一种全息光学模组、近眼显示系统及增强现实穿戴设备技术方案

本申请提供一种全息光学模组、近眼显示系统及增强现实穿戴设备，涉及光学技术领域，全息光学模组，包括沿图像光束传输方向依次设置的第一全息器件组和第二全息器件组，图像光束以预设夹角入射第一全息器件组，依次经第一全息器件组和第二全息器件组衍射后由第一全息器件组背离第二全息器件组的一侧出射，第二全息器件组背离第一全息器件组的一侧的环境光依次透过第二全息器件组和第一全息器件组出射。能够有效的提高数字影像以及外界景象的透过率，提高增强现实显示效果，并且能够使得模组的结构紧凑小巧。组的结构紧凑小巧。组的结构紧凑小巧。

【技术实现步骤摘要】
一种全息光学模组、近眼显示系统及增强现实穿戴设备


[0001]本申请涉及光学
，具体涉及一种全息光学模组、近眼显示系统及增强现实穿戴设备。

技术介绍

[0002]增强现实技术（Augmented Reality，英文简称AR）是一种对使用者所看到的真实世界中的各类信息进行数字化景象增强的技术，它实时地将真实的世界和虚拟的世界结合在一起，在展示真实场景的同时，通过图像、视频、3D模型等技术为用户提供虚拟信息，实现虚拟信息与现实世界的相互融合，为人们带来与数字信息的真正交互体验。
[0003]随着增强现实技术的发展，以增强现实眼镜为代表的增强现实技术目前在各个行业开始兴起，尤其在安防和工业领域，增强现实技术体现了无与伦比的优势，大大改进了信息交互方式。
[0004]目前增强现实技术中的光学显示方案最常用的是Birdbath方案（后称BB方案）。传统BB方案中的光学设计是把来自显示源的光线投射至45
°
放置的分光镜上，分光镜具有固定反射率和透射率之比，能将入射的光线部分反射，而使其余部分透射通过。被分光镜反射的光线入射到合成器上，合成器一般为一个凹面镜，同样具有固定反射率和透射率之比，可以把光线重新反射进入人眼成像。具有固定反射率和透射率之比的分光镜和合成器在光路中能够使得用户同时看到由显示源生成的数字影像以及外界的景象，实现虚拟信息和现实世界的相互融合。
[0005]但传统BB方案存在以下缺点：显示源发出的成像光线和外界的自然光线均需通过分光镜和合成器进入人眼，分光镜和合成器所具有的固定反射率和透射率之比导致系统光效低和环境光透过率低，同时，部分成像光线会经由合成器透射到系统外部，产生反向漏光问题。而且，光机内各元件基本都是共轴设置，其中分光镜至少需要和显示源宽度接近以便显示源出射的图像能够完全入射分光镜，如此一来也会导致模组整体结构较厚。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种全息光学模组、近眼显示系统及增强现实穿戴设备，能够有效的提高数字影像以及外界景象的透过率，提高增强现实显示效果，并且能够使得模组的结构紧凑小巧。
[0007]本申请实施例的一方面，提供了一种全息光学模组，包括沿图像光束传输方向依次设置的第一全息器件组和第二全息器件组，第二全息器件组设置在第一全息器件组的衍射光路上，图像光束以预设夹角入射第一全息器件组，依次经第一全息器件组和第二全息器件组衍射后由第一全息器件组背离第二全息器件组的一侧出射，第二全息器件组背离第一全息器件组的一侧的环境光依次透过第二全息器件组和第一全息器件组出射。
[0008]在本申请的一种可行的实施方式中，第一全息器件组和第二全息器件组之间呈夹角设置。
[0009]在本申请的一种可行的实施方式中，第一全息器件组包括透明基板以及贴合于透明基板一侧表面的至少一层反射全息元件；和/或，第二全息器件组包括透明基板以及贴合于透明基板一侧表面的至少一层反射全息元件。
[0010]在本申请的一种可行的实施方式中，第一全息器件组还包括在透明基板另一侧表面贴合设置的至少一层透射全息元件；和/或，第二全息器件组还包括在透明基板另一侧表面贴合设置的至少一层透射全息元件。
[0011]在本申请的一种可行的实施方式中，第一全息器件组还包括在透明基板另一侧表面贴合设置的增透膜层；和/或，第二全息器件组还包括在透明基板另一侧表面贴合设置的增透膜层。
[0012]在本申请的一种可行的实施方式中，透明基板的表面为平面、柱面和曲面的任意一种。
[0013]在本申请的一种可行的实施方式中，在第一全息器件组的入光侧还设置有整形光学器件，图像光束经整形光学器件调节像差后入射第一全息器件组。
[0014]在本申请的一种可行的实施方式中，整形光学器件为透射式几何光学元件，透射式几何光学元件的至少一侧表面为具有预设光焦度的光学成像曲面。
[0015]在本申请的一种可行的实施方式中，整形光学器件为第三全息器件组，第三全息器件组包括透明基板以及贴合于透明基板的表面的至少一层透射全息元件。
