一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器技术

本发明专利技术中提供了一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器，所述衍射光波导器件包括：波导片、第一衍射微结构和第一亮度补偿膜。所述波导片包括波导片本体，所述波导片本体具有耦出区，所述耦出区位于所述波导片本体一侧；所述第一衍射微结构设置在所述耦出区内；所述第一亮度补偿膜设置在所述耦出区的出光侧，并用于将所述第一衍射微结构衍射出的光的亮度校正为第一均匀亮度，所述第一亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。解决了现有技术中因波导层表面衍射微结构的衍射效率固定，导致光线在分束传播过程中能量的不断衰减，进而导致波导显示纯色图像时出现亮度不均匀的问题。时出现亮度不均匀的问题。时出现亮度不均匀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器


[0001]本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及的是一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality，AR)技术是一种将虚拟信息与真实世界融合的技术，增强现实设备在使用时，既要保证能够观察到虚拟信息，还要保证观察到真实的外部世界。
[0003]光波导是一种可将信号光束缚在其内部，并使信号光朝着特定方向传输的器件，同时光波导具有良好的透光性。基于这些特性，光波导可以作为增强现实近眼显示装置的显示器。光波导将投影光机投出的信号光定向传输到人眼中，因此人眼可以看到待显示的图像，又因光波导具有良好的透光性，人眼还可以清晰看到波导后的真实环境，因此人眼最终看到的是待显示图像和真实环境的融合。
[0004]光波导按照不同的实现原理可分为几何光波导，衍射光波导等种类。衍射光波导因其厚度薄、重量轻、透光性好等优点，逐渐成为增强现实近眼显示装置中显示器的优选方案。所述衍射光波导由一层波导层以及波导层表面的衍射微结构组成。
[0005]现有技术中，对于特定传播角度的光线和固定周期的衍射微结构，波导层表面衍射微结构的衍射效率一般是固定的，如图1所示，将待显示图像10输入光波导中，输出波导显示图像20，导致光线在分束传播过程中能量的不断衰减，会导致波导显示纯色图像时出现亮度不均匀的问题。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0007]鉴于现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器，旨在解决现有技术中因波导层表面衍射微结构的衍射效率固定，导致光线在分束传播过程中能量的不断衰减，进而导致波导显示纯色图像时出现亮度不均匀的问题。
[0008]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种衍射光波导器件，包括：波导片，所述波导片包括波导片本体，所述波导片本体具有耦出区，所述耦出区位于所述波导片本体一侧；
[0009]第一衍射微结构，所述第一衍射微结构设置在所述耦出区内；
[0010]第一亮度补偿膜，所述第一亮度补偿膜设置在所述耦出区的出光侧，并用于将所述第一衍射微结构衍射出的光的亮度校正为第一均匀亮度，所述第一亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。
[0011]进一步，所述波导片本体还具有环境光射入区，所述第一亮度补偿膜覆盖部分所述环境光射入区；
[0012]所述衍射光波导器件还包括：
[0013]第二亮度补偿膜，所述第二亮度补偿膜位于所述波导片本体背离所述第一亮度补偿膜的一侧，并覆盖所述环境光射入区，用于将位于所述环境光射入区内的入射环境光的亮度校正为第二均匀亮度，所述第二亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。
[0014]进一步，所述波导片还具有耦入区；
[0015]所述耦入区内部设置有第二衍射微结构。
[0016]进一步，所述波导片还包括：
[0017]转折区，所述转折区连接于所述波导片本体一侧，所述转折区内部设置有第三衍射微结构；
[0018]所述转折区、所述耦入区和所述耦出区均间隔设置或相邻接设置。
[0019]进一步，所述第一亮度补偿膜和所述第二亮度补偿膜朝向所述耦入区的位置分别设置有第一通孔和第二通孔；
[0020]所述第一通孔与所述第二通孔的大小均与所述耦入区的大小相同。
[0021]一种衍射光波导器件亮度补偿方法，应用如上所述的衍射光波导器件，所述方法包括步骤：
[0022]获取所述耦出区出射光的所有视场的第一亮度分布；
[0023]提供一第一亮度补偿膜，根据所述第一亮度分布确定所述第一亮度补偿膜的第一透过率分布；
[0024]获取所述环境光射入区所有视场下环境光透过所述第一亮度补偿膜后的亮度分布为第二亮度分布；
[0025]提供一第二亮度补偿膜，根据所述第一亮度补偿膜的所述第二亮度分布确定所述第二亮度补偿膜的第二透过率分布。
