CN111487774A - 一种增强现实显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增强现实显示装置，包括：图像源装置用于输出携带虚拟图像信息的图像光线；相互平行设置的至少一个第一波导镜片和至少一个第二波导镜片；第一波导镜片用于将图像光线经耦合输入并在第一波导镜片中传输后输出耦出光线；第二波导镜片用于将图像光线耦合输入后在第二波导镜片中沿第一方向传输后输出，还用于将耦出光线耦合输入后在第二波导镜片中沿第二方向传输后输出，第一方向和第二方向相反。本发明通过增加第二波导镜片，第一波导镜片的耦出光线和图像光线可以在第二波导镜片中沿相反方向传输，形成的Eyebox和图像衰减方向也相反，通过相互平均、补偿形成均匀的Eyebox和图像，降低现有调制方式对母版加工的制作难度。

Description

一种增强现实显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种增强现实显示装置。

背景技术

增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)是将真实世界与虚拟显示结合起来的技术，可将虚拟信息叠加在真实世界，在各行各业有广泛的应用。目前实现增强现实的设备包括手机、平板电脑等手持设备以及像眼镜一样佩戴的头戴式增强现实显示设备，头戴式增强现实显示设备无需手持，具备解放双手的特性，较其他设备具有明显的优势，也是目前的主要发展方向。

为了实现将虚拟信息叠加在真实世界，要求头戴式增强现实显示装置的光结合器具有较高的透明度，波导镜片因其透明度高且极其轻薄，是头戴式增强现实显示装置光结合器的理想选择，其中衍射光波导因其不需要繁琐的光学冷加工工序，适于进行大规模的生产，成为目前的主流技术发展方向。在波导镜片中传输的图像光线经过耦合输入光栅衍射后满足全反射条件，传输到达出瞳扩展光栅进行出瞳扩展或经过耦合输出光栅区域耦合输出时，亮度会逐渐降低。

图1为现有技术中的波导镜片的原理示意图，如图1所示，该装置包括输出图像的投影光机101，虚拟图像的光线由此输出；以及光波导镜片110。光波导镜片110包括耦合输入光栅103、波导基片102和耦合输出光栅104；波导基片102材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑。耦合输入光栅103和耦合输出光栅104位于波导基片102的同一表面，可通过光刻或者纳米压印技术来实现。由光机101出瞳输出的光线经耦合输入光栅103衍射后在波导基片102内全反射传输，到达耦合输出光栅104后向波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。若耦合输出光栅的衍射效率不变，则耦合输出的光线107、108、109所携带的光通量会逐渐变少，因此到达Eyebox 105对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox。当人眼位于Eyebox 105不同区域观察时，所看到的图像106的亮度会有不同，图像106本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向逐渐变暗。

为了实现均匀的Eyebox(视窗)，以保证眼球转动时看到图像的亮度、均匀度不发生变化，需要对出瞳扩展用的光栅的输出衍射效率进行调制，目前存在的调制方式包括光栅槽深调制、占空比调制、倾角调制等，但是这些调制方式对母版制作工艺有限制，也会增加母版制作的难度。

基于上述，现有技术中无法通过简单工艺制作得到实现均匀Eyebox和画面亮度均匀的波导镜片。

上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种增强现实显示装置，解决现有技术中无法通过简单工艺制作得到实现均匀Eyebox和画面亮度均匀的波导镜片的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种增强现实显示装置，包括：

图像源装置，用于输出携带虚拟图像信息的图像光线；以及

相互平行设置的至少一个第一波导镜片和至少一个第二波导镜片；

其中第一波导镜片用于将图像光线经耦合输入并在所述第一波导镜片中传输后输出耦出光线；

第二波导镜片用于将图像光线耦合输入后在所述第二波导镜片中沿第一方向传输后输出，还用于将所述耦出光线耦合输入后在所述第二波导镜片中沿第二方向传输后输出，第一方向和第二方向相反。

在本发明的一种示例性实施例中，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，且第一波导镜片设置在所述图像源装置和所述第二波导镜片之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括第一波导基片以及设置在所述第一波导基片上的第一耦合输入光栅、第一耦合输出光栅；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间，第一耦合输入光栅和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第三耦合输入光栅与第一耦合输出光栅的位置相对应。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括第一波导基片以及设置在所述第一波导基片上的第一耦合输入光栅、第一耦合输出光栅；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第一耦合输入光栅和第二耦合输入光栅的与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第一耦合输出光栅相对应的位置。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括第三波导基片和设置在所述第三波导基片上的第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角，其中第三波导基片包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一分光膜设置在第一棱镜与第二棱镜的结合面之间，所述第二分光膜设置在第二棱镜与第三棱镜的结合面之间；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二分光膜与第三耦合输入光栅的位置相对应。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括第三波导基片和设置在所述第三波导基片上的第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角，其中第三波导基片包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一分光膜设置在第一棱镜与第二棱镜的结合面之间，所述第二分光膜设置在第二棱镜与第三棱镜的结合面之间；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第二分光膜相对应的位置。

