[发明专利]一种波导镜片及AR显示装置

说明书

本发明公开一种波导镜片，包括波导基底、设置在波导基底上表面或由光栅组成的功能区域，功能区域包括用于将图像光线耦合进入波导基底的耦入区域、用于将经耦入区域传导过来的图像光线改变方向的中继区域，以及用于将中继区域传导过来的图像光线投射到外部空间中的耦出区域，中继区域包括用于将图像光线向两侧传递以实现水平视野增大的中间转折区和分布在中间转折区两侧用于将中间转折区传递过来的图像光线向所述耦出区域传导的边部转折区。本发明还公开了一种AR显示装置，包括上述波导镜片。通过上述结构，实现对称式视场扩展，弥补单向视场扩展不足，达到出瞳范围多色衍射效率均衡。

技术领域

本发明涉及AR显示技术领域，特别是涉及一种波导镜片及AR显示装置。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)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。

对AR技术而言，由于用户大部分视野呈现真实场景，如何识别和理解现实场景和物体，并成为AR感知交互的首要任务。此外，AR技术的分辨率(清晰程度)、视场角(又称视场，指视野范围)也会成为AR显示领域的重大技术挑战。

波导镜片是实现将虚拟物体更为真实可信的叠加到现实场景中关键所在。现有技术中，为扩大视场，对其进行了水平或垂直方向的扩展，如图1所示，耦入区域传导至转折区域，形成x方向视场扩大，转折区域传导至耦出区域，形成y方向视场扩大，即实现两次扩瞳。然而，从耦入区域传导至转折区域和从转折区域传导至耦出区域过程中，只利用了一级衍射，多色衍射情况下，存在视场范围衍射不均衡现象，导致产生明显色差，影响视觉体验。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低色差的波导镜片及AR显示装置。

本发明提供一种波导镜片，包括波导基底、设置在所述波导基底表面由光栅组成的功能区域，所述功能区域包括用于将图像光线耦合进入所述波导基底的耦入区域、用于将经所述耦入区域及所述波导基底传导过来的图像光线改变方向的中继区域，以及用于将所述中继区域经所述波导基底传导过来的图像光线投射到波导镜片外部空间中的耦出区域，所述中继区域包括用于将经所述耦入区域及所述波导基底传导过来的图像光线向两侧传递的中间转折区和分布在所述中间转折区两侧用于将所述中间转折区传递过来的所述图像光线向所述耦出区域传导的边部转折区。

在其中一实施例中，所述中间转折区的光栅为二维阵列光栅，使从所述耦入区域及所述波导基底传导过来的图像光线向两侧的边部转折区传递。

在其中一实施例中，所述两边部转折区为对称分布的一维光栅，使从所述中间转折区传递过来的所述图像光线向所述耦出区域传导。

在其中一实施例中，所述耦入区域和所述耦出区域的光栅均为一维光栅，且二者的光栅取向角相同，所述边部转折区光栅的取向角与所述耦入区域光栅的取向角不同，所述边部转折区的光栅取向与所述耦入区域的光栅取向的夹角为45度。

在其中一实施例中，所述边部转折区对称分布在所述中间转折区的两侧。

在其中一实施例中，所述耦入区域和所述耦出区域的光栅包括倾斜光栅、矩形光栅、闪耀光栅、体光栅。

在其中一实施例中，所述耦入区域、所述中继区域和所述耦出区域三者在同一方向依次设置。

本发明还提供一种AR显示装置，包括上述波导镜片。

在其中一实施例中，还包括镜框，所述镜框用于固定左右对称的波导镜片，左右对称的所述波导镜片分别用以匹配左眼和右眼。