强现实显示设备，与眼镜相比，均过于厚重并缺乏时尚感。例如，EpsonMoverio和GoogleGlass采用的近眼成像部件比日常眼镜厚得多，并且有限的横向尺寸使得设备不符合对穿戴式设备的美学要求。MicrosoftHoloLens采用光波导作为显示部件，光波导的形态虽然与眼镜相接近，但日常佩戴眼镜的用户在使用HoloLens时需要继续佩戴自己的眼镜，因而系统的整体仍旧笨重。MagicLeapOne也采用光波导作为显示部件，然而为满足其功能性的设计，设备无法与用户佩戴的眼镜兼容，使得戴眼镜的用户无法获得正常的视觉体验。在人体工学和美学上的缺陷已成为当前市场上所有增强现实显示设备均未在消费领域产生足够的用户粘性的重要原因。

目前的增强现实近眼显示器均过于笨重，形态与理想的眼镜形态相差甚远。以光波导为显示核心的增强现实近眼显示器虽与眼镜形态相似，但对于佩戴眼镜的用户无法离开眼镜独立使用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于衍射整合器的增强现实显示系统。

本发明的技术方案为：

一种基于衍射整合器的增强现实显示系统，包括：

衍射整合器，由具有表面浮雕衍射光栅的紫外光固化/热固化树脂层构成，用于将虚拟图像反射至人眼；

衍射整合器承载基底，用于承载衍射整合器；所述衍射整合器承载基底透明或者部分透明；

光机投影器，与衍射整合器的中心相距5～60mm，作为图像显示源，用于将虚拟图像投射至衍射整合器。

作为优选方案，所述衍射整合器具有非恒定周期的弧形光栅。

作为优选方案，光机投影器和衍射整合器的中心连接线与光机投影器的零视场主光线重合。