CN110471185A - 波导增强现实显示装置 - Google Patents

波导增强现实显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110471185A
CN110471185A CN201910803524.7A CN201910803524A CN110471185A CN 110471185 A CN110471185 A CN 110471185A CN 201910803524 A CN201910803524 A CN 201910803524A CN 110471185 A CN110471185 A CN 110471185A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
light beam
decoupling
coupled
augmented reality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910803524.7A
Other languages
English (en)
Inventor
杨濛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ruisheng Communication Technology Changzhou Co Ltd
Original Assignee
Ruisheng Communication Technology Changzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ruisheng Communication Technology Changzhou Co Ltd filed Critical Ruisheng Communication Technology Changzhou Co Ltd
Priority to CN201910803524.7A priority Critical patent/CN110471185A/zh
Priority to PCT/CN2019/104529 priority patent/WO2021035789A1/zh
Publication of CN110471185A publication Critical patent/CN110471185A/zh
Priority to US17/004,011 priority patent/US20210064082A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1601—Constructional details related to the housing of computer displays, e.g. of CRT monitors, of flat displays
    • G06F1/1607—Arrangements to support accessories mechanically attached to the display housing
    • G06F1/1609—Arrangements to support accessories mechanically attached to the display housing to support filters or lenses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0075—Arrangements of multiple light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)

Abstract

本发明涉及一种波导增强现实显示装置，包括：图像源，用于显示图像以及根据显示的图像数据生成光学性质不同的第一光束与第二光束；波导，波导与图像源间隔设置，波导为单个；第一耦入器，设于波导靠近图像源的一侧，用于将第一光束耦入波导；第二耦入器，设于波导远离图像源的一侧，用于将第二光束耦入波导；耦出器，设于波导，用于将波导内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域进行耦出。上述波导增强现实显示装置通过单个波导即可实现两个不同视场的叠加，相比于传统的双波导的波导增强现实显示装置而言，本方案可以在保证波导增强现实显示装置的结构紧凑前提下，显著增大视场角，有利于提高用户的使用体验度。

Description

波导增强现实显示装置
【技术领域】
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种波导增强现实显示装置。
【背景技术】
