[發明專利]一種基于波導的顯示裝置

在審

• 申請號: 201911347747.3
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN110908125A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 魏一振;張卓鵬;丁毅
• 申請（專利權）人: 杭州光粒科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王雨

本發明公開了一種基于波導的顯示裝置，投像裝置用于投射出圖像光線；在波導層的第一預設區域設置有用于將圖像光線耦合入波導層內的耦入部，在波導層的第二預設區域設置有用于將波導層內傳播的圖像光線向波導層外用戶觀看一側耦合出的耦出部；在波導層的第二預設區域遠離用戶觀看一側設置有對圖像光線具有吸收作用且允許除圖像光線之外的其它波段光線透射過的光學層。光學層使得從波導層第二預設區域向遠離用戶觀看一側泄漏的圖像光線會被光學層吸收，避免了這部分圖像光線泄漏到顯示裝置外，而光學層不影響除圖像光線之外的其它波段光線通過。因此與現有技術相比，本發明顯示裝置能夠避免光線向器件外部其它方向泄漏，有助于避免顯示泄漏情況。

技術領域

本發明涉及虛擬現實顯示技術領域，特別是涉及一種基于波導的顯示裝置。

背景技術

增強現實(augment reality，AR)顯示，是將仿真獲得的虛擬圖像和現實場景結合而向用戶顯示，使得用戶能同時接收到虛擬圖像信息和現實圖像信息，從而達到增強現實的感官體驗。增強現實顯示已廣泛應用在娛樂、教育、工業、軍事、醫療、旅游等行業領域。

傳統的增強現實顯示系統采用透射式光學顯示方式，為了實現光學透射式的增強現實顯示方案，設計了基于半透半反鏡或者自由曲面元件的傳統幾何光學系統，利用折射和反射實現虛擬圖像和真實場景的疊加，然而此類由傳統光學元件組成的顯示系統受制于光學總距離，無法做到足夠輕薄，與日常眼鏡相距甚遠。另外，受拉格朗日不變量的牽制，傳統光學顯示系統的出瞳尺寸有限，通常無法適配瞳距處于兩端的用戶人群。與傳統的增強現實顯示系統相比，基于波導的增強現實顯示方案有效地解決了以上兩個問題。一幅單色或者彩色圖像被投射進入波導后，利用光線在波導元件內通過全反射傳輸，有效地降低了光學元件的厚度，同時使用波導上一個或者多個光學元件控制圖像分步輸出，能實現出瞳擴展。

現有技術中，基于波導的增強現實顯示方案采用衍射光學器件，比如面浮雕光波導、全息光波導等，也可采用幾何光學器件如陣列光波導等。主要利用衍射光柵實現光線的入射、轉折和出射，基于全反射原理實現光線傳輸，能夠做到結構緊湊和器件輕巧，是目前最具競爭力的AR顯示設備核心光學器件。

然而此類增強現實顯示系統，在波導元件內傳播的光線在出射光柵區域衍射后，一部分出射進入人眼，另一部分繼續通過全反射傳播，在出射光柵區域，高級次衍射會導致小部分光線泄漏，使得外界也可以看到顯示圖像，會造成用戶隱私泄漏。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于波導的顯示裝置，與現有技術相比能夠避免光線向器件外部其它方向泄漏，有助于避免顯示泄漏情況。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于波導的顯示裝置，包括投像裝置和波導層，所述投像裝置用于投射出圖像光線；

在所述波導層的第一預設區域設置有用于將圖像光線耦合入所述波導層內的耦入部，在所述波導層的第二預設區域設置有用于將所述波導層內傳播的圖像光線向所述波導層外用戶觀看一側耦合出的耦出部；

在所述波導層的第二預設區域遠離用戶觀看一側設置有對圖像光線具有吸收作用且允許除圖像光線之外的其它波段光線透射過的光學層。

優選的，所述光學層的覆蓋范圍與所述波導層的第二預設區域一致。

優選的，所述投像裝置產生圖像光線的波帶寬度為0.1nm～10nm，所述光學層的吸收波帶寬度為0.1nm～10nm，所述光學層的吸收波帶范圍與所述投像裝置產生圖像光線的波帶范圍一致。

優選的，所述光學層為窄帶陷波濾光片，所述投像裝置的光源配套采用窄帶投影光源；

或者，所述投像裝置包括分別發出三原色激光的發光器件，所述光學層吸收波帶的中心波長與所述發光器件發出激光的波長一致；