在本发明的一种示例性实施例中，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，且第二波导镜片设置在所述图像源装置和所述第一波导镜片之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括一个等腰棱镜和分别设置在所述等腰棱镜的两个斜面上的第一分光膜和第二分光膜；

第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二分光膜和第三耦合输入光栅的位置相对应。

在本发明的一种示例性实施例中，所述第一波导镜片包括一个等腰棱镜和分别设置在所述等腰棱镜的两个斜面上的第一分光膜和第二分光膜；

第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第二分光膜相对应的位置。

在本发明的一种示例性实施例中，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和两个第二波导镜片，且两个第二波导镜片设置在所述图像源装置和所述第一波导镜片之间；或

所述增强现实显示装置中包括两个第一波导镜片和两个第二波导镜片，且两个第二波导镜片与两个第一波导镜片均相隔设置。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的增强现实显示装置，一方面，通过在现有结构的基础上增加第二波导镜片，使得携带虚拟图像信息的图像光线一部分经第一波导镜片传输后不是直接输出到Eyebox，而是再次将输出的耦出光线耦入到新增加的第二波导镜片中，这样耦出光线和图像光线可以在第二波导镜片中沿相反方向传输，形成的Eyebox和图像衰减方向也相反，通过二者相互平均、补偿形成均匀的Eyebox和图像。另一方面，这种结构不需要对出瞳扩展耦合输出光栅进行调制就能实现画面亮度均匀和均匀的Eyebox，加工工艺简单，降低现有调制方式对母版加工的制作难度。

附图说明

图1为现有技术中的波导镜片的原理示意图；

图2为本发明相关实施例中提供的波导镜片的原理示意图；

图3为本发明实施例提供的一种实现均匀出瞳的增强现实显示装置的组成示意图；

图4为本发明实施例提供的增强现实显示装置实现图像亮度补偿效果的示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图7为本发明实施例三提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图8为本发明实施例四提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图9为本发明实施例五提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图10为本发明实施例六提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图11为本发明实施例七提供的一种增强现实显示装置的结构示意图；

图12为本发明实施例八提供的一种增强现实显示装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明相关实施例中，为了实现均匀的Eyebox，使人眼位于Eyebox不同位置时看到的画面亮度均匀且亮度不变，耦合输出光栅的耦合输出衍射效率需要沿着图像光线传播的方向逐步增大，以产生一个均匀的出瞳。目前存在的耦合输出衍射效率调制技术主要包括折射率差值调制(体全息光栅)、光栅槽深调制(面浮雕光栅)、光栅占空比调制(面浮雕光栅)、光栅倾角调制(面浮雕光栅)，均是通过对光栅微光结构的调制来实现均匀的Eyebox。

图2为本发明相关实施例中提供的波导镜片的原理示意图，通过对光栅槽深进行调制来实现均匀出瞳。如图2所示，投影光机101输出的光线经过耦合输入光栅103耦合输入波导基片102，向耦合输出光栅104通过全反射进行传输。到达耦合输出光栅104后，每次到达耦合输出光栅104时都会有一部分光通量耦合输出，即光线204、205、206。耦合输出光栅104的槽深沿光线在波导镜片中传输的方向逐渐加深，耦合输出效率随之逐渐增大，因此虽然衍射输出前到达耦合输出光栅104的光通量会比前一次到达耦合输出光栅104的光通量少，但是射出的光线204、205、206所携带的光通量可基本保持一致，从而人眼在接受到光线204、205、206时看到的图像亮度一样。

无论是光栅槽深调制(面浮雕光栅)、光栅占空比调制(面浮雕光栅)还是光栅倾角调制(面浮雕光栅)，一方面，由于各个区域的光栅不同，会加大制作压印母版时的复杂度，且限制母版的制作工艺；另一方面，还会由于各个区域的光栅不同，在压印制作光栅的过程中，压印用胶水的参数、压印工艺参数(压力、固化功率、固化速度、脱模方式等)需要满足各个区域的要求，加大大批量制作的难度。

增强现实显示要求均匀的Eyebox、亮度和颜色(本质也是要求亮度均匀)，因此要求对进行出瞳扩展的耦合输出光栅的衍射效率进行调制，但是目前的调制方式加大了大批量制作波导镜片所必须的纳米压印的母版的制作难度，限制了制作母版可使用的工艺方法，同时也对制作的工艺有很多挑战。因此，本发明提出一种在已有的光栅槽深调制、占空比调制、倾角调制之外新的改善波导镜片Eyebox均匀度的调制手段，不需要对出瞳扩展耦合输出光栅进行调制的方法来实现画面亮度均匀和均匀的Eyebox、亮度和颜色，改善波导镜片Eyebox均匀度，可以减低母版对制作工艺的限制，降低压印母版制作的复杂度和难度。