增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息与虚拟世界信息之间融合的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息，利用电脑等科学技术实施模拟仿真处理，在真实世界中叠加将虚拟信息内容，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。增强现实显示技术可以将虚拟图像叠加到真实世界中，达到虚拟信息和现实世界融合的目的。增强现实显示技术能增强真实世界所表达的信息，因此在教育、远程协作、交通导航等领域有广泛的应用前景。基于波导的增强现实显示设备具有结构紧凑、体积小和易于出瞳扩展等优点，已被微软、索尼、Magicleap等公司应用于产品之中。
由于受到波导全反射条件的限制，基于波导的增强现实显示设备的视场一般较小。传统的波导增强现实显示装置通常设置两个波导，其中一个波导用于传输图像源根据显示的图像的左半部分的图像数据生成的光束，另一个波导则用于传输图像源根据显示的图像的右半部分的图像数据生成的光束，以达到增强视场角的作用，然而双波导的设置将会增加波导增强现实显示装置的厚度和重量，致使用户对该波导增强现实显示装置的使用体验度大大降低。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能够增大视场角、且结构紧凑的波导增强现实显示装置。
一种波导增强现实显示装置，包括：
图像源，用于显示图像以及根据显示的所述图像的图像数据同时生成光学性质不同的第一光束与第二光束；
波导，所述波导与所述图像源间隔设置，且所述波导为单个；
第一耦入器，设于所述波导靠近所述图像源的一侧，用于将所述第一光束耦入所述波导；
第二耦入器，设于所述波导远离所述图像源的一侧，用于将所述第二光束耦入所述波导，所述第一光束和所述第二光束均来源于所述图像源根据显示的同一所述图像的数据生成的光束；及
耦出器，设于所述波导，用于将所述波导内传播的所述第一光束和所述第二光束在同一预设区域进行耦出；所述第一光束的耦出光栅矢量与所述第二光束的耦出光栅矢量相同。
在其中一个实施例中，所述第一光束为第一偏振态的光束，所述第二光束为第二偏振态的光束，所述波导增强现实显示装置还包括第一偏振器和第二偏振器，所述第一偏振器和所述第二偏振器用于对所述光束进行筛选，以分别得到第一偏振态的光束和第二偏振态的光束。
在其中一个实施例中，所述第一偏振态的光束和所述第二偏振态的光束分别为S偏振态的光束和P偏振态的光束，或者左旋圆偏振态的光束和右旋圆偏振态的光束。
在其中一个实施例中，所述第一偏振器和所述第二偏振器平行设置于所述图像源靠近所述波导的一侧，且所述第一偏振器与所述第二偏振器在所述图像源上的正投影互不重叠。
在其中一个实施例中，所述第一光束为沿正角度入射的光束，所述第二光束为沿负角度入射的光束。
在其中一个实施例中，所述第一耦入器和所述第二耦入器共光轴对准设置于所述波导的相对两侧。
在其中一个实施例中，所述耦出器包括：
第一耦出器，设于所述波导靠近所述图像源的一侧，所述第一耦出器用于将所述波导内传播的所述第一光束耦出；及
第二耦出器，设于所述波导远离所述第一耦出器的一侧，所述第二耦出器用于将所述波导内传播的所述第二光束耦出。
在其中一个实施例中，所述第一耦入器及所述第一耦出器为透射光栅，所述第二耦入器与所述第二耦出器为反射光栅；所述第一光束经所述第一耦入器耦入所述波导，在所述波导内全反射传递至所述第一耦出器，由所述第一耦出器耦出；所述第二光束经所述第二耦入器耦入所述波导，在所述波导内全反射传递至所述第二耦出器，依次所述第二耦出器及所述第一耦出器耦出至所述预设区域。
在其中一个实施例中，所述第一耦出器与所述第二耦出器共光轴对准设置于所述波导的相对两侧。
在其中一个实施例中，所述第一光束的耦出光栅矢量与所述第二光束的耦出光栅矢量相同且具有相同的偏振选择性，所述耦出器为设置在所述波导一侧的透射光栅，单个所述耦出器设置于所述波导厚度方向的任意一侧。
上述波导增强现实显示装置，波导与图像源间隔设置，且波导为单个，由于分别设于单个波导两侧的第一耦入器和第二耦入器只能分别对图像源根据显示的图像的数据生成的第一光束和第二光束进行衍射，因此最终图像源生成的第一光束和第二光束可分别通过第一耦入器和第二耦入器耦入波导中，然后通过设于波导上的耦出器将波导内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域耦出，这样使得上述波导增强现实显示装置通过单个波导即可实现由第一光束和第二光束组成的两个不同视场的叠加翻倍。相比于传统的双波导的波导增强现实显示装置而言，本方案可以在保证波导增强现实显示装置的结构紧凑前提下，显著增大视场角，有利于提高用户的使用体验度。
【附图说明】
图1为传统的波导增强现实显示装置的原理示意图；
图2为本发明一实施例中的波导增强现实显示装置的整体光路示意图；
图3为本发明一实施例中的第一光束在波导增强现实显示装置中的光路示意图；
图4为本发明一实施例中的第二光束在波导增强现实显示装置中的光路示意图；
图5为本发明另一实施例中的波导增强现实显示装置整体光路示意图；
图6为本发明一实施例中光束的投射示意图；