[0016]本申请实施例的另一方面，提供了一种近眼显示系统，包括显示器件以及如前述的全息光学模组，全息光学模组设置于显示器件的出光侧。
[0017]在本申请的一种可行的实施方式中，显示器件为有机主动发光显示器件或者激光束扫描器件。
[0018]本申请实施例的再一方面，提供了一种增强现实穿戴设备，包括穿戴设备主体，以及设置在穿戴设备主体上的如前述的近眼显示系统，近眼显示系统的显示器件为激光束扫描器件，激光束扫描器件包括激光源以及沿激光源的出光方向依次设置的整形模组和微机电振镜，激光源出射的激光束经整形模组整形后通过微机电振镜扫描出射，穿戴设备主体包括目视镜，扫描出射的扫描激光束呈预设夹角入射目视镜，以与由目视镜像侧透过的外界景象叠加呈现增强现实显示。
[0019]本申请实施例提供的全息光学模组，包括沿图像光束传输方向依次设置的第一全息器件组和第二全息器件组，第二全息器件组设置在第一全息器件组的衍射光路上，图像光束以预设夹角入射第一全息器件组，依次经第一全息器件组和第二全息器件组衍射后由第一全息器件组背离第二全息器件组的一侧出射，第二全息器件组背离第一全息器件组的一侧的环境光依次透过第二全息器件组和第一全息器件组出射。由于第一全息器件组和第二全息器件组均可采用结构紧凑且厚度较小的器件结构，而且，还能够在第一全息器件组和第二全息器件组上通过参数设置同时调制透过光束的像差，采用全息光学元件形成第一全息器件组和第二全息器件组，利用全息光学元件对光波长的选择性和角度选择性，能够对光束中图像光束和外界环境光束进行区分，第一全息器件组和第二全息器件组对通过的图像光束进行衍射以及通过光焦度调制像差后出射，对于外界环境光束以较高的透过率直接透射，并且还能够通过全息光学元件实现图像光束的像差校正，从而实现较佳的增强现实显示效果。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1是本申请实施例提供的一种全息光学模组的结构示意图之一；图2是本申请实施例提供的一种全息光学模组的结构示意图之二；图3是本申请实施例提供的一种全息光学模组的结构示意图之三；图4是本申请实施例提供的一种近眼显示系统的结构示意图之一；图5是本申请实施例提供的一种近眼显示系统的结构示意图之二。
[0022]图标：10
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第一全息器件组；20
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第二全息器件组；30
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整形光学器件；31
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第三全息器件组；40
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显示器件。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全息光学模组，其特征在于，包括沿图像光束传输方向依次设置的第一全息器件组和第二全息器件组，所述第二全息器件组设置在所述第一全息器件组的衍射光路上，图像光束以预设夹角入射所述第一全息器件组，依次经所述第一全息器件组和所述第二全息器件组衍射后由所述第一全息器件组背离所述第二全息器件组的一侧出射，所述第二全息器件组背离所述第一全息器件组的一侧的环境光依次透过所述第二全息器件组和所述第一全息器件组出射。2.根据权利要求1所述的全息光学模组，其特征在于，所述第一全息器件组和所述第二全息器件组之间呈夹角设置。3.根据权利要求1或2所述的全息光学模组，其特征在于，所述第一全息器件组包括透明基板以及贴合于所述透明基板一侧表面的至少一层反射全息元件；和/或，所述第二全息器件组包括透明基板以及贴合于所述透明基板一侧表面的至少一层反射全息元件。4.根据权利要求3所述的全息光学模组，其特征在于，所述第一全息器件组还包括在所述透明基板另一侧表面贴合设置的至少一层透射全息元件；和/或，所述第二全息器件组还包括在所述透明基板另一侧表面贴合设置的至少一层透射全息元件。5.根据权利要求3所述的全息光学模组，其特征在于，所述第一全息器件组还包括在所述透明基板另一侧表面贴合设置的增透膜层；和/或，所述第二全息器件组还包括在所述透明基板另一侧表面贴合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓鹏，丁毅，黄鹏程，魏一振，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：