[发明专利]用于增强现实显示的装置和用于实现增强现实显示的系统

说明书

本发明涉及图像显示技术，特别涉及用于增强现实显示的装置和包含该装置的用于实现增强现实显示的系统。用于增强现实显示的装置包含：光波导镜片；设置于光波导镜片表面的第一光学功能结构、第二光学功能结构、第三光学功能结构和第四光学功能结构，其中，第二光学功能结构和第三光学功能结构位于第一光学功能结构与第四光学功能结构之间，其中，包含第一电场分量和第二电场分量的光线经第一光学功能结构耦入光波导镜片，在第一光学功能结构的作用下，光线的第一电场分量和第二电场分量在光波导镜片内分别沿第一方向和第二方向，经全反射到达所述第二光学功能结构和第三光学功能结构，并且在第二光学功能结构和第三光学功能结构的作用下，经全反射到达第四光学功能结构并从第四光学功能结构出射。

技术领域

本发明涉及图像显示技术，特别涉及用于增强现实显示的装置和包含该装置的用于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。然而基于上述工作原理的增强现实显示设备存在多个缺点。例如，视场范围内效率不均衡，造成显示明暗，从而影响体验效果。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于增强现实显示的装置，其具有出瞳范围内光线扩展效率均衡性好等优点。

按照本发明一个方面的用于增强现实显示的装置包含：

光波导镜片；以及

设置于所述光波导镜片表面的第一光学功能结构、第二光学功能结构、第三光学功能结构和第四光学功能结构，

其中，所述第二光学功能结构和第三光学功能结构位于所述第一光学功能结构与第四光学功能结构之间，

其中，包含第一电场分量和第二电场分量的光线经所述第一光学功能结构耦入所述光波导镜片，在所述第一光学功能结构的作用下形成具有所述第一电场分量的第一光束和具有所述第二电场分量的第二光束，所述第一光束和第二光束在所述光波导镜片内分别沿第一方向和第二方向，经全反射到达所述第二光学功能结构和第三光学功能结构，并且在所述第二光学功能结构和第三光学功能结构的作用下，经全反射到达所述第四光学功能结构并从所述第四光学功能结构出射，

其中，所述第一电场分量和第二电场分量分别平行于第一方向和第二方向，所述第一光束和第二光束具有相同的波段范围。

优选地，在上述装置中，所述第一光学功能结构和第四光学功能结构为二维光栅，所述第二光学功能结构和第三光学功能结构为一维光栅。

优选地，在上述装置中，所述一维光栅为下列中的一种：倾斜光栅、矩形光栅、闪耀光栅和体光栅。

优选地，在上述装置中，所述第一光学功能结构设置于所述光波导镜片表面的角部区域，所述第二光学功能结构和第三光学功能结构沿所述光波导镜片的、与所述第一光学功能结构相邻的边设置，并且所述第四光学功能结构设置于所述光波导镜片的中央区域。

优选地，在上述装置中，所述第四光学功能结构呈矩形，并且所述第二光学功能结构和第三光学功能结构的纵向长度与所述矩形的尺寸匹配。

优选地，在上述装置中，所述第一方向基本上垂直于第二方向。