[發明專利]三維動態顯示的全息光波導裝置和增強現實顯示設備

有效

• 申請號: 202011006071.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN111948824B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 李艷;崔海濤;錢進;雍海波
• 申請（專利權）人: 谷東科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 北京中和立達知識產權代理有限公司 11756
• 代理人: 祝妍

本公開是關于一種三維動態顯示的全息光波導裝置和增強現實顯示設備，全息光波導裝置，包括：光機系統，包括激光照明系統和微顯示器，微顯示器用來加載通過對三維場景進行波前編碼后獲得的三維計算全息圖，根據三維計算全息圖調制由激光照明系統照射至微顯示器的光波，被調制后的攜帶有三維場景波前信息分布的光波進入透鏡系統；透鏡系統，將攜帶有三維場景波前信息分布的光波進行濾波處理后射入耦入復用體全息光柵；耦入復用體全息光柵，將攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦入波導板；波導板，將攜帶有三維場景波前信息分布的光波通過全反射方式傳輸至耦出復用體全息光柵；耦出復用體全息光柵，將攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦出至人眼。

本發明要求中國專利申請CN202010418635.9的優先權，該優先權文件的說明書、說明書附圖和權利要求書所記載的內容全文引入本發明的說明書并被作為本發明說明書原始記載的一部分。申請人進一步聲明，申請人擁有基于該優先權文件修改本發明的說明書和權利要求書的權利。

技術領域

本公開涉及增強現實技術領域，尤其涉及一種三維動態顯示的全息光波導裝置和增強現實顯示設備。

背景技術

近眼顯示是觀察者在觀看外界真實物體的同時，疊加在真實環境中的圖像或者數據等信息也可被觀看，其提供了傳統顯示設備不具有的與真實環境無障礙的實時實地交互的功能，從而給用戶帶來了全新的視覺體驗，因此被廣泛應用于各個領域。全息波導將波導的全反射特性和全息光柵的衍射特性相結合，可實現大視場、大出瞳圖像輸出，從而被應用于新一代頭盔顯示系統，而且其具有整體質量和體積更為緊湊的優點，但是全息光柵無法用于處理任意形狀相位分布的衍射光線，所以無法對真實三維物體進行快速實時動態顯示，大大限制了其應用的范圍。

計算全息術是通過計算機圖形學產生所需要的物體模型，并對其波陣面進行抽樣后，將得到的離散分布的物光波場表達式輸入計算機中通過一定的編碼方式后形成數字全息圖。然后將該計算全息圖加載到SLM等液晶屏上，當有一束參考光照射時，即可在一定距離的顯示屏上再現出清晰的該物體模型的再現像。但是，目前的計算全息術主要用于直接通過液晶屏顯示，并未應用到增強現實技術領域。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本公開提供一種三維動態顯示的全息光波導裝置和增強現實顯示設備，用以實現對任意三維物體模型的實時動態顯示過程。

根據本公開實施例的第一方面，提供一種三維動態顯示的全息光波導裝置，包括：光機系統、透鏡系統、耦入復用體全息光柵、波導板和耦出復用體全息光柵；

所述光機系統，包括激光照明系統和微顯示器，所述微顯示器用來加載通過對三維場景進行波前編碼后獲得的三維計算全息圖，根據所述三維計算全息圖調制由所述激光照明系統照射至所述微顯示器的光波，被調制后的攜帶有三維場景波前信息分布的光波進入所述透鏡系統；

所述透鏡系統，用于將經由所述微顯示器加載的三維計算全息圖調制后的攜帶有三維場景波前信息分布的光波進行濾波處理后射入所述耦入復用體全息光柵；

所述耦入復用體全息光柵，用于將攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦入所述波導板；

所述波導板，用于將所述攜帶有三維場景波前信息分布的光波通過全反射的方式傳輸至所述耦出復用體全息光柵；

所述耦出復用體全息光柵，用于將所述攜帶有三維場景波前信息分布的光波耦出至人眼。

在一個實施例中，微顯示器包括反射式硅基液晶顯示器。

在一個實施例中，優選地，所述耦入復用體全息光柵和所述耦出復用體全息光柵的周期相同且鏡像對稱。

在一個實施例中，優選地，所述激光照明系統包括：激光器、衰減片、半波片、光纖耦合器、單模保偏光纖、光纖準直器、電控旋轉臺、聚焦透鏡和偏振分光棱鏡；

所述激光器，用于出射偏振光；