【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及增强显示，尤其涉及一种增强现实显示系统。
技术介绍
1、随着科学技术的发展，增强现实(augmented reality，简称ar)技术作为一种新型显示技术开始向大众普及，其主要特点是将虚拟画面叠加在现实场景之上，可以实现让人们在观看现实场景的同时还可以观看虚拟图像，为使用者提供更为丰富的信息，这也使得该项技术在安防、教育、医疗、工业、娱乐等行业得到了越来越广泛的应用。
2、目前实现增强现实显示的主要技术方案有离轴反射，共轴棱镜，自由曲面，光波导等。目前主要的研发热点方向为光波导显示技术，其为利用光波导将图像投射给观察者，并且能够提供一个较为轻便的装置，实现人们感知虚拟图像于现实世界当中的一种方式。衍射光波导为光波导显示技术的其中一种方式，能够以传统镜片的型态，提供人们于现实世界中观看虚拟图像。如专利us10114220所述方案，如图1所示，其光波导显示的手段是采用衍射光栅作为图像于波导当中注入与取出的光学结构。对于现有衍射光波导结构的方案中，一方面，衍射光波导方案的衍射光栅易发生多缝衍射效应使光分散形成光谱，在显示效果上容易产生比较难以解决的彩虹纹问题；另一方面，衍射光波导工艺一般由纳米压印制程来实现，在制作过程中需要晶圆级设备工艺，另外，纳米压印工序繁琐，导致单位面积晶圆产出成本极高，使用如此工艺来生产制造衍射光波导，即使良率提升也难以解决光波导在晶圆制程中的高成本问题。所以，衍射光栅制作良率和成本问题导致增强现实显示系统价格居高不下，难以进入消费者使用领域。
技术
1、本专利技术实施例提供了一种增强现实显示系统，一方面，采用简单的结构设计和成熟的工艺制程，避免了衍射光波导制备要求高、工序繁琐导致良率低、成本高的问题，另一方面，通过本案所述的结构设计方法，能够有效消除鬼影提升成像质量。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种增强现实显示系统，增强现实显示系统至少包括一光信号注入模块、一光波导模块和一光信号取出模块；
3、所述光信号注入模块位于光信号的传播路径上，用于调整所述光信号得到一整型光信号；其中，所述光信号包括一图像信号，所述图像信号可藉由光信号发生模块产生；
4、所述光波导模块位于所述整型光信号的传播路径上，并用于全反射传输所述整型光信号得到一传输光信号；
5、所述光信号取出模块位于所述传输光信号的传播路径上，用于调整所述传输光信号得到一出射光信号，所述出射光信号可进入使用者眼睛并被使用者眼睛所感知。
6、可选的，所述光信号取出模块至少包括一微结构阵列，所述微结构阵列为一微透镜阵列结构、一微棱镜阵列结构、一微反射镜阵列结构，所述微结构阵列排列方式为周期性、准周期性或非周期性中的任意一种。
7、可选的，所述微结构阵列至少包括第一光学面和第二光学面；所述第一光学面位于所述传输光信号的传播路径上，用于反射所述传输光信号形成第一反射光信号，所述第一反射光信号进入使用者眼睛经由感知形成虚拟图像。
8、可选的，所述传输光信号在所述光波导模块内进行全反射的入射角为α；所述第二光学面与基准平面之间的夹角为β，所述基准平面与所述传输光信号进行全反射时的入射面平行；
9、(90°-α-10°)≤β≤(90°-α+30°)；其中，30°＜α＜80°。
10、可选的，β＝90°-α；
11、所述第一光学面与所述基准平面之间的夹角为γ，γ＝α/2。
12、可选的，所述微结构阵列的微结构高度为h，所述微结构阵列的微结构宽度为p，满足：
13、可选的，所述微结构阵列包括一填充结构；所述填充结构为透明结构，所述填充结构的折射率与所述微结构阵列的折射率差异的绝对值在0.5以内。
14、可选的，所述增强现实显示系统还包括光学膜层，所述光学膜层包括出射光信号一、出射光信号二和出射光信号三：
15、所述光信号取出模块上设置有一光学膜层一，所述光学膜层一用于调整所述传输光信号得到一出射光信号一，所述出射光信号一可进入使用者眼睛并被使用者眼睛经由感知形成一虚拟图像一；同时，真实世界光信号也可经过所述光学膜层一穿透进入使用者眼睛而被使用者眼睛所感知；并且所述虚拟图像一可叠加于真实世界之感知；
16、所述光信号注入模块和所述光波导模块相接触时形成一接触面，在所述接触面上设置有一光学膜层二，所述光学膜层二用于实现对所述光信号增加透射，减少反射功能或对所述光信号进行角度和波长的选择功能；
17、当所述光信号注入模块和所述光波导模块一体设置，在所述光信号注入模块的光入射面上设置有一光学膜层三，所述光学膜层三用于实现对所述光信号增加透射，减少反射功能或对入射光线进行角度和波长的选择功能。
18、可选的，所述光信号注入模块和所述光波导模块相接触，所述光信号注入模块和所述光波导模块的接触面为一平面或者一曲面，所述接触面用于调整所述光信号得到所述整型光信号。
19、可选的，所述光信号注入模块和所述光波导模块一体设置，所述光信号注入模块的光入射面为一平面或者一曲面。
20、可选的，所述光信号注入模块至少包括一微结构阵列；所述微结构阵列为一微透镜阵列结构、一微棱镜阵列结构、一微反射镜阵列结构，所述微结构阵列排列方式为周期性、准周期性或非周期性中的任意一种。
21、可选的，所述增强现实显示系统包括一准直光学透镜；
22、所述准直光学透镜位于所述光信号的传播路径上，用于准直所述光信号进入所述光信号注入模块。
