防止隐私泄露的衍射光波导装置和增强现实显示设备

1.本公开涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种防止隐私泄露的衍射光波导装置和增强现实显示设备。


背景技术：

2.增强现实显示是观察者在观看外界真实物体的同时，叠加在真实环境中的图像或数据等信息也可被察看，其提供了传统设备不具有的与真实环境无障碍的实时实地交互的功能，从而给用户带来了全新的视觉体验，因此被广泛应用于各个领域。目前的增强现实显示中，光栅波导是很常见的一种方案，其将波导的全反射特性和光栅的衍射特性相结合，可实现大视场，大出瞳图像的输出，从而被广泛应用于增强现实显示系统。
3.目前常见的光栅波导结构示意图如图1所示，光栅波导结构由光学基板和位于光学基板表面的光栅组成。光学基板的主要光学面为两个互相平行的表面，上表面和下表面，光栅一般位于光学基板的其中一个表面上，通常有两个光栅区域：一个耦入光栅112和一个耦出光栅114。光栅波导的工作原理如图2所示，投影系统210发出的带有图像信息的光线214投射到耦入光栅112上，耦入光栅112发生衍射产生衍射光216，衍射光216满足光学基板的全反射条件而在光学基板中向耦出光栅114方向近乎无损传导，当传导到耦出光栅114区域中时，由于受到耦出光栅114的衍射作用，会在继续沿x方向传导的同时，产生出射的衍射光220和衍射光218，衍射光220进入人眼被感知，而衍射光218会被泄露到外界真实环境中，导致用户隐私泄露。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种防止隐私泄露的衍射光波导装置和增强现实显示设备，以实现消除衍射光218，以防止用户隐私泄露。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种防止隐私泄露的衍射光波导装置，包括：第一光学基板、耦入光栅、耦出光栅、至少一个第二光学基板、至少一个调制光栅和多个吸收组件；
6.所述第一光学基板和所述至少一个第二光学基板层叠设置；
7.所述耦入光栅和耦出光栅设置于所述第一光学基板的表面，所述调制光栅设置于每个第二光学基板的表面，所述吸收组件设置于每个第二光学基板的两端；
8.所述耦入光栅将投影系统发出的虚拟图像光线耦入至所述第一光学基板，并由所述第一光学基板全反射传输至所述耦出光栅，以产生第一衍射光和第二衍射光，所述第一衍射光进入人眼，所述第二衍射光入射至所述调制光栅，经所述调制光栅衍射产生第三衍射光和第四衍射光，所述第三衍射光和第四衍射光分别在所述第二光学基板内全反射传导，传导至所述第二光学基板的两端后被所述吸收组件吸收。
9.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板设置于靠近人眼的一侧，所述第二光学基板设置于远离人眼的一侧。
10.在一个实施例中，优选地，所述吸收组件所吸收的光线的频率与所述虚拟图像光线的频率相对应。
11.在一个实施例中，优选地，所述耦入光栅和耦出光栅设置于所述第一光学基板的上表面，所述第二光学基板层叠设置在所述第一光学基板的下表面。
12.在一个实施例中，优选地，所述调制光栅设置在所述第二光学基板的上表面。
13.在一个实施例中，优选地，所述调制光栅包括第一调制光栅和第二调制光栅，所述第一调制光栅设置于所述第二光学基板的上表面，所述第二调制光栅设置于所述第二光学基板的下表面。
14.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板和所述第二光学基板的厚度相同或不同。
15.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板和所述第二光学基板的材质相同或不同。
16.在一个实施例中，优选地，所述调制光栅的位置与所述耦出光栅的位置相对应，且所述调制光栅的长度大于或等于所述耦出光栅的长度。
17.根据本公开实施例的第二方面，提供一种增强现实显示设备，包括：
18.投影系统；和
19.上述第一方面任一项所述的防止隐私泄露的衍射光波导装置。
20.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
21.本发明实施例中，通过设置多个光学基板，来吸收虚拟图像光线，从而可以使更少的图像光线泄漏到外界周围环境中，防止隐私泄露。
22.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
24.图1和图2示出了相关技术中的光栅波导结构的原理示意图。
25.图3是根据一示例性实施例示出的一种防止隐私泄露的衍射光波导装置的结构示意图。
