增强现实显示系统技术方案

本发明专利技术涉及一种增强现实显示系统，其包括：光源，用于提供图像光线；至少两个衍射波导镜片，所述衍射波导镜片包括镜片本体和设置在所述镜片本体上的功能性区域；设有至少一个用于隔绝非必要光的滤光层，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片之间，所述滤光层上设有介质光栅。该增强现实显示系统通过在每两个衍射波导镜片之间设置滤光层，可以实现每片衍射波导镜片的波段光单独控制，从而消除光线乱入，避免光线串扰，造成图像色差鬼影等现象，提升体验舒适度。并且，通过调整介质光栅结构参数，可以激发导膜共振，不仅调节方便，而且具有高效率滤光效果。效率滤光效果。效率滤光效果。

【技术实现步骤摘要】
增强现实显示系统


[0001]本专利技术涉及一种增强现实显示系统，属于光学


技术介绍

[0002]增强现实(AR)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，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。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。目前主流的近眼式增强现实显示设备大多采用光波导原理。例如，Lumus通过阵列光栅设计实现AR显示，其显示具有扩瞳效果，但存在百叶窗效应，影响观看体验。Microsoft采用三层衍射波导镜片叠加，实现AR显示。在多片叠加实现彩色的方法中，理论上，每片镜片只需对特定波段光工作，其余波段过滤或者吸收掉，然而大多数情况，由于结构设计缺陷或者制备工艺误差等问题，部分干扰光传导路线错误，导致光学串扰，影响体验效果。
[0003]请参见图1，现有的增强现实显示系统从光源发出的三种波段的光以一定方向入射至第一衍射波导镜片1-1。其中，某一波段的光经第一衍射波导镜片1-1的第一耦入区域1-11耦入、传导，经第一耦出区域1-12导出。不适用于第一衍射镜片1-1的其余波段光继续向第二衍射波导镜片1-2和第三衍射波导镜片1-3传输，其中一波段的光经第二衍射波导镜片1-2的第二耦入区域1-21耦入、传导，经第二耦出区域1-22导出，最后一波段的光经第三衍射波导镜片1-3的第三耦入区域1-31耦入、传导，经第三耦出区域1-32导出，三中波段的光最后从第三耦出区域1-32汇集至人眼，实现彩色显示。然而，上述情况为理想状况下，在工艺检测环节，匹配于第一衍射波导镜片1-1的光并不能完全经镜片衍射传导，部分光会继续在第二衍射波导镜片1-2和第三衍射波导镜片1-3内以微弱效率传导，还会在两个衍射波导镜片之间反射，这样会形成干扰光，造成光线不均匀匹配，最终影响成像质量，形成较差的观看体验。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种增强现实显示系统，其通过在衍射波导镜片之间贴合滤光层，消除光线乱入、串扰，提升体验舒适度。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种增强现实显示系统，包括：
[0006]光源，用于提供图像光线；
[0007]至少两个衍射波导镜片，所述衍射波导镜片包括镜片本体和设置在所述镜片本体上的功能性区域；
[0008]并且，设有至少一个用于隔绝非必要光的滤光层，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片之间，所述滤光层上设有介质光栅。
[0009]进一步地，所述滤光层包括基底、设置在所述基底上的介质层以及设置在所述介质层上的所述介质光栅。
[0010]进一步地，所述基底选自石英、K9玻璃、聚对苯二甲酸类塑料、压克力或聚二甲基硅氧烷中的任一种。
[0011]进一步地，所述介质层为氮化硅材料，所述介质层的厚度为50～200nm。
[0012]进一步地，所述介质光栅为硅材料，所述介质光栅周期为250～400nm，占空比为0.4～0.6，高度为30～70nm。
[0013]进一步地，所述功能性区域包括耦入区域和耦出区域，所述耦入区域和耦出区域分别将所述图像光线耦合入所述衍射波导镜片、将所述衍射波导镜片内传播过来的图像光线向所述衍射波导镜片外输出。
[0014]进一步地，所述功能性区域还包括转折区域，所述转折区域用于改变所述图像光线在所述衍射波导镜片内的传播方向。
[0015]进一步地，所述功能性区域中设有由纳米结构形成的周期性光栅结构，所述周期性光栅结构包括倾斜光栅、体光栅或矩形光栅中的任一种。
[0016]进一步地，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片的耦入区域之间。
[0017]进一步地，所述滤光层与所述衍射波导镜片之间通过粘连剂连接。
[0018]进一步地，所述增强现实显示系统包括第一衍射波导镜片、第二衍射波导镜片以及设置在所述第一衍射波导镜片和第二衍射波导镜片之间的滤光层。