图3为本发明实施例提供的一种实现均匀出瞳的增强现实显示装置的组成示意图，通过宏观上对光通量进行配置来实现均匀的Eyebox。如图3所示，该增强现实显示装置30包括：图像源装置31和相互平行设置的至少一个第一波导镜片32和至少一个第二波导镜片33；图像源装置31用于输出携带虚拟图像信息的图像光线，其中第一波导镜片32用于将图像光线经耦合输入并在所述第一波导镜片32中传输后输出耦出光线；第二波导镜片33用于将图像光线耦合输入后在所述第二波导镜片33中沿第一方向传输后输出，还用于将所述耦出光线耦合输入后在所述第二波导镜片33中沿第二方向传输后输出，第一方向和第二方向相反。

在本发明的一种示例性实施例中，所述增强现实显示装置中可以包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，且第一波导镜片设置在所述图像源装置和所述第二波导镜片之间；或者也包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，但是第二波导镜片设置在所述图像源装置和所述第一波导镜片之间。

在本发明的一种示例性实施例中，所述增强现实显示装置中还可以包括两个以上的波导镜片，例如，包括一个第一波导镜片和两个第二波导镜片、两个第一波导镜片和两个第二波导镜片等第一波导镜片和第二波导镜片的组合情况，使光通量在第二波导镜片中沿相反方向传播，亮度的衰减得以相互补偿，实现均匀亮度。

图4为本发明实施例提供的增强现实显示装置实现图像亮度补偿效果的示意图，如图4所示，框A1中为图像沿第一方向衰减的效果示意图，框B1为图像沿第二方向衰减的效果示意图，框C1为图像经补偿后的效果示意图。

基于上述增强现实显示装置，一方面，通过在现有结构的基础上增加第二波导镜片，使得携带虚拟图像信息的图像光线一部分经第一波导镜片传输后不是直接输出到Eyebox，而是再次将输出的耦出光线耦入到新增加的第二波导镜片中，这样耦出光线和图像光线可以在第二波导镜片中沿相反方向传输，形成的Eyebox和图像衰减方向也相反，通过二者相互平均、补偿形成均匀的Eyebox和图像。另一方面，这种结构不需要对出瞳扩展耦合输出光栅进行调制就能实现画面亮度均匀和均匀的Eyebox，加工工艺简单，降低现有调制方式对母版加工的制作难度。

以下结合各个实施例对图3所示的增强现实显示装置进行详细介绍：

实施例一

图5为本发明实施例一提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片。如图5所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图5所示，波导镜片包括第一波导镜片301和第二波导镜片305，两者与投影光机101的位置关系为：第一波导镜片301设置在投影光机101和第二波导镜片305之间。第一波导镜片301和第二波导镜片305之间具有预设间隙，两者不接触，预设间隙中为真空或填充空气。

如图5所示，所述第一波导镜片301包括第一波导基片306以及设置在所述第一波导基片306上的第一耦合输入光栅302、第一耦合输出光栅303，第一波导基片306材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第一耦合输入光栅302和第一耦合输出光栅303位于第一波导基片306的表面，可以位于第一波导基片306的同一表面(图5所示以设置在同一侧表面为例)，也可以分别位于第一波导基片306的两个表面，且二者之间需有一定距离。第一耦合输入光栅302和第一耦合输出光栅303的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。

如图5所示，所述第二波导镜片305包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第三耦合输入光栅304、第二耦合输出光栅104，第二耦合输出光栅104位于第二耦合输入光栅103和第三耦合输入光栅304之间。第一波导镜片301的第一耦合输入光栅302和第二波导镜片305的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二波导镜片305的第三耦合输入光栅与第一波导镜片301的第一耦合输出光栅303的位置相对应。

其中第二波导基片102材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104、第三耦合输入光栅304位于第二波导基片102的表面，可位于第二波导基片102的同一表面，也可不位于同一表面。第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104、第三耦合输入光栅304的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。

第一波导镜片301和第二波导镜片305的位置关系为：(1)第一耦合输入光栅302和第二耦合输入光栅103可以部分或全部的正对投影光机101的出光口，可以根据具体参数要求进行设置，可以使从投影光机101输出的光通量一部分耦合输入第一波导镜片301，一部分耦入第二波导镜片305，耦入第一波导镜片301中的光通量传输至第一耦合输出光栅303时耦合输出。(2)第一波导镜片301的第一耦合输出光栅303与第二波导镜片305的第二耦合输入光栅304位置接近，这样从第一耦合输出光栅303耦合输出的光通量可以到达第三耦合输入光栅304，进入耦合输入至第二波导镜片305，然后向第二耦合输出光栅104传输，经过第二耦合输出光栅104时逐渐耦合输出，衰减方向是方向B；与由第二耦合输入光栅103耦入至第二波导镜片305的光通量经过第二耦合输出光栅104时耦合输出的衰减方向A相反，二者相互补偿，叠加形成均匀的Eyebox和图像。

