[实用新型]呈现增强现实图像的装置和实现增强现实显示的系统

说明书

本实用新型涉及呈现增强现实图像的装置和实现增强现实显示的系统。按照本实用新型一个方面的呈现增强现实图像的装置包含：光波导镜片；以及位于光波导镜片表面的第一二维光栅阵列；位于光波导镜片表面的第二二维光栅阵列，其中，第一二维光栅阵列和第二二维光栅阵列在光波导镜片表面上的位置被设置为使二者的较大的边相对，其中，第一二维光栅阵列配置为使入射至第一二维光栅阵列的光线一方面扩展至整个第一二维光栅阵列，另一方面传播至第二二维光栅阵列，其中，第二二维光栅阵列配置为使传播至第二二维光栅阵列的光线一方面扩展至整个第二二维光栅阵列，另一方面从光波导镜片出射，其中，第一二维光栅阵列和第二二维光栅阵列具有相同的周期。

技术领域

本实用新型涉及图像显示技术，特别涉及呈现增强现实图像的装置和实现增强现实显示的系统。

背景技术

增强现实(AR)技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成在一起的新型显示技术。它不仅展现真实世界的信息，而且还将虚拟信息同时显示出来，从而实现两种信息的相互补充和叠加。在视觉化的增强现实中，利用头盔显示器将真实世界与计算机生成的虚拟图像叠加在一起的混合图像呈现给用户。

目前主流的近眼式增强现实显示设备大多采用光波导原理。例如，在典型的增强现实显示设备中，微显示空间光调制器(例如 LCOS)上的图像经过三片全息光栅耦合至光波导，随后经三片光波导分别传输，最后在人眼正前方通过相应的全息光栅耦合输出以投影至人眼。为了实现彩色投影，可以采用多层光波导的方式。

在增强现实显示设备的推广应用过程中，尺寸、性能和价格是制约普及程度的重要因素。因此如何兼顾这些因素以提供高性价比的产品是业界热切关注的一个课题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种呈现增强现实图像的装置，其具有结构简单、紧凑和制造成本低等优点。

按照本实用新型一个方面的呈现增强现实图像的装置包含：

光波导镜片；以及

位于所述光波导镜片表面的第一二维光栅阵列；

位于所述光波导镜片表面的第二二维光栅阵列，

其中，所述第一二维光栅阵列和所述第二二维光栅阵列在所述光波导镜片表面上的位置被设置为使二者的较大的边相对，

其中，所述第一二维光栅阵列配置为使入射至所述第一二维光栅阵列的光线一方面扩展至整个所述第一二维光栅阵列，另一方面传播至所述第二二维光栅阵列，

其中，所述第二二维光栅阵列配置为使传播至所述第二二维光栅阵列的光线一方面扩展至整个所述第二二维光栅阵列，另一方面从所述光波导镜片出射，

其中，所述第一二维光栅阵列和所述第二二维光栅阵列具有相同的周期。

可选地，在上述装置中，所述第一二维光栅阵列配置为使从所述第一二维光栅阵列出射的光线在所述光波导镜片内以全反射方式传播至所述第二二维光栅阵列。

可选地，在上述装置中，所述第一二维光栅阵列的两个光栅取向的夹角被设置得足够大以避免在所述第二二维光栅阵列的中部形成高亮度区域。

可选地，在上述装置中，所述夹角在90°～160°之间。

可选地，在上述装置中，所述第二二维光栅阵列的光栅是变深度调制的。

可选地，在上述装置中，所述第一二维光栅阵列和所述第二二维光栅阵列的结构形貌为由下列种类构成的组中的其中一种：圆柱形、圆锥形、方形和梯形。

可选地，在上述装置中，所述第一二维光栅阵列和所述第二二维光栅阵列大体上为矩形。