图7为本发明一实施例中第一光束和第二光束分别在波导中耦入、偏折到耦出的光栅矢量示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一般波导增强现实显示装置包括波导和安装在波导上的耦入器11、偏折器12及耦出器13，耦入器11用于将光束耦入波导；偏折器12用于改变光束在波导内的传输方向，同时实现光束在X方向上的扩展；耦出器13用于将波导内的传播的光束耦出，同时实现光束在Y方向上的出瞳扩展。耦入器11、偏折器12及耦出器13可以为全息光学元件(Holographic Optical Element，HOE)，也可以为衍射光学元件(Diffractive OpticalElement)，包括体全息光栅、倾斜光栅和闪耀光栅等。
具体的，为便于描述，将光束分别在耦入器11、偏折器12及耦出器13中对应的光栅矢量记为：K1、K2、K3，同时将光束分别在耦入器11、偏折器12及耦出器13中对应传播的周期记为：Λ1、Λ2、Λ3；光栅矢量的方向与对应的光栅周期方向平行；
K1的大小：|K1|＝2π/Λ1；
K2的大小：|K2|＝2π/Λ2；
K3的大小：|K3|＝2π/Λ3；
如图1所示，光束分别在耦入器11、偏折器12及耦出器13中对应的光栅矢量K1、K2、K3组成闭合三角形，即K1+K2+K3＝0，此时耦入波导的光束的传播方向和耦出波导的光束的传播方向相同。
如图2所示，本发明一实施例中的波导增强现实显示装置10包括图像源100、波导200、第一耦入器300、第二耦入器400及耦出器，本实施例中，耦出器包括位于波导200相对两侧的第一耦出器500及第二耦出器500’。本实施例的波导增强现实显示装置10没有偏折器，但这不影响本发明的核心思想，在本发明的其他实施例中，也可以通过在波导200的表面设置偏折器以改变光束在波导200内的传播。
图像源100用于显示图像以及根据显示的图像的数据同时生成光学性质不同的第一光束与第二光束；波导300与图像源100间隔设置，且波导200为单个；第一耦入器300设于波导200靠近图像源100的一侧，第一耦入器300优选为透射光栅，第一耦入器300用于将第一光束耦入波导200；第二耦入器400设于波导200远离图像源100的一侧，第二耦入器400优选为反射光栅，第二耦入器400用于将第二光束耦入波导200，第一光束和第二光束均来源于图像源100根据显示的同一图像的数据生成的光束；耦出器500及500’设于波导200，耦出器500及500’用于将波导200内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域进行耦出。
如图3所示，以第一光束在单个波导200内的传播路径为例，第一耦入器300设置在波导200靠近图像源100的一侧，由于设于单个波导200靠近图像源100一侧的第一耦入器300具有光学选择性，第一耦入器300只能对图像源100根据显示的图像的图像数据生成的第一光束进行衍射，而不能对图像源100根据显示的图像的数据同时生成的第二光束进行衍射，因此最终第一耦入器300只能将图像源100生成的第一光束耦入波导200中，在所述波导200内全反射传递至第一耦出器500，然后通过设于波导200上的第一耦出器500将波导200内传播的第一光束耦出。
如图4所示，以第二光束在在单个波导200内的传播路径为例，第二耦入器400设置在波导200远离图像源100的一侧，由于设于单个波导200远离图像源100的一侧的第二耦入器400同时具有光学选择性，第二耦入器400只能对图像源100根据显示的图像的数据生成的第二光束进行衍射，而不能对图像源100根据显示的图像的数据同时生成的第一光束进行衍射，因此最终第二耦入器400只能将图像源100生成的第二光束耦入波导200中，然后通过设于波导200上的第二耦出器500’将波导200内传播的第二光束耦出。具体地，所述第二光束经所述第二耦入器400耦入所述波导200，在所述波导200内全反射传递至所述第二耦出器500’，由所述第二耦出器500’耦出至所述预设区域。优选的，所述第二耦入器400与所述第二耦出器500’为反射光栅。参考图2，以本实施例中在单个波导200靠近图像源100一侧设置第一耦入器300，且在单个波导200远离图像源100的一侧同时设置第二耦入器400的结构来分析，由于分别设于单个波导200两侧的第一耦入器300和第二耦入器400只能分别对图像源100根据显示的图像的数据生成的第一光束和第二光束进行衍射，因此最终图像源100生成的第一光束和第二光束可分别通过第一耦入器300和第二耦入器400耦入波导200中，然后通过设于波导200上的第一耦出器500和第二耦出器500’将波导200内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域耦出，这样使得上述波导增强现实显示装置10通过单个波导200即可实现由第一光束和第二光束组成的两个不同视场的叠加，相比于传统的双波导的波导增强现实显示装置而言，本方案可以在保证波导增强现实显示装置10的结构紧凑前提下，显著增大视场角，有利于提高用户的使用体验度。
如图2所示，在一实施例中，图像源100可以为显示器。进一步地，第一耦入器300和第二耦入器400共光轴对准设置于波导200的相对两侧。具体的，第一耦入器300和第二耦入器400共光轴对准设置于波导200厚度方向的相对两侧。