如图5所示，包含虚线和实线两种光线，分别表示两种光线传播途径，其中从投影光机101发出的携带虚拟图像信息的图像光线，以实线表示，到达第二波导镜片305时，第二耦合输入光栅103将投影光机101输出的一部分光通量耦合输入第二波导基片102并沿远离第二耦合输入光栅103的方向A朝着第二耦合输出光栅104区域的方向传输，即沿方向A传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达第二耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达第二耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。因为第二耦合输出光栅104的耦合输出衍射效率保持不变，输出光线所携带的光通量沿远离第二耦合输入光栅103的方向(即方向A)逐步减少，因此到达Eyebox对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox，到达Eyebox的光通量沿方向A逐渐减少。如果只存在经第二波导镜片305然后由第二耦合输出光栅104耦合输出的光线，即实线所表示的光线传播路径，当人眼位于Eyebox不同区域观察时，所看到的图像的亮度会有不同，图像本身也会沿光线在第二波导镜片中的传输方向(即方向A)逐渐变暗。

仍如图5所示，从投影光机101发出的携带虚拟图像信息的图像光线，以虚线表示，到达第一波导镜片301时，第一耦合输入光栅302将投影光机101输出的一部分光通量耦合输入第一波导基片306并沿远离第一耦合输入光栅302的方向A传输一定距离后经第一耦合输出光栅303耦合输出，输出方向为第二波导镜片305上的第三耦合输入光栅304方向，并经第三耦合输入光栅304区域耦合输入至第二波导镜片305。这部分光通量进入第二波导镜片305后，朝着第二耦合输入光栅103区域的方向传输，即沿方向B传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达第二耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达第二耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。因为第二耦合输出光栅104的耦合输出衍射效率保持不变，输出光线所携带的光通量沿朝向第二耦合输入光栅区域103的方向(即方向B)逐步减少，因此到达Eyebox对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox，到达Eyebox的光通量沿方向B逐渐减少。如果只存在经第一波导镜片301传输至第二波导镜片305然后经第二耦合输出光栅104耦合输出的光线，即虚线所表示的光线传播路径，当人眼位于Eyebox不同区域观察时，所看到的图像的亮度会有不同，图像本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向即方向B逐渐变暗。

如图5所示，虚线和实线两种光线分别表示两种光线传播途径，虚线所表示传播路径形成的Eyebox，光通量沿方向B逐渐减少，人眼在Eyebox中所看到的图像也沿方向B逐渐变暗；实线所表示传播路径形成的Eyebox，光通量沿方向A逐渐减少，人眼在Eyebox中所看到的图像也沿方向A逐渐变暗。虚线和实线所表示的两种光线传播途径所形成的Eyebox和所显示的图像相互叠加后，如图4所示，正好可以相互补偿，从而实现均匀的Eyebox和显示亮度均匀的画面。

实施例二

图6为本发明实施例二提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片。如图6所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图6所示，波导镜片共包括第一波导镜片301和第二波导镜片401，两者与投影光机101的位置关系为：第一波导镜片301设置在投影光机101和第二波导镜片401之间。第一波导镜片301和第二波导镜片401之间具有预设间隙，两者不接触，预设间隙中为真空或填充空气。

如图6所示，所述第一波导镜片301包括第一波导基片306以及设置在所述第一波导基片306上的第一耦合输入光栅302、第一耦合输出光栅303，第一波导基片306材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第一耦合输入光栅302和第一耦合输出光栅303位于第一波导基片306的表面，可以位于第一波导基片306的同一表面(图6所示以设置在同一侧表面为例)，也可以分别位于第一波导基片306的两个表面，且二者之间需有一定距离。第一耦合输入光栅302和第一耦合输出光栅303的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。

如图6所示，所述第二波导镜片401包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104。第一波导镜片301和第二波导镜片401的位置关系为：第一波导镜片301的第一耦合输入光栅302和第二波导镜片401的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二波导镜片401的第二耦合输出光栅104远离第二波导镜片401的第二耦合输入光栅103的一端延伸到与第一波导镜片301的第一耦合输出光栅303相对应的位置。

本实施例中为了简少光栅数量，降低制作难度，将第二波导镜片401设置成只有一个输入耦合光栅和一个输出耦合光栅的结构。其中第二波导基片102材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104位于第二波导基片102的表面，可位于第二波导基片102的同一表面，也可不位于同一表面。第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。第一耦合输入光栅302和第二耦合输入光栅103可以部分或全部的正对投影光机101的出光口，可以根据具体参数要求进行设置，第一波导镜片301的第一耦合输出光栅303的位置与第二波导镜片401的第二耦合输出光栅104中远离第二耦合输入光栅103的一端位置接近。

