[發明專利]增強現實顯示系統

在審

• 申請號: 201910776091.0
• 申請日: 2019-08-22
• 公開（公告）號: CN112415745A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 羅明輝;喬文;李玲;熊金艷;李瑞彬;周振;陳林森
• 申請（專利權）人: 蘇州蘇大維格科技集團股份有限公司;蘇州大學
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 唐靜芳

本發明涉及一種增強現實顯示系統，其包括：光源，用于提供圖像光線；至少兩個衍射波導鏡片，所述衍射波導鏡片包括鏡片本體和設置在所述鏡片本體上的功能性區域；設有至少一個用于使非必要光產生光線偏折的濾光層，所述濾光層設置在兩個所述衍射波導鏡片之間，所述濾光層上設有衍射型光學結構。該增強現實顯示系統通過在每兩個衍射波導鏡片之間設置濾光層，可以實現每片衍射波導鏡片的波段光單獨控制，從而消除光線亂入，避免光線串擾，造成圖像色差鬼影等現象，提升體驗舒適度，本發明的增強現實顯示系統采用衍射型光學結構的濾光層來使非必要光產生偏折，其濾光特性更優。

技術領域

本發明涉及一種增強現實顯示系統，屬于光學技術領域。

背景技術

增強現實(AR)技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，不僅展現了真實世界的信息,而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強現實中，用戶利用頭盔顯示器，把真實世界與電腦圖形重合成在一起，便可以看到真實的世界圍繞著它。目前主流的近眼式增強現實顯示設備大多采用光波導原理。例如，Lumus通過陣列光柵設計實現AR顯示，其顯示具有擴瞳效果，但存在百葉窗效應，影響觀看體驗。Microsoft采用三層衍射波導鏡片疊加，實現AR顯示。在多片疊加實現彩色的方法中，理論上，每片鏡片只需對特定波段光工作，其余波段過濾或者吸收掉，然而大多數情況，由于結構設計缺陷或者制備工藝誤差等問題，部分干擾光傳導路線錯誤，導致光學串擾，影響體驗效果。

請參見圖1，現有的增強現實顯示系統從光源發出的三種波段的光以一定方向入射至第一衍射波導鏡片1-1。其中，某一波段的光經第一衍射波導鏡片1-1的第一耦入區域1-11耦入、傳導，經第一耦出區域1-12導出。不適用于第一衍射鏡片1-1的其余波段光繼續向第二衍射波導鏡片1-2和第三衍射波導鏡片1-3傳輸，其中一波段的光經第二衍射波導鏡片1-2的第二耦入區域1-21耦入、傳導，經第二耦出區域1-22導出，最后一波段的光經第三衍射波導鏡片1-3的第三耦入區域1-31耦入、傳導，經第三耦出區域1-32導出，三中波段的光最后從第三耦出區域1-32匯集至人眼，實現彩色顯示。然而，上述情況為理想狀況下，在工藝檢測環節，匹配于第一衍射波導鏡片1-1的光并不能完全經鏡片衍射傳導，部分光會繼續在第二衍射波導鏡片1-2和第三衍射波導鏡片1-3，內以微弱效率傳導，還會在兩個衍射波導鏡片之間反射，這樣會形成干擾光，造成光線不均勻匹配，最終影響成像質量，形成較差的觀看體驗。

發明內容

本發明的目的在于提供一種增強現實顯示系統，其通過在衍射波導鏡片之間貼合濾光層，消除光線亂入、串擾，提升體驗舒適度。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種增強現實顯示系統，包括：

光源，用于提供圖像光線；

至少兩個衍射波導鏡片，所述衍射波導鏡片包括鏡片本體和設置在所述鏡片本體上的功能性區域；

并且，設有至少一個用于使非必要光產生光線偏折的濾光層，所述濾光層設置在兩個所述衍射波導鏡片之間，所述濾光層上設有衍射型光學結構。

進一步地，所述功能性區域包括耦入區域和耦出區域中的兩種、三種或多種，所述耦入區域和耦出區域分別將所述圖像光線耦合入所述衍射波導鏡片、將所述衍射波導鏡片內傳播過來的圖像光線向所述衍射波導鏡片外輸出。

進一步地，所述功能性區域還包括轉折區域，所述轉折區域用于改變所述圖像光線在所述衍射波導鏡片內的傳播方向。

進一步地，所述功能性區域中設有由納米結構形成的周期性光柵結構。

進一步地，所述周期性光柵結構包括傾斜光柵、體光柵或矩形光柵中的任一種或多種。

進一步地，所述濾光層設置在兩個所述衍射波導鏡片的耦入區域之間。

進一步地，所述濾光層的濾光方式為衍射型光線偏折。