在一实施例中，第一光束为第一偏振态的光束，第二光束为第二偏振态的光束，即在本方案中，图像源100根据显示的图像的数据生成的光束为偏振态不同的第一偏振态的光束与第二偏振态的光束；如图1所示，上述波导增强现实显示装置10还包括第一偏振器600和第二偏振器700，第一偏振器600和第二偏振器700用于对图像源100显示的图像的数据生成的光束进行筛选，以分别得到第一偏振态的光束和第二偏振态的光束。在本实施例中，第一耦入器300为透射光栅且具有偏振选择性，只能衍射第一偏振态的光束，用于将第一偏振态的光束耦入波导200；第二耦入器400为反射光栅且具有偏振选择性，只能衍射第二偏振态的光束，用于将第二偏振态的光束耦入波导200，第一耦出器500，具有和第一耦入器300相同的偏振选择性，和第二耦出器500’，具有和第二耦入器400相同的偏振选择性，分别用于将波导200内传播的第一偏振态的光束和第二偏振态的光束在同一预设区域进行耦出。
如图2所示，进一步地，第一偏振器600和第二偏振器700平行设置于图像源100靠近波导200的一侧，且第一偏振器600与第二偏振器700在图像源100上的正投影互不重叠。具体的，第一偏振器600和第二偏振器700覆盖图像源100的整个底部，确保图像源100显示的图像的数据生成的全部光束都能够经由第一偏振器600和第二偏振器700进行筛选。
进一步地，在一实施例中，第一偏振态的光束和第二偏振态的光束分别为S偏振态的光束和P偏振态的光束；可以理解的是，在其他实施例中，第一偏振态的光束和第二偏振态的光束可以分别为左旋圆偏振态的光束和右旋圆偏振态的光束。
如图2所示，在一实施例中，当第一光束和第二光束的耦出时，由于其具有不同的偏振选择性，第一耦出器500和第二耦出器500’用于分别将波导200内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域进行耦出。具体的，第一耦出器500和第二耦出器500’共光轴对准设置于波导200的相对两侧，进一步地，第一耦出器500和第二耦出器500’共光轴对准设置于波导200厚度方向的相对两侧。
可以理解的是，第一光束和第二光束的耦出光栅具有相同的偏振选择性时，单个耦出器用于将波导200内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域进行耦出。具体的，单个耦出器为透射光栅且设置于波导200厚度方向的任意一侧，在本实施例中，单个耦出器设置于波导200靠近图像源100的一侧。
如图5所示，具体地，在另一实施例中，第一光束为沿正角度入射的光束，第二光束为沿负角度入射的光束。即在此方案中，图像源100显示的图像数据生成的光束可以为偏振态的光束或非偏振态的光束，此方案对图像源100显示的图像的数据生成的光束的偏振态没有要求；为便于理解，定义正角度为图6所示中的a角度，负角度为图6所示中的b角度。
由于分别设于单个波导200两侧的第一耦入器300和第二耦入器400具有有限的角度带宽，只能分别对图像源100根据显示的图像数据生成的第一光束(沿正角度入射的光束)和第二光束(沿负角度入射的光束)进行衍射，因此，最终图像源100生成的沿正角度入射的光束可通过设于单个波导200靠近图像源100一侧的第一耦入器300耦入波导200中，同时图像源100生成的沿负角度入射的光束则可通过设于单个波导200远离图像源100一侧的第二耦入器400耦入波导200中，最后通过耦出器500将波导200内传播的沿正角度入射的光束和沿负角度入射的光束在同一预设区域进行耦出。耦出器500具有很大的角度带宽，能同时耦出第一光束和第二光束。这样上述波导增强现实显示装置10通过单个波导200即可实现由沿正角度入射的光束和沿负角度入射的光束组成的两个不同视场的叠加，在保证波导增强现实显示装置10的结构紧凑前提下，显著增大视场角。
如图2所示，进一步地，在一实施例中，上述波导增强现实显示装置10还包括设置在图像源100与波导200之间的准直器800，准直器800用于将第一光束和第二光束处理成为准直光。
如图7所示，针对本实施例中的波导增强现实显示装置10，定义空气的折射率为n0，波导200的折射率为n1，波矢空间图中内虚圆21为光束在波导200内发生全反射(totalinternal reflection，TIR)的边界，矩形框代表显示图像的光束在波矢空间中的分布范围，在本实施例中，该光束为光学性质不同的第一光束与第二光束，光束在波导200内发生全反射的条件为：kx 2+ky 2＞k0 2，因此内虚圆21的半径为n0；外虚圆22为光束出瞳连续性的边界，外虚圆22的半径小于n1。耦入光栅提供的光栅矢量能将空气中的图像的光束(矩形)从波矢空间中心移动到内虚圆21的半径和外虚圆22之间，表示图像的光束能被完全耦入到波导200之中。
具体地，第一光束分别在第一耦入器300、偏折器以及耦出器500、500’中对应的光栅矢量分别为图7中所示的第一带箭头实线23、第二带箭头实线24以及第三带箭头实线25；第二光束分别在第二耦入器400、波导200以及耦出器500中对应的光栅矢量分别为图4中所示的第四带箭头实线26、第五带箭头实线27以及第六带箭头实线28，本方案中第一光束分别在第一耦入器300、偏折器以及耦出器500、500’中对应的光栅矢量之和、与第二光束分别在第二耦入器400、波导200以及耦出器500、500’中对应的光栅矢量之和均为零。