如图6所示，包含虚线和实线两种光线，分别表示两种光线传播途径，其中以实线表示的光线路径与图5所述完全相同，在此不再赘述。从投影光机101发出的携带虚拟图像信息的图像光线，以虚线表示，到达第一波导镜片301时，第一耦合输入光栅302将投影光机101输出的一部分光通量耦合输入第一波导基片306并沿远离第一耦合输入光栅302的方向A传输一定距离后经第一耦合输出光栅303耦合输出，输出方向为第二波导镜片401上的第二耦合输出光栅104方向，并经第二耦合输出光栅104区域耦合输入至第二波导基片102。这部分光通量进入第二波导基片102后，朝着第二耦合输入光栅103区域的方向传输，即沿方向B传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达第二耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达第二耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。因为第二耦合输出光栅104的耦合输出衍射效率保持不变，输出光线所携带的光通量沿朝向第二耦合输入光栅区域103的方向(即方向B)逐步减少，因此到达Eyebox对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox，到达Eyebox的光通量沿方向B逐渐减少。如果只存在经第一波导镜片301传输至第二波导镜片401然后经第二耦合输出光栅104耦合输出的光线，即虚线所表示的光线传播路径，当人眼位于Eyebox不同区域观察时，所看到的图像的亮度会有不同，图像本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向(即方向B)逐渐变暗。结合实线所代表的路径形成的Eyebox和形成的图像，可形成均匀的Eyebox和显示亮度均匀的图像，原理和过程与实施例一中所述相同，在此不再赘述。虚线和实线所表示的两种光线传播途径所形成的Eyebox和所显示的图像相互叠加后，正好可以相互补偿，从而实现均匀的Eyebox和显示亮度均匀的画面。

实施例三

图7为本发明实施例三提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片，如图7所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图7所示，波导镜片包括第一波导镜片501和第二波导镜片305，两者与投影光机101的位置关系为：第一波导镜片501位于投影光机101和第二波导镜片503之间。

与图5所示结构不同，作为非出瞳扩展的第一波导镜片还可以采用反射的方式将光线耦合输入或耦合输出波导基片。如图7所示，所述第一波导镜片501包括第三波导基片502和设置在所述第三波导基片503上的第一分光膜504和第二分光膜506，第一分光膜504和第二分光膜506平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角。

如图7所示，第一波导镜片501中的第三波导基片502包括第一棱镜503、第二棱镜505和第三棱镜507，所述第一分光膜504设置在第一棱镜503与第二棱镜505的结合面之间，所述第二分光膜506设置在第二棱镜505与第三棱镜507的结合面之间。例如，第三波导基片502由第一棱镜503、第二棱镜505、第三棱镜507胶合而成，如图7所示，第二棱镜505的两个结合面平行，图7所示的截面为平行四边形，第一棱镜503和第三棱镜507处在结合面的一个边与第二棱镜505的长度相同，与该边相邻的两边相互平行，且与该边的夹角与第二棱镜505的内角大小相等。需要说明的是，该内角的大小可以根据具体参数进行设置，使得经第一分光膜504反射后的光线可以在第二棱镜505内全反射传输即可。

本实施例中第一棱镜503、第二棱镜505、第三棱镜507的材料可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，可以通过紫外固化的液体胶水、OCA固态胶相互胶合在一起构成第三波导基片502。第二棱镜505与第一棱镜503胶合的面平行于第二棱镜505与第三棱镜507胶合的面，三者胶合在一起构成一个平板。第一分光膜504的反射率可以是0％-100％，可以以真空镀膜、溶胶凝胶、喷涂打印或者其他方法置于第二棱镜505与第一棱镜503胶合的面上或第一棱镜503与第二棱镜505胶合的面上。第二分光膜506的反射率可以是0％-100％，可以以真空镀膜、溶胶凝胶、喷涂打印或者其他方法置于第二棱镜505与第三棱镜507胶合的面上或第三棱镜507与第二棱镜505胶合的面上，制作工艺简单。

如图7所示，所述第二波导镜片的结构与图5所示结构相同，第二波导镜片305包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第三耦合输入光栅304、第二耦合输出光栅104，第二耦合输出光栅104位于第二耦合输入光栅103和第三耦合输入光栅304之间。其中，第一波导镜片501中的第一分光膜504和第二波导镜片305中的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第一波导镜片501中的第二分光膜6与第二波导镜片305中的第三耦合输入光栅304的位置相对应。

第二波导基片102材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104、第三耦合输入光栅304位于第二波导基片102的表面，可位于波导基片102的同一表面，也可不位于同一表面。第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104、第三耦合输入光栅304的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。第一波导镜片501和第二波导镜片305的位置关系为：第一分光膜504和第二耦合输入光栅103部分或全部的覆盖投影光机101的出光口，第一波导镜片501的第二分光膜506和第二波导镜片305的第三耦合输入光栅304位置接近。

