[发明专利]增强现实显示系统

说明书

本发明涉及一种增强现实显示系统，其包括：光源，用于提供图像光线；至少两个衍射波导镜片，所述衍射波导镜片包括镜片本体和设置在所述镜片本体上的功能性区域；设有至少一个用于使非必要光产生光线偏折的滤光层，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片之间，所述滤光层上设有衍射型光学结构。该增强现实显示系统通过在每两个衍射波导镜片之间设置滤光层，可以实现每片衍射波导镜片的波段光单独控制，从而消除光线乱入，避免光线串扰，造成图像色差鬼影等现象，提升体验舒适度，本发明的增强现实显示系统采用衍射型光学结构的滤光层来使非必要光产生偏折，其滤光特性更优。

技术领域

本发明涉及一种增强现实显示系统，属于光学技术领域。

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”集成的新技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。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，Lumus通过阵列光栅设计实现AR显示，其显示具有扩瞳效果，但存在百叶窗效应，影响观看体验。Microsoft采用三层衍射波导镜片叠加，实现AR显示。在多片叠加实现彩色的方法中，理论上，每片镜片只需对特定波段光工作，其余波段过滤或者吸收掉，然而大多数情况，由于结构设计缺陷或者制备工艺误差等问题，部分干扰光传导路线错误，导致光学串扰，影响体验效果。

请参见图1，现有的增强现实显示系统从光源发出的三种波段的光以一定方向入射至第一衍射波导镜片1-1。其中，某一波段的光经第一衍射波导镜片1-1的第一耦入区域1-11耦入、传导，经第一耦出区域1-12导出。不适用于第一衍射镜片1-1的其余波段光继续向第二衍射波导镜片1-2和第三衍射波导镜片1-3传输，其中一波段的光经第二衍射波导镜片1-2的第二耦入区域1-21耦入、传导，经第二耦出区域1-22导出，最后一波段的光经第三衍射波导镜片1-3的第三耦入区域1-31耦入、传导，经第三耦出区域1-32导出，三中波段的光最后从第三耦出区域1-32汇集至人眼，实现彩色显示。然而，上述情况为理想状况下，在工艺检测环节，匹配于第一衍射波导镜片1-1的光并不能完全经镜片衍射传导，部分光会继续在第二衍射波导镜片1-2和第三衍射波导镜片1-3，内以微弱效率传导，还会在两个衍射波导镜片之间反射，这样会形成干扰光，造成光线不均匀匹配，最终影响成像质量，形成较差的观看体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强现实显示系统，其通过在衍射波导镜片之间贴合滤光层，消除光线乱入、串扰，提升体验舒适度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种增强现实显示系统，包括：

光源，用于提供图像光线；

至少两个衍射波导镜片，所述衍射波导镜片包括镜片本体和设置在所述镜片本体上的功能性区域；

并且，设有至少一个用于使非必要光产生光线偏折的滤光层，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片之间，所述滤光层上设有衍射型光学结构。

进一步地，所述功能性区域包括耦入区域和耦出区域中的两种、三种或多种，所述耦入区域和耦出区域分别将所述图像光线耦合入所述衍射波导镜片、将所述衍射波导镜片内传播过来的图像光线向所述衍射波导镜片外输出。

进一步地，所述功能性区域还包括转折区域，所述转折区域用于改变所述图像光线在所述衍射波导镜片内的传播方向。

进一步地，所述功能性区域中设有由纳米结构形成的周期性光栅结构。

进一步地，所述周期性光栅结构包括倾斜光栅、体光栅或矩形光栅中的任一种或多种。

进一步地，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片的耦入区域之间。

进一步地，所述滤光层的滤光方式为衍射型光线偏折。