上述波导增强现实显示装置10，波导200与图像源100间隔设置，且波导200为单个，由于分别设于单个波导200两侧的第一耦入器300和第二耦入器400只能分别对图像源100根据显示的图像数据生成的第一光束和第二光束进行衍射，因此最终图像源100生成的第一光束和第二光束可分别通过第一耦入器300和第二耦入器400耦入波导200中，然后通过设于波导200上的耦出器500、500’将波导200内传播的第一光束和第二光束在同一预设区域耦出，由此上述波导增强现实显示装置10通过单个波导200即可实现由第一光束和第二光束组成的两个不同视场的叠加，相比于传统的双波导的波导增强现实显示装置而言，本方案可以在保证波导增强现实显示装置10的结构紧凑前提下，显著增大视场角，有利于提高用户的使用体验度。
以上的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种波导增强现实显示装置，其特征在于，包括：
图像源，用于显示图像以及根据显示的所述图像的数据同时生成光学性质不同的第一光束与第二光束；
波导，所述波导与所述图像源间隔设置，且所述波导为单个；
第一耦入器，设于所述波导靠近所述图像源的一侧，用于将所述第一光束耦入所述波导；
第二耦入器，设于所述波导远离所述图像源的一侧，用于将所述第二光束耦入所述波导，所述第一光束和所述第二光束均来源于所述图像源根据显示的同一所述图像的数据生成的光束；及
耦出器，设于所述波导，用于将所述波导内传播的所述第一光束和所述第二光束在同一预设区域进行耦出；所述第一光束的耦出光栅矢量与所述第二光束的耦出光栅矢量相同。
2.根据权利要求1所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一光束为第一偏振态的光束，所述第二光束为第二偏振态的光束，所述波导增强现实显示装置还包括第一偏振器和第二偏振器，所述第一偏振器和所述第二偏振器用于对所述光束进行筛选，以分别得到第一偏振态的光束和第二偏振态的光束。
3.根据权利要求2所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一偏振态的光束和所述第二偏振态的光束分别为S偏振态的光束和P偏振态的光束，或者左旋圆偏振态的光束和右旋圆偏振态的光束。
4.根据权利要求3所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一偏振器和所述第二偏振器平行设置于所述图像源靠近所述波导的一侧，且所述第一偏振器与所述第二偏振器在所述图像源上的正投影互不重叠。
5.根据权利要求1所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一光束为沿正角度入射的光束，所述第二光束为沿负角度入射的光束。
6.根据权利要求1所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一耦入器和所述第二耦入器共光轴对准设置于所述波导的相对两侧。
7.根据权利要求1所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述耦出器包括：
第一耦出器，设于所述波导靠近所述图像源的一侧，所述第一耦出器用于将所述波导内传播的所述第一光束耦出；及
第二耦出器，设于所述波导远离所述第一耦出器的一侧，所述第二耦出器用于将所述波导内传播的所述第二光束耦出。
8.根据权利要求7所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一耦入器及所述第一耦出器为透射光栅，所述第二耦入器与所述第二耦出器为反射光栅；所述第一光束经所述第一耦入器耦入所述波导，在所述波导内全反射传递至所述第一耦出器，由所述第一耦出器耦出；所述第二光束经所述第二耦入器耦入所述波导，在所述波导内全反射传递至所述第二耦出器，依次经所述第二耦出器及所述第一耦出器耦出至所述预设区域。
9.根据权利要求8所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述第一耦出器与所述第二耦出器共光轴对准设置于所述波导的相对两侧。
10.根据权利要求1所述的波导增强现实显示装置，其特征在于，所述耦出器为设置在所述波导一侧的透射光栅，单个所述耦出器设置于所述波导厚度方向的任意一侧。
CN201910803524.7A 2019-08-28 2019-08-28 波导增强现实显示装置 Pending CN110471185A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910803524.7A CN110471185A (zh) 2019-08-28 2019-08-28 波导增强现实显示装置
PCT/CN2019/104529 WO2021035789A1 (zh) 2019-08-28 2019-09-05 波导增强现实显示装置
US17/004,011 US20210064082A1 (en) 2019-08-28 2020-08-27 Waveguide augmented reality display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910803524.7A CN110471185A (zh) 2019-08-28 2019-08-28 波导增强现实显示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110471185A true CN110471185A (zh) 2019-11-19