如图7所示，包含虚线和实线两种光线，分别表示两种光线传播途径，其中以实线表示的光线路径与图5所述完全相同，在此不再赘述。从投影光机101发出的携带虚拟图像信息的光线，以虚线表示，到达第一波导镜片501时，第一波导镜片501的第一分光膜504将投影光机101输出的一部分光通量反射耦合输入第二棱镜505并沿远离第一分光膜504的方向A传输一定距离后经第二分光膜506反射耦合输出。输出方向为第二波导镜片305上的第二耦合输出光栅104方向，并经第二耦合输出光栅104区域耦合输入至第二波导镜片305。这部分光通量进入第二波导镜片305后，朝着第二耦合输入光栅103区域的方向传输，即沿方向B传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达第二耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达第二耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。因为第二耦合输出光栅104的耦合输出衍射效率保持不变，输出光线所携带的光通量沿朝向第二耦合输入光栅区域103的方向(即方向B)逐步减少，因此到达Eyebox对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox，到达Eyebox的光通量沿方向B逐渐减少。如果只存在经第一波导镜片501传输至第二波导镜片305然后经第二耦合输出光栅104耦合输出的光线，即虚线所表示的光线传播路径，当人眼位于Eyebox不同区域观察时，所看到的图像的亮度会有不同，图像本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向即方向B逐渐变暗。结合实线所代表的路径形成的Eyebox和形成的图像，可形成均匀的Eyebox和显示亮度均匀的图像，原理和过程与前文所述相同，在此不再赘述。虚线和实线所表示的两种光线传播途径所形成的Eyebox和所显示的图像相互叠加后，正好可以相互补偿，从而实现均匀的Eyebox和显示亮度均匀的画面。

实施例四

图8为本发明实施例四提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片，如图8所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图8所示，波导镜片包括第一波导镜片501和第二波导镜片401，两者与投影光机101的位置关系为：第一波导镜片501位于投影光机101和第二波导镜片401之间。

如图8所示，所述第一波导镜片501包括第三波导基片502和设置在所述第三波导基片502上的第一分光膜504和第二分光膜506，第一分光膜504和第二分光膜506平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角。其中第三波导基片502包括第一棱镜503、第二棱镜505和第三棱镜507，所述第一分光膜504设置在第一棱镜503与第二棱镜505的结合面之间，所述第二分光膜506设置在第二棱镜505与第三棱镜507的结合面之间。

本实施例中为了简少光栅数量，降低制作难度，将第二波导镜片401设置成只有一个输入耦合光栅和一个输出耦合光栅的结构。所述第二波导镜片401包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104，有关第二波导镜片401的其他内容参见实施例二的介绍，此处不再赘述。

如图8所示，第一波导镜片501和第二波导镜片401的位置关系为：第一波导镜片501的第一分光膜504和第二波导镜片401的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第一波导镜片501的第二耦合输出光栅104远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第二波导镜片401的第二分光膜506相对应的位置。

如图8中所示，包含虚线和实线两种光线，分别表示两种光线传播途径，其中以实线表示的光线路径与图6所述完全相同，在此不再赘述。从投影光机101发出的携带虚拟图像信息的图像光线，以虚线表示，到达第一波导镜片501时，第一波导镜片501的第一分光膜504将投影光机101输出的一部分光通量反射耦合输入第二棱镜505并沿远离第一分光膜504的方向A传输一定距离后经第二分光膜506反射耦合输出。输出方向为第二波导镜片401上的第二耦合输出光栅104方向，并经第二耦合输出光栅104区域耦合输入至第二波导基片102，这部分光通量进入第二波导基片102后，朝着第二耦合输入光栅103区域的方向(即沿方向B)传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。除第一次以外，每次衍射输出前到达第二耦合输出光栅104光线所携带的光通量会比前一次到达第二耦合输出光栅104的光线所携带的光通量少。因为第二耦合输出光栅104的耦合输出衍射效率保持不变，输出光线所携带的光通量沿朝向第二耦合输入光栅103区域的方向(即方向B)逐步减少，因此到达Eyebox对应区域的光通量也相应减少，即形成一个不均匀的Eyebox，到达Eyebox的光通量沿方向B逐渐减少。如果只存在经第一波导镜片501传输至第二波导镜片401然后经第二耦合输出光栅104耦合输出的光线，即虚线所表示的光线传播路径，当人眼位于Eyebox不同区域观察时，所看到的图像的亮度会有不同，图像本身也会沿光线在波导镜片中的传输方向即方向B逐渐变暗。结合实线所代表的路径形成的Eyebox和形成的图像，可形成均匀的Eyebox和显示亮度均匀的图像，原理和过程与前文所述相同，在此不再赘述。虚线和实线所表示的两种光线传播途径所形成的Eyebox和所显示的图像相互叠加后，正好可以相互补偿，从而实现均匀的Eyebox和显示亮度均匀的画面。

实施例五

图9为本发明实施例五提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片，如图9所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图9所示，波导镜片包括一个第一波导镜片701和一个第二波导镜片305，两者与投影光机101的位置关系为：第二波导镜片305设置在图像源装置(投影光机101)和第一波导镜片701之间。