23、本专利技术实施例提供的增强现实显示系统，该系统包括信号发生模块、光信号注入模块、光波导模块和光信号取出模块；信号发生模块出射光信号；光信号注入模块调整光信号得到整型光信号，设置光波导模块全反射整型光信号得到传输光信号，可提高光束的能量利用率；进一步的，设置光信号取出模块替代现有技术中采用衍射光栅作为光波导取出结构，避免由于衍射效应引起的彩虹纹问题；同时，可减少传输光信号在光取出模块的重复反射或回圈反射次数，减少鬼影图像产生，使得出射光信号进入用户眼睛形成虚拟图像，提高了虚拟图像成像效果；环境光经过光信号取出模块进入用户眼睛形成真实图像，虚拟图像和真实图像的叠加形成增强显示效果，本专利技术提供的增强现实显示系统制备工艺简单、成本低、图像对比度高，虚拟图像和真实图像叠加可以达到增强现实的效果，提高用户的视觉体验感。
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1.一种增强现实显示系统，其至少包括一光信号注入模块、一光波导模块和一光信号取出模块；
2.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述光信号取出模块至少包括一微结构阵列，所述微结构阵列为一微透镜阵列结构、一微棱镜阵列结构、一微反射镜阵列结构，所述微结构阵列排列方式为周期性、准周期性或非周期性中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述微结构阵列至少包括第一光学面和第二光学面；所述第一光学面位于所述传输光信号的传播路径上，用于反射所述传输光信号形成第一反射光信号，所述第一反射光信号进入使用者眼睛经由感知形成虚拟图像。
4.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述传输光信号在所述光波导模块内进行全反射的入射角为α；所述第二光学面与基准平面之间的夹角为β，所述基准平面与所述传输光信号进行全反射时的入射面平行；
5.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，其特征在于，β＝90°-α；
6.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述微结构阵列的微结构高度为H，所述微
7.根据权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述微结构阵列包括一填充结构；所述填充结构为透明结构，所述填充结构的折射率与所述微结构阵列的折射率差异的绝对值在0.5以内。
8.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述增强现实显示系统还包括光学膜层，所述光学膜层包括光学膜层一、光学膜层二和光学膜层三：
9.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述光信号注入模块和所述光波导模块相接触，所述光信号注入模块和所述光波导模块的接触面为一平面或者一曲面，所述接触面用于调整所述光信号得到所述整型光信号。
10.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述光信号注入模块和所述光波导模块一体设置，所述光信号注入模块的光入射面为一平面或者一曲面。
11.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述光信号注入模块至少包括一微结构阵列；所述微结构阵列为一微透镜阵列结构、一微棱镜阵列结构、一微反射镜阵列结构，所述微结构阵列排列方式为周期性、准周期性或非周期性中的任意一种。
12.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述增强现实显示系统包括一准直光学透镜；
...【技术特征摘要】
1.一种增强现实显示系统，其至少包括一光信号注入模块、一光波导模块和一光信号取出模块；
2.根据权利要求1所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述光信号取出模块至少包括一微结构阵列，所述微结构阵列为一微透镜阵列结构、一微棱镜阵列结构、一微反射镜阵列结构，所述微结构阵列排列方式为周期性、准周期性或非周期性中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述微结构阵列至少包括第一光学面和第二光学面；所述第一光学面位于所述传输光信号的传播路径上，用于反射所述传输光信号形成第一反射光信号，所述第一反射光信号进入使用者眼睛经由感知形成虚拟图像。
4.根据权利要求3所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述传输光信号在所述光波导模块内进行全反射的入射角为α；所述第二光学面与基准平面之间的夹角为β，所述基准平面与所述传输光信号进行全反射时的入射面平行；
5.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，其特征在于，β＝90°-α；
6.根据权利要求4所述的增强现实显示系统，其特征在于，所述微结构阵列的微结构高度为h，所述微结构阵列的微结构宽度为p，满足：
7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓雷，
申请(专利权)人：超元视界科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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