Family

ID=68513819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910803524.7A Pending CN110471185A (zh) 2019-08-28 2019-08-28 波导增强现实显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210064082A1 (zh)
CN (1) CN110471185A (zh)
WO (1) WO2021035789A1 (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308717A (zh) * 2020-03-31 2020-06-19 京东方科技集团股份有限公司 显示模组及显示方法、显示装置
WO2021134674A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 诚瑞光学(常州)股份有限公司 近眼显示装置
WO2021169563A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
WO2021204656A1 (en) * 2020-04-06 2021-10-14 Interdigital Ce Patent Holdings, Sas Waveguide display with cross-polarized eye pupil expanders
CN113552721A (zh) * 2021-07-19 2021-10-26 歌尔光学科技有限公司 波导结构和头戴显示设备
WO2021218453A1 (zh) * 2020-04-29 2021-11-04 宁波舜宇光电信息有限公司 镜片单元和包括镜片单元的ar设备
CN113848648A (zh) * 2021-09-24 2021-12-28 京东方科技集团股份有限公司 光学传输***以及显示装置
CN113933997A (zh) * 2021-10-21 2022-01-14 上海交通大学 基于双通道波导的近眼显示装置
CN114415283A (zh) * 2022-01-11 2022-04-29 江西凤凰光学科技有限公司 一种多通道衍射光波导装置
WO2022151920A1 (zh) * 2021-01-18 2022-07-21 宁波舜宇光电信息有限公司 增强现实的显示设备
CN115201959A (zh) * 2021-04-13 2022-10-18 宁波舜宇车载光学技术有限公司 光波导片、器件以及近眼显示***
CN115494574A (zh) * 2022-01-30 2022-12-20 珠海莫界科技有限公司 一种光波导模组及ar显示装置
CN115586641A (zh) * 2022-11-02 2023-01-10 广纳四维(广东)光电科技有限公司 一种光波导基于视场角在k域的计算方法及衍射光波导
CN117406458A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 驭光科技(北京)有限公司 光波导装置和显示设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL308019B2 (en) * 2021-05-19 2024-06-01 Lumus Ltd Active optical engine
FI20215677A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-11 Dispelix Oy Optical waveguide arrangement with improved performance
CN115097637B (zh) * 2022-08-26 2022-12-09 杭州光粒科技有限公司 一种平视显示器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106773058A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 华为机器有限公司 虚拟现实的显示装置
CN107167920A (zh) * 2017-06-19 2017-09-15 东南大学 一种高亮度全息波导显示装置
CN107422477A (zh) * 2016-05-23 2017-12-01 Lg电子株式会社 车辆用平视显示器
CN207020398U (zh) * 2017-06-26 2018-02-16 京东方科技集团股份有限公司 显示***
US20180113309A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Field of view tiling in waveguide-based near-eye displays