如图9所示，所述第一波导镜片701包括一个等腰棱镜703和分别设置在所述等腰棱镜的两个斜面上的第一分光膜702和第二分光膜704。第一分光膜702与图像光线的射出方向具有小于90度的第一夹角，第二分光膜704与图像光线的射出方向具有大于90度的第二夹角，第一夹角和第二夹角之和为180度。

如图9所示，所述第二波导镜片305包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第三耦合输入光栅304、第二耦合输出光栅104，第二耦合输出光栅104位于第二耦合输入光栅103和第三耦合输入光栅304之间。第一波导镜片701与第二波导镜片305的位置关系为：第一波导镜片701中的第一分光膜702和第二波导镜片305的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第一波导镜片701中的第二分光膜704和第二波导镜片305的第三耦合输入光栅304的位置相对应。

本实施例中第一分光膜702和第二分光膜704分别位于等腰棱镜703的两个斜面上，反射率可以是0％-100％，以真空镀膜、溶胶凝胶、喷涂打印或者其他方法制作。第一分光膜702和第二耦合输入光栅103部分或全部的覆盖投影光机101的出光口，第一波导镜片701的第二分光膜704和第二波导镜片305的第三耦合输入光栅304位置接近，可形成均匀的Eyebox和显示亮度均匀的图像，原理和过程与前文所述相同，在此不再赘述。

如图9所示，包含虚线和实线两种光线，分别表示两种光线传播途径，其中以实线表示的光线路径与图5所述完全相同，在此不再赘述。与图5不同之处在于，投影光机101发出的携带虚拟图像信息的图像光线，以虚线表示，到达第一波导镜片701时，经第一反光膜702反射后在等腰棱镜703中传输，再经第二反光膜704反射后耦合输出，输出方向为第二波导镜片305的第三耦合输入光栅304中，这部分光通量进入第二波导基片102后，朝着第二耦合输入光栅103区域的方向传输，即沿方向B传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。

第二耦合输入光栅103将投影光机101输出的一部分光通量耦合输入第二波导基片102并沿远离第二耦合输入光栅103的方向A朝着第二耦合输出光栅104区域的方向传输，即沿方向A传输，经过第二耦合输出光栅104区域时，到达第二耦合输出光栅104后向第二波导镜片外耦合输出。与前文同理，虚线和实线所表示的两种光线传播途径所形成的Eyebox和所显示的图像相互叠加后，正好可以相互补偿，从而实现均匀的Eyebox和显示亮度均匀的画面。

实施例六

图10为本发明实施例六提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片，如图10所示，图像源装置为投影光机101，可以采用LCOS、DLP、OLED、LCD、MicroLED为像源的投影光机，用于产生虚拟图像。如图10所示，波导镜片包括第一波导镜片701和第二波导镜片401，两者与投影光机101的位置关系为：第二波导镜片401位于投影光机101和第一波导镜片701之间。

如图10所示，所述第一波导镜片701包括一个等腰棱镜703和分别设置在所述等腰棱镜703的两个斜面上的第一分光膜702和第二分光膜704。第二波导镜片401包括第二波导基片102以及设置在所述第二波导基片102上的第二耦合输入光栅103、第二耦合输出光栅104，其中第一波导镜片701的第一分光膜702和第二波导镜片401的第二耦合输入光栅103的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二波导镜片401的第二耦合输出光栅104远离第二耦合输入光栅103的一端延伸到与第一波导镜片701中第二分光膜704相对应的位置。

通过上述结构，光通量的传输原来参见上述实施例五，也可以形成均匀的Eyebox和显示亮度均匀的图像，原理和过程与前文所述相同，在此不再赘述。

上述实施例一至六均是采用两个波导镜片，在本发明中还可以包含两个以上的波导镜片，每个波导镜片可以针对不同的视场或不同的波长优化，以实现均匀的效果。

实施例七

图11为本发明实施例七提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、第一波导镜片和第二波导镜片，图像源装置为投影光机101，用于产生虚拟图像。与图10所示结构不同之处在于：该增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片701和两个第二波导镜片401、901，且两个第二波导镜片设置在所述图像源装置(即投影光机101)和所述第一波导镜片701之间。也就是在图10所示结构基础上添加一第二波导镜片901，波导镜片901也包含第二波导基片902和设置在第二波导基片902上的第二耦合输入光栅903、第二耦合输出光栅904。其中第二波导基片902材质可以是玻璃、聚合物或其他对可见光透明的材料，形态为一个平板，且两个面光滑，第二耦合输入光栅903、第二耦合输出光栅904位于第二波导基片902的表面，可位于第二波导基片902同一表面，也可不位于同一表面。第二耦合输入光栅903、第二耦合输出光栅904的光栅类型可以是二元光栅、闪耀光栅、多台阶光栅、倾斜光栅或其他类型光栅。第二波导镜片401和第二波导镜片901可分别针对不同的视场或不同颜色的光线进行优化，形成更为均匀的Eyebox和显示亮度更为均匀的图像，原理和过程与前文所述相同或类似，在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中仅是在实施例六所示两片波导镜片的基础上进行变化得到，同理，还可以参见其他实施例中两片波导镜片的组合形式采用相同或类似的方式组成三片波导镜片构成的结构，也能实现图像均匀的效果。

