[发明专利]一种增强现实显示装置

说明书

本发明提供一种增强现实显示装置，包括：图像源装置用于输出携带虚拟图像信息的图像光线；相互平行设置的至少一个第一波导镜片和至少一个第二波导镜片；第一波导镜片用于将图像光线经耦合输入并在第一波导镜片中传输后输出耦出光线；第二波导镜片用于将图像光线耦合输入后在第二波导镜片中沿第一方向传输后输出，还用于将耦出光线耦合输入后在第二波导镜片中沿第二方向传输后输出，第一方向和第二方向相反。本发明通过增加第二波导镜片，第一波导镜片的耦出光线和图像光线可以在第二波导镜片中沿相反方向传输，形成的Eyebox和图像衰减方向也相反，通过相互平均、补偿形成均匀的Eyebox和图像，降低现有调制方式对母版加工的制作难度。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种增强现实显示装置。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)是将真实世界与虚拟显示结合起来的技术，可将虚拟信息叠加在真实世界，在各行各业有广泛的应用。目前实现增强现实的设备包括手机、平板电脑等手持设备以及像眼镜一样佩戴的头戴式增强现实显示设备，头戴式增强现实显示设备无需手持，具备解放双手的特性，较其他设备具有明显的优势，也是目前的主要发展方向。

为了实现将虚拟信息叠加在真实世界，要求头戴式增强现实显示装置的光结合器具有较高的透明度，波导镜片因其透明度高且极其轻薄，是头戴式增强现实显示装置光结合器的理想选择，其中衍射光波导因其不需要繁琐的光学冷加工工序，适于进行大规模的生产，成为目前的主流技术发展方向。在波导镜片中传输的图像光线经过耦合输入光栅衍射后满足全反射条件，传输到达出瞳扩展光栅进行出瞳扩展或经过耦合输出光栅区域耦合输出时，亮度会逐渐降低。

图1为现有技术中的波导镜片的原理示意图，如图1所示，该装置包括输出图像的投影光机101，虚拟图像的光线由此输出；以及光波导镜片110。光波导镜片110包括耦合输入光栅103、波导基片102和耦合输出光栅104；波导基片102材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑。耦合输入光栅103和耦合输出光栅104位于波导基片102的同一表面，可通过光刻或者纳米压印技术来实现。由光机101出瞳输出的光线经耦合输入光栅103衍射后在波导基片102内全反射传输，到达耦合输出光栅104后向波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。若耦合输出光栅的衍射效率不变，则耦合输出的光线107、108、109所携带的光通量会逐渐变少，因此到达Eyebox 105对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox。当人眼位于Eyebox 105不同区域观察时，所看到的图像106的亮度会有不同，图像106本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向逐渐变暗。

为了实现均匀的Eyebox(视窗)，以保证眼球转动时看到图像的亮度、均匀度不发生变化，需要对出瞳扩展用的光栅的输出衍射效率进行调制，目前存在的调制方式包括光栅槽深调制、占空比调制、倾角调制等，但是这些调制方式对母版制作工艺有限制，也会增加母版制作的难度。

基于上述，现有技术中无法通过简单工艺制作得到实现均匀Eyebox和画面亮度均匀的波导镜片。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种增强现实显示装置，解决现有技术中无法通过简单工艺制作得到实现均匀Eyebox和画面亮度均匀的波导镜片的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种增强现实显示装置，包括：

图像源装置，用于输出携带虚拟图像信息的图像光线；以及