CN107966819A (zh) * 2017-12-27 2018-04-27 北京灵犀微光科技有限公司 波导显示装置
CN109073886A (zh) * 2016-05-07 2018-12-21 微软技术许可有限责任公司 用于波扩展器中的衍射元件的自由度

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3042042A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Magic Leap, Inc. Method and system for large field of view display with scanning reflector
WO2018106253A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Optical display system, method, and applications
CN107272202A (zh) * 2017-06-16 2017-10-20 北京灵犀微光科技有限公司 光学装置和波导显示装置
WO2019136166A1 (en) * 2018-01-04 2019-07-11 President And Fellows Of Harvard College Angle-dependent or polarization-dependent metasurfaces with wide field of view

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109073886A (zh) * 2016-05-07 2018-12-21 微软技术许可有限责任公司 用于波扩展器中的衍射元件的自由度
CN107422477A (zh) * 2016-05-23 2017-12-01 Lg电子株式会社 车辆用平视显示器
US20180113309A1 (en) * 2016-10-26 2018-04-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Field of view tiling in waveguide-based near-eye displays
CN106773058A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 华为机器有限公司 虚拟现实的显示装置
CN107167920A (zh) * 2017-06-19 2017-09-15 东南大学 一种高亮度全息波导显示装置
CN207020398U (zh) * 2017-06-26 2018-02-16 京东方科技集团股份有限公司 显示***
CN107966819A (zh) * 2017-12-27 2018-04-27 北京灵犀微光科技有限公司 波导显示装置

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021134674A1 (zh) * 2019-12-31 2021-07-08 诚瑞光学(常州)股份有限公司 近眼显示装置
WO2021169563A1 (zh) * 2020-02-25 2021-09-02 京东方科技集团股份有限公司 近眼显示装置和增强现实设备
CN111308717B (zh) * 2020-03-31 2022-03-25 京东方科技集团股份有限公司 显示模组及显示方法、显示装置
CN111308717A (zh) * 2020-03-31 2020-06-19 京东方科技集团股份有限公司 显示模组及显示方法、显示装置
WO2021204656A1 (en) * 2020-04-06 2021-10-14 Interdigital Ce Patent Holdings, Sas Waveguide display with cross-polarized eye pupil expanders
WO2021218453A1 (zh) * 2020-04-29 2021-11-04 宁波舜宇光电信息有限公司 镜片单元和包括镜片单元的ar设备
CN114815233A (zh) * 2021-01-18 2022-07-29 宁波舜宇光电信息有限公司 增强现实的显示设备
WO2022151920A1 (zh) * 2021-01-18 2022-07-21 宁波舜宇光电信息有限公司 增强现实的显示设备
CN115201959A (zh) * 2021-04-13 2022-10-18 宁波舜宇车载光学技术有限公司 光波导片、器件以及近眼显示***
CN113552721A (zh) * 2021-07-19 2021-10-26 歌尔光学科技有限公司 波导结构和头戴显示设备
CN113848648A (zh) * 2021-09-24 2021-12-28 京东方科技集团股份有限公司 光学传输***以及显示装置
