[发明专利]增强现实近眼显示装置

说明书

本发明是关于一种增强现实近眼显示装置，包括：光机系统、第一波导组和第二波导组，其中，第二波导组和第一波导组平行放置，且第二波导组的两端通过框胶连接至第一波导组的两端的下表面；光机系统，用于出射光线至第一波导组的耦入区域；第一波导组，包括耦入光栅、第一波导板和第一耦出光栅，光线经耦入光栅进入波导板，并以全反射方式传播至第一耦出光栅，经第一耦出光栅将负一级衍射光线耦出至人眼，同时将正一级衍射光线耦出至第二波导组；第二波导组，包括第二耦出光栅、第二波导板和耦出元件，正一级衍射光线经第二耦出光栅重新耦入第二波导板，在第二波导板中以全反射方式传播至耦出元件，通过耦出元件耦出。

技术领域

本公开涉及增强现实技术领域，尤其涉及一种增强现实近眼显示装置。

背景技术

增强现实(AR)技术，借助计算机图形技术和可视化技术产生物理世界中不存在的虚拟对象，并将其准确放置在物理世界中，是把周围的视觉环境与虚拟的图形信息融合，即把真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间，呈现给用户一个感知效果更丰富的新环境。现阶段AR设备已经广泛应用于工业制造、维修、医疗、军事、娱乐以及教育等领域，影响甚至改变各行各业生产生活中的某些信息交互方式，有着巨大的潜在应用价值。

在AR近眼显示系统中，最核心的光学硬件部分就是波导耦合元件，目前应用较为广泛的AR近眼显示用耦合元件主要有基于几何光学的阵列排布的分光膜；以及基于衍射光学的体全息光栅等。体全息光栅是利用全息干涉技术制备的一种衍射光栅，通过两束相干光干涉，在感光材料内部形成一系列明暗相间的干涉条纹，使得感光材料的折射率分布根据明暗条纹发生变化。由于体全息光栅具备杂散光少，负一级衍射光效率高，波长以及角度选择性好等诸多优势，尤其反射型体全息光栅具有更大的衍射角度响应带宽，以及更窄的衍射波长响应带宽(色散低)，于是反射型体全息光栅被主要应用于全息波导显示领域。但是当反射型体全息光栅被用于全息波导耦出器件时，由于其正一级衍射光效率也很高，而这部分光线会反方向透射到外界，这样当有人从波导反方向观察时，也能看到清晰的像，大大地降低了增强现实近眼显示设备的隐蔽性。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种增强现实近眼显示装置，从而加强增强现实近眼显示设备的隐蔽性。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种增强现实近眼显示装置，所述装置包括：光机系统、第一波导组和第二波导组，其中，所述第二波导组和所述第一波导组平行放置，且所述第二波导组的两端通过框胶连接至所述第一波导组的两端的下表面；

所述光机系统，用于出射光线至所述第一波导组的耦入区域；

所述第一波导组，包括耦入光栅、第一波导板和第一耦出光栅，所述光线经耦入光栅进入所述第一波导板，并在所述第一波导板内以全反射方式传播至所述第一耦出光栅，经所述第一耦出光栅将负一级衍射光线耦出至人眼，同时将正一级衍射光线耦出至所述第二波导组；

所述第二波导组，包括第二耦出光栅、第二波导板和耦出元件，所述正一级衍射光线经所述第二耦出光栅重新耦入所述第二波导板，在所述第二波导板中以全反射方式传播至所述耦出元件，通过所述耦出元件耦出。

在一个实施例中，优选地，所述耦出元件包括第三耦出光栅。

在一个实施例中，优选地，所述第一耦出光栅、所述第二耦出光栅和所述第三耦出光栅为三个完全相同的复用彩色体全息光栅。

在一个实施例中，优选地，所述耦出元件包括非偏振分光膜阵列。

在一个实施例中，优选地，所述耦入光栅和所述第一耦出光栅为两个成镜像对称制作的复用彩色体全息光栅，所述第二耦出光栅和所述第一耦出光栅完全相同。

在一个实施例中，优选地，所述复用彩色体全息光栅包括反射型体全息光栅。

在一个实施例中，优选地，所述复用彩色体全息光栅基于角度复用或波长复用技术制作而成。