26.图4是根据一示例性实施例示出的另一种防止隐私泄露的衍射光波导装置的结构示意图。
27.图5是根据一示例性实施例示出的又一种防止隐私泄露的衍射光波导装置的结构示意图。
具体实施方式
28.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
29.图3是根据一示例性实施例示出的一种防止隐私泄露的衍射光波导装置的结构示意图。
30.如图3所示，提供一种防止隐私泄露的衍射光波导装置，包括：第一光学基板31、耦入光栅112、耦出光栅114、至少一个第二光学基板32、至少一个调制光栅116和多个吸收组件260；
31.所述第一光学基板31和所述至少一个第二光学基板32层叠设置；
32.所述耦入光栅112和耦出光栅114设置于所述第一光学基板31的表面，所述调制光栅116设置于每个第二光学基板32的表面，所述吸收组件260设置于每个第二光学基板32的两端；
33.耦入光栅112用于将投影系统210发出的虚拟图像光线214导入第一光学基板中，耦入光栅112发生衍射产生衍射光216，衍射光216满足光学基板的全反射条件并朝耦出光栅114方向传导，传导至耦出光栅114区域中时，由于受到耦出光栅114的衍射作用，会在继续沿x方向传导的同时，产生第一衍射光220和第二衍射光218，第一衍射光220进入人眼被感知，而第二衍射光218将穿过第一光学基板31入射到位于第二光学基板32表面的调制光栅116上，调制光栅116发生衍射产生第三衍射光222和第四衍射光224，第三衍射光222和第四衍射光224分别满足第二光学基板32的全反射条件而在第二光学基板32内全反射传导，第三衍射光222沿-x方向传导，传导至第二光学基板32的左侧时被吸收组件260吸收，而第四衍射光224沿x方向传导，传导至第二光学基板32的右侧时同样被吸收组件260吸收。
34.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板31设置于靠近人眼的一侧，所述第二光学基板32设置于远离人眼的一侧。
35.在一个实施例中，优选地，所述吸收组件260所吸收的光线的频率与所述虚拟图像光线的频率相对应。
36.在一个实施例中，优选地，所述耦入光栅112和耦出光栅114设置于所述第一光学基板31的上表面，所述第二光学基板32层叠设置在所述第一光学基板31的下表面。
37.在一个实施例中，优选地，所述调制光栅116设置在所述第二光学基板32的上表面。
38.如图4所示，在一个实施例中，优选地，调制光栅包括第一调制光栅116和第二调制光栅118，所述第一调制光栅116设置于所述第二光学基板32的上表面，所述第二调制光栅118设置于所述第二光学基板32的下表面。
39.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板31和所述第二光学基板32的厚度相同或不同。
40.在一个实施例中，优选地，所述第一光学基板31和所述第二光学基板32的材质相同或不同。
41.在一个实施例中，优选地，所述调制光栅的位置与所述耦出光栅的位置相对应，且所述调制光栅的长度大于或等于所述耦出光栅的长度。
42.如图5所示，也可设置多个第二光学基板，为了区分，在此称第二个第二光学基板为第三光学基板，在第三光学基板表面设置调制光栅118，穿过第二光学基板的图像光线226入射到调制光栅118上，调制光栅118发生衍射产生衍射光228和衍射光230，衍射光228和衍射光230分别满足第三光学基板的全反射条件而在第三光学基板内全反射传导，衍射
光228沿-x方向传导，传导至第三光学基板的左侧时被吸收组件260吸收，而衍射光230沿x方向传导，传导至第三光学基板的右侧时同样被吸收组件260吸收。通过设置多个光学基板，也可使更少的图像光线泄漏到外界周围环境中，防止隐私泄露。
43.基于相同的构思，本公开实施例还提供一种增强现实显示设备，包括投影系统和上述技术方案中任意一项所述的防止隐私泄露的衍射光波导装置。增强现实显示设备可以是ar眼镜或ar头盔等设备。
44.进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
45.进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。
46.进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。
47.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
48.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。