CN113933997A (zh) * 2021-10-21 2022-01-14 上海交通大学 基于双通道波导的近眼显示装置
CN114415283A (zh) * 2022-01-11 2022-04-29 江西凤凰光学科技有限公司 一种多通道衍射光波导装置
CN114415283B (zh) * 2022-01-11 2024-05-14 江西凤凰光学科技有限公司 一种多通道衍射光波导装置
CN115494574A (zh) * 2022-01-30 2022-12-20 珠海莫界科技有限公司 一种光波导模组及ar显示装置
CN115586641A (zh) * 2022-11-02 2023-01-10 广纳四维(广东)光电科技有限公司 一种光波导基于视场角在k域的计算方法及衍射光波导
CN115586641B (zh) * 2022-11-02 2023-10-27 广纳四维(广东)光电科技有限公司 一种光波导基于视场角在k域的计算方法及衍射光波导
CN117406458A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 驭光科技(北京)有限公司 光波导装置和显示设备
CN117406458B (zh) * 2023-12-15 2024-02-13 驭光科技(北京)有限公司 光波导装置和显示设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021035789A1 (zh) 2021-03-04
US20210064082A1 (en) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110471185A (zh) 波导增强现实显示装置
JP6971281B2 (ja) 仮想現実および拡張現実のシステムおよび方法
CN110515209A (zh) 基于波导的增强现实显示装置
JP2020061187A (ja) 仮想および拡張現実を作成する方法およびシステム
CN106062615B (zh) 回反射显示器及其显示***
CN111683584A (zh) 用于增强现实显示***的目镜
WO2020248329A1 (zh) 一种虚拟现实显示设备
CN107024769A (zh) 一种基于波导的显示***
KR20190026019A (ko) 홀로그램 초해상도를 위한 인코딩된 에너지 도파관
CN107238928A (zh) 一种阵列波导
CN207946601U (zh) 一种光学***及增强现实设备
WO2022060743A1 (en) Eyepieces for augmented reality display system
KR20220120602A (ko) 홀로그래픽 릴레이 및 홀로그래픽 이미지 결합기를 갖는 디스플레이
US20230314825A1 (en) Attenuation of light transmission artifacts in wearable displays
CN113885209A (zh) 一种全息ar三维显示方法及模组、近眼显示***
US11415794B2 (en) Low-obliquity pupil relay for near-eye display
CN108594441A (zh) 一种光学***
CN115808798A (zh) 全息虚拟现实显示器
US20210080719A1 (en) Low-obliquity beam scanner with polarization-selective grating
CN208314341U (zh) 一种光学***
JPH0667116A (ja) 観察者の視野の中に重ね合わされた像を導入する光学装置
JP7509903B2 (ja) ウェアラブルディスプレイ内の光透過アーチファクトの角度選択的減衰
KR102677544B1 (ko) 3차원 물체 표현을 위한 초다시점 증강현실 디스플레이 및 그의 동작 방법
CN108398793A (zh) 增强现实显示***
WO2023020399A1 (zh) 一种光学成像***及控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 213000 Xinwei 1st Road, Changzhou Comprehensive Bonded Zone, Jiangsu Province

Applicant after: Chengrui optics (Changzhou) Co., Ltd

Address before: 213000 Xinwei Road, Changzhou Export Processing Zone, Jiangsu Province

Applicant before: Ruisheng Communication Technology (Changzhou) Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191119

RJ01 Rejection of invention patent application after publication