[发明专利]波导增强现实显示装置

说明书

本发明涉及一种波导增强现实显示装置，包括：图像源，用于显示图像以及根据显示的图像数据生成光学性质不同的第一光束与第二光束；波导，波导与图像源间隔设置，波导为单个；第一耦入器，设于波导靠近图像源的一侧，用于将第一光束耦入波导；第二耦入器，设于波导远离图像源的一侧，用于将第二光束耦入波导；耦出器，设于波导，用于将波导内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域进行耦出。上述波导增强现实显示装置通过单个波导即可实现两个不同视场的叠加，相比于传统的双波导的波导增强现实显示装置而言，本方案可以在保证波导增强现实显示装置的结构紧凑前提下，显著增大视场角，有利于提高用户的使用体验度。

【技术领域】

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种波导增强现实显示装置。

【背景技术】

增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息与虚拟世界信息之间融合的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息，利用电脑等科学技术实施模拟仿真处理，在真实世界中叠加将虚拟信息内容，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。增强现实显示技术可以将虚拟图像叠加到真实世界中，达到虚拟信息和现实世界融合的目的。增强现实显示技术能增强真实世界所表达的信息，因此在教育、远程协作、交通导航等领域有广泛的应用前景。基于波导的增强现实显示设备具有结构紧凑、体积小和易于出瞳扩展等优点，已被微软、索尼、Magicleap等公司应用于产品之中。

由于受到波导全反射条件的限制，基于波导的增强现实显示设备的视场一般较小。传统的波导增强现实显示装置通常设置两个波导，其中一个波导用于传输图像源根据显示的图像的左半部分的图像数据生成的光束，另一个波导则用于传输图像源根据显示的图像的右半部分的图像数据生成的光束，以达到增强视场角的作用，然而双波导的设置将会增加波导增强现实显示装置的厚度和重量，致使用户对该波导增强现实显示装置的使用体验度大大降低。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能够增大视场角、且结构紧凑的波导增强现实显示装置。

一种波导增强现实显示装置，包括：

图像源，用于显示图像以及根据显示的所述图像的图像数据同时生成光学性质不同的第一光束与第二光束；

波导，所述波导与所述图像源间隔设置，且所述波导为单个；

第一耦入器，设于所述波导靠近所述图像源的一侧，用于将所述第一光束耦入所述波导；

第二耦入器，设于所述波导远离所述图像源的一侧，用于将所述第二光束耦入所述波导，所述第一光束和所述第二光束均来源于所述图像源根据显示的同一所述图像的数据生成的光束；及

耦出器，设于所述波导，用于将所述波导内传播的所述第一光束和所述第二光束在同一预设区域进行耦出；所述第一光束的耦出光栅矢量与所述第二光束的耦出光栅矢量相同。

在其中一个实施例中，所述第一光束为第一偏振态的光束，所述第二光束为第二偏振态的光束，所述波导增强现实显示装置还包括第一偏振器和第二偏振器，所述第一偏振器和所述第二偏振器用于对所述光束进行筛选，以分别得到第一偏振态的光束和第二偏振态的光束。

在其中一个实施例中，所述第一偏振态的光束和所述第二偏振态的光束分别为S偏振态的光束和P偏振态的光束，或者左旋圆偏振态的光束和右旋圆偏振态的光束。

在其中一个实施例中，所述第一偏振器和所述第二偏振器平行设置于所述图像源靠近所述波导的一侧，且所述第一偏振器与所述第二偏振器在所述图像源上的正投影互不重叠。

在其中一个实施例中，所述第一光束为沿正角度入射的光束，所述第二光束为沿负角度入射的光束。