[0019]进一步地，所述滤光层用于阻碍绿光，透过品红光。
[0020]进一步地，所示光源包括LED、激光、LCD或OLED等。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的增强现实显示系统通过在两个衍射波导镜片之间贴合设置滤光层，用于隔绝非必要光的入射，在图像光线通过前一衍射波导镜片后，部分未完全耦入的图像光线经过滤光层后被介质光栅隔绝，无法进入下一个衍射波导镜片，实现光线过滤。故，该增强现实显示系统通过在每两个衍射波导镜片之间设置滤光层，可以实现每片衍射波导镜片的波段光单独控制，从而消除光线乱入，避免光线串扰，造成图像色差鬼影等现象，提升体验舒适度。并且，通过调整介质光栅结构参数，可以激发导膜共振，不仅调节方便，而且具有高效率滤光效果。
[0022]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0023]图1为现有技术中的增强现实显示系统的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例一所示的增强现实显示系统的结构示意图；
[0025]图3为图2所示的增强现实显示系统中的第一衍射波导镜片的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例二所示的增强现实显示系统中的滤光层的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例二所示的增强现实显示系统中的滤光层的衍射效率图；
[0028]图6为本专利技术实施例二所示的增强现实显示系统中的第一衍射波导镜片结构示意图；
[0029]图7为本专利技术所示的增强现实显示系统中的滤光层的制备工艺流程图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0031]需要说明的是：本专利技术的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本专利技术进行说明，不作为限定用语。
[0032]实施例一
[0033]请参见图2至图4，本专利技术一实施例所示的增强现实显示系统，包括：
[0034]激光光源(未图示)，用于提供入射图像光线，诚然，在其他实施例中，还可以是LED、LCD或OLED等其他光源。在激光光源照射处设置有第一衍射波导镜片2-1和第二衍射波导镜片2-2，每个衍射波导镜片都包括镜片本体和设置在镜片本体上的功能性区域，具体的：第一衍射波导镜片2-1包括第一镜片本体2-10、设置在第一镜片本体2-10上的第一耦入区域2-11、以及设置在第一镜片本体2-10上的第一耦出区域2-12；第二衍射波导镜片2-2包括第二镜片本体2-20、设置在第二镜片本体2-20上的第二耦入区域2-21、以及设置在第二镜片本体2-20上的第二耦出区域2-22。并且，在第一衍射波导镜片2-1和第二衍射波导镜片2-2之间设有一个滤光层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强现实显示系统，其特征在于，包括：光源，用于提供图像光线；至少两个衍射波导镜片，所述衍射波导镜片包括镜片本体和设置在所述镜片本体上的功能性区域；并且，设有至少一个用于隔绝非必要光的滤光层，所述滤光层设置在两个所述衍射波导镜片之间，所述滤光层上设有介质光栅，并通过调整所述介质光栅结构参数以激发导膜共振。2.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述滤光层包括基底、设置在所述基底上的介质层以及设置在所述介质层上的所述介质光栅。3.如权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述基底选自石英、K9玻璃、聚对苯二甲酸类塑料、压克力或聚二甲基硅氧烷中的任一种。4.如权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述介质层为氮化硅材料，所述介质层的厚度为50～200nm。5.如权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述介质光栅为硅材料，所述介质光栅周期为250～400nm，占空比为0.4～0.6，高度为30～70nm。6.如权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述功能性区域包括耦入区域和耦出区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明辉，乔文，李玲，熊金艳，李瑞彬，周振，陈林森，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：