[發明專利]用于呈現增強現實圖像的裝置和包含該裝置的系統

在審

• 申請號: 202010128082.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113325579A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 羅明輝;喬文;成堂東;李瑞彬;李玲;朱平;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
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;閆小龍

本發明涉及圖像顯示技術，特別涉及用于呈現增強現實圖像的裝置和包含該裝置的用于實現增強現實顯示的系統。按照本發明一個方面的裝置包含：光波導鏡片；以及位于光波導鏡片表面的第一二維光柵陣列；位于光波導鏡片表面的第二二維光柵陣列，其中，第一二維光柵陣列和第二二維光柵陣列在光波導鏡片表面上的位置被設置為使二者的較大的邊相對，其中，第一二維光柵陣列配置為使入射至第一二維光柵陣列的光線一方面擴展至整個第一二維光柵陣列，另一方面傳播至第二二維光柵陣列，其中，第二二維光柵陣列配置為使傳播至第二二維光柵陣列的光線一方面擴展至整個第二二維光柵陣列，另一方面從光波導鏡片出射，其中，第一二維光柵陣列和第二二維光柵陣列具有相同的周期。

技術領域

本發明涉及圖像顯示技術，特別涉及用于呈現增強現實圖像的裝置和包含該裝置的用于實現增強現實顯示的系統。

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”集成在一起的新型顯示技術。它不僅展現真實世界的信息，而且還將虛擬信息同時顯示出來，從而實現兩種信息的相互補充和疊加。在視覺化的增強現實中，利用頭盔顯示器將真實世界與計算機生成的虛擬圖像疊加在一起的混合圖像呈現給用戶。

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，在典型的增強現實顯示設備中，微顯示空間光調制器(例如LCOS)上的圖像經過三片全息光柵耦合至光波導，隨后經三片光波導分別傳輸，最后在人眼正前方通過相應的全息光柵耦合輸出以投影至人眼。為了實現彩色投影，可以采用多層光波導的方式。

在增強現實顯示設備的推廣應用過程中，尺寸、性能和價格是制約普及程度的重要因素。因此如何兼顧這些因素以提供高性價比的產品是業界熱切關注的一個課題。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種用于呈現增強現實圖像的裝置，其具有結構簡單、緊湊和制造成本低等優點。

按照本發明一個方面的用于呈現增強現實圖像的裝置包含：

光波導鏡片；以及

位于所述光波導鏡片表面的第一二維光柵陣列；

位于所述光波導鏡片表面的第二二維光柵陣列，

其中，所述第一二維光柵陣列和所述第二二維光柵陣列在所述光波導鏡片表面上的位置被設置為使二者的較大的邊相對，

其中，所述第一二維光柵陣列配置為使入射至所述第一二維光柵陣列的光線一方面擴展至整個所述第一二維光柵陣列，另一方面傳播至所述第二二維光柵陣列，

其中，所述第二二維光柵陣列配置為使傳播至所述第二二維光柵陣列的光線一方面擴展至整個所述第二二維光柵陣列，另一方面從所述光波導鏡片出射，

其中，所述第一二維光柵陣列和所述第二二維光柵陣列具有相同的周期。

可選地，在上述裝置中，所述第一二維光柵陣列配置為使從所述第一二維光柵陣列出射的光線在所述光波導鏡片內以全反射方式傳播至所述第二二維光柵陣列。

可選地，在上述裝置中，所述第一二維光柵陣列的兩個光柵取向的夾角被設置得足夠大以避免在所述第二二維光柵陣列的中部形成高亮度區域。

可選地，在上述裝置中，所述夾角在90°～160°之間。

可選地，在上述裝置中，所述第二二維光柵陣列的光柵是變深度調制的。

可選地，在上述裝置中，所述第一二維光柵陣列和所述第二二維光柵陣列的結構形貌為由下列種類構成的組中的其中一種：圓柱形、圓錐形、方形和梯形。

可選地，在上述裝置中，所述第一二維光柵陣列和所述第二二維光柵陣列大體上為矩形。