[0026]进一步，所述步骤提供一第一亮度补偿膜，根据所述第一亮度分布确定所述第一亮度补偿膜的第一透过率分布具体包括：
[0027]获取所述耦出区上所有视场的所述第一亮度分布；
[0028]根据所述耦出区上所有视场的所述第一亮度分布，确定所述第一亮度补偿膜上对应区域的所述第一透过率分布。
[0029]进一步，所述步骤根据所述耦出区上所有视场的所述第一亮度分布，确定所述第一亮度补偿膜上对应区域的所述第一透过率分布具体包括：
[0030]根据第一亮度分布，预设一固定常数A，其中所述固定常数A为所述第一亮度补偿膜上与所述耦出区相对应区域上每个点对应的第一透过率与所述第一亮度分布中对应点亮度的乘积；
[0031]确定所述第一亮度补偿膜上每个点对应的第一透过率。
[0032]进一步，所述步骤提供一第二亮度补偿膜，根据所述第一亮度补偿膜的所述第二亮度分布确定所述第二亮度补偿膜的第二透过率分布具体包括：
[0033]获取所述第二亮度分布中的最小亮度值；
[0034]根据所述第二亮度分布中的最小亮度值，确定所述第二亮度补偿膜的所述第二透过率分布；
[0035]所述步骤根据所述第二亮度分布中的最小亮度值，确定所述第二亮度补偿膜的所
述第二透过率分布具体包括：
[0036]预设一固定常数B，其中所述固定常数B为所述第二亮度分布中的最小亮度值；
[0037]根据所述固定常数B，使所述第二亮度补偿膜上每一点的透过率与所述第二亮度分布中对应点亮度的乘积为B；
[0038]确定所述第二亮度补偿膜上每个点对应的第二透过率，得到所述第二透过率分布。
[0039]一种AR显示器，包括：如上所述的衍射光波导器件；
[0040]光机，所述光机设置在所述第一通孔内，并安装在所述耦入区的一侧；
[0041]以及挡光元件，所述挡光元件设置在所述第二通孔内，并安装在所述波导片本体上背离所述耦入区的一侧。
[0042]本专利技术中提供了一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器，通过设置所述波导片包括波导片本体，所述波导片本体具有耦出区，所述耦出区位于所述波导片本体一侧，所述第一衍射微结构设置在所述耦出区内，设置所述第一亮度补偿膜位于所述第一衍射微结构的出光侧，并用于将所述第一衍射微结构衍射出的光的亮度校正为第一均匀亮度，保证人眼观察到的所述耦出区传导出的虚拟光线信息亮度均匀，解决了现有技术中因波导层表面衍射微结构的衍射效率固定，导致光线在分束传播过程中能量的不断衰减，进而导致波导显示纯色图像时出现亮度不均匀的问题。
附图说明
[0043]图1是现有技术中波导显示图像示意图；
[0044]图2是本专利技术一种衍射光波导器件、亮度补偿方法及AR显示器实施例衍射光波导器件的结构示意图；
[0045]图3是本专利技术一种衍射光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射光波导器件，其特征在于，包括：波导片，所述波导片包括波导片本体，所述波导片本体具有耦出区，所述耦出区位于所述波导片本体一侧；第一衍射微结构，所述第一衍射微结构设置在所述耦出区内；第一亮度补偿膜，所述第一亮度补偿膜设置在所述耦出区的出光侧，并用于将所述第一衍射微结构衍射出的光的亮度校正为第一均匀亮度，所述第一亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。2.根据权利要求1所述的衍射光波导器件，其特征在于，所述波导片本体还具有环境光射入区，所述第一亮度补偿膜覆盖部分所述环境光射入区；所述衍射光波导器件还包括：第二亮度补偿膜，所述第二亮度补偿膜位于所述波导片本体背离所述第一亮度补偿膜的一侧，并覆盖所述环境光射入区，用于将位于所述环境光射入区内的入射环境光的亮度校正为第二均匀亮度，所述第二亮度补偿膜紧贴所述波导片本体，或者与所述波导片本体间隔设置。3.根据权利要求2所述的衍射光波导器件，其特征在于，所述波导片还具有耦入区；所述耦入区内部设置有第二衍射微结构。4.根据权利要求3所述的衍射光波导器件，其特征在于，所述波导片还包括：转折区，所述转折区连接于所述波导片本体一侧，所述转折区内部设置有第三衍射微结构；所述转折区、所述耦入区和所述耦出区均间隔设置或相邻接设置。5.根据权利要求3所述的衍射光波导器件，其特征在于，所述第一亮度补偿膜和所述第二亮度补偿膜朝向所述耦入区的位置分别设置有第一通孔和第二通孔；所述第一通孔与所述第二通孔的大小均与所述耦入区的大小相同。6.一种衍射光波导器件亮度补偿方法，其特征在于，应用如权利要求2
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5所述的衍射光波导器件，所述方法包括步骤：获取所述耦出区出射光的所有视场的第一亮度分布；提供一第一亮度补偿膜，根据所述第一亮度分布确定所述第一亮度补偿膜的第一透过率分布；获取所述环境光射入区所有视场下环境光透过所述第一亮度补偿膜后的亮度分布为第二亮度分布；提供一第二亮度补偿膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰富洋，关健，邵陈荻，徐松，
申请(专利权)人：珠海莫界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：