实施例八

图12为本发明实施例八提供的一种增强现实显示装置的结构示意图，该增强现实显示装置包括：图像源装置、两个第一波导镜片和两个第二波导镜片，图像源装置为投影光机101，用于产生虚拟图像。两个第一波导镜片分别为301、1001，两个第二波导镜片分别为401、1002，对比图6所示结构，以第一波导镜片301、第二波导镜片401组成基本结构，本实施例中通过两组基本结构组成新的增强现实装置。两个第二波导镜片与两个第一波导镜片均相隔设置，即从投影光机101的光线射出方向开始依次为第一波导镜片301、第二波导镜片401、第一波导镜片1001、第二波导镜片1002。

需要说明的是，其中第一波导镜片1001的结构与第一波导镜片301相同，但是光栅区域的参数不同，可以针对不同的光谱或视场进行优化；同理，第二波导镜片1002的结构与波第二导镜片401相同，但是光栅区域的参数也不同，可以针对不同的光谱或视场进行优化，通过两组基本结构中的补偿可以形成更为均匀的Eyebox和显示亮度更为均匀的图像。

还需要说明的是，本实施例中仅是以实施例二所示两片波导镜片组成的基本结构进行重复得到，同理，还可以参见其他两片波导镜片的基本结构采用相同或类似的方式进行一次甚至多次的重复，也能实现图像更加均匀的效果。

综上所述，采用本发明实施例提供的一种增强现实显示装置，具有以下效果：

本发明在原来结构基础上增加一个特殊的波导镜片，该一个镜片耦合输出的光线不直接到达Eyebox(如波导镜片301、波导镜片501、波导镜片701)。如果以图3为例，是将光通量传输至波导镜片305的另一侧经耦合输入光栅304耦入波导镜片305，该部分光通量与经耦合输入光栅103耦入波导镜片305的光通量相对传输，形成的Eyebox和图像衰减方向相反，二者相互平均、补偿，从而形成均匀的Eyebox和图像。这样可以避免对出瞳扩展耦合输出光栅的分区衍射效率调制，仅采用附加一个波导镜片的方式，使光通量沿相反的传播方向耦合输出，亮度的衰减相互补偿，从而实现均匀的亮度和Eyebox。这样的结构不需要对出瞳扩展耦合输出光栅进行调制的方法就可以实现画面亮度均匀和均匀的Eyebox、亮度和颜色，可以减低母版对制作工艺的限制，降低压印母版制作的复杂度和难度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种增强现实显示装置，其特征在于，包括：

图像源装置，用于输出携带虚拟图像信息的图像光线；以及

相互平行设置的至少一个第一波导镜片和至少一个第二波导镜片；

其中第一波导镜片用于将图像光线经耦合输入并在所述第一波导镜片中传输后输出耦出光线；

第二波导镜片用于将图像光线耦合输入后在所述第二波导镜片中沿第一方向传输后输出，还用于将所述耦出光线耦合输入后在所述第二波导镜片中沿第二方向传输后输出，第一方向和第二方向相反。

2.如权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，且第一波导镜片设置在所述图像源装置和所述第二波导镜片之间。

3.如权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括第一波导基片以及设置在所述第一波导基片上的第一耦合输入光栅、第一耦合输出光栅；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间，第一耦合输入光栅和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第三耦合输入光栅与第一耦合输出光栅的位置相对应。

4.如权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括第一波导基片以及设置在所述第一波导基片上的第一耦合输入光栅、第一耦合输出光栅；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第一耦合输入光栅和第二耦合输入光栅的与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第一耦合输出光栅相对应的位置。

5.如权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括第三波导基片和设置在所述第三波导基片上的第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角，其中第三波导基片包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一分光膜设置在第一棱镜与第二棱镜的结合面之间，所述第二分光膜设置在第二棱镜与第三棱镜的结合面之间；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二分光膜与第三耦合输入光栅的位置相对应。

6.如权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括第三波导基片和设置在所述第三波导基片上的第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜平行设置并与图像光线的射出方向具有小于90度的夹角，其中第三波导基片包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一分光膜设置在第一棱镜与第二棱镜的结合面之间，所述第二分光膜设置在第二棱镜与第三棱镜的结合面之间；

所述第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第二分光膜相对应的位置。

7.如权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和一个第二波导镜片，且第二波导镜片设置在所述图像源装置和所述第一波导镜片之间。

8.如权利要求7所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括一个等腰棱镜和分别设置在所述等腰棱镜的两个斜面上的第一分光膜和第二分光膜；

第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第三耦合输入光栅、第二耦合输出光栅，第二耦合输出光栅位于第二耦合输入光栅和第三