[发明专利]增强现实显示光学器件、光学系统、眼镜及HUD显示系统

说明书

本申请提供了一种增强现实显示光学器件，该增强现实显示光学器件包括基底层和微纳光学反射层，基底层包括第一表面以及与第一表面相背的第二表面，基底层透射环境光，微纳光学反射层设置于基底层的第一表面，微纳光学反射层被配置为将处于预定窄带波长段的虚拟影像的光线反射。同时，本申请实施例还提供了具有该增强现实显示光学器件的增强现实显示系统、增强现实显示眼镜以及增强现实HUD显示系统。该增强现实显示光学器件利用微纳光学反射层对预定窄波长处图像光具有极高反射率、对环境光具有极高透射率的特性，从而以低成本、低功耗实现显示系统对预定窄波长处光源的高亮度、高透光率。

技术领域

本申请涉及增强现实显示技术领域，具体而言，涉及一种增强现实显示光学器件、光学系统、眼镜及HUD显示系统。

背景技术

增强现实显示技术，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，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，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同时存在。这种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。现有的增强现实显示系统通常由光学引擎和光学组合器组成，光学组合器反射光学引擎的影像进入人眼，并对环境光线保持一定的透过率，现有的增强现实显示系统无法在低成本的情况下高性能实现对影像的反射以及环境光线的透射，这就导致了现有的低成本AR显示系统无法实现高成像亮度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种增强现实显示光学器件、光学系统、眼镜及HUD显示系统，以改善上述问题。本申请通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请提供一种增强现实显示光学器件，该增强现实显示光学器件包括基底层和微纳光学反射层，基底层包括第一表面以及与第一表面相背的第二表面，基底层透射环境光，微纳光学反射层设置于基底层的第一表面，微纳光学反射层被配置为将处于预定窄带波长段的虚拟影像的光线反射。

在一种实施方式中，微纳光学反射层包括中间层以及纳米光栅层，中间层设置于基底层的第一表面，纳米光栅层设置于中间层远离第一表面的一侧。

在一种实施方式中，纳米光栅层由多个呈阵列排布的微纳米光栅结构构成，每个微纳米光栅结构的折射率大于1.6。

在一种实施方式中，纳米光栅层的光栅周期为200nm～400nm。

在一种实施方式中，纳米光栅层的占空比为0.1～0.9。

在一种实施方式中，纳米光栅层由以下方式制备：以树脂为原料，通过压印的方式在中间层上形成纳米光栅层。

在一种实施方式中，中间层的折射率大于1.6。

第二方面，本申请提供一种增强现实显示系统，增强现实显示系统包括图像投影装置和如上的增强现实显示光学器件；图像投影装置用于向增强现实显示光学器件发出处于预定窄带波长段的图像光；增强现实显示光学器件用于透射环境光；增强现实显示光学器件还用于反射预定窄带波长段的图像光以成像。

第三方面，本申请提供一种增强现实显示眼镜，增强现实显示眼镜包括镜架、镜片和增强现实显示系统，镜架包括相互连接的镜框与镜腿支架，镜片设置于镜框中，图像投影装置设置于镜腿支架；增强现实显示光学器件贴附于镜片内表面，或者镜片作为增强现实显示光学器件的基底层。

第四方面，本申请提供一种增强现实HUD显示系统，包括挡风玻璃和增强现实显示系统，其特征在于，增强现实显示光学器件贴附于挡风玻璃内表面，或者挡风玻璃作为增强现实显示光学器件的基底层。

第五方面，本申请提供一种增强现实HUD显示系统，包括独立HUD屏幕和增强现实显示系统，其特征在于，增强现实显示光学器件贴附于独立HUD屏幕内表面，或者独立HUD屏幕作为增强现实显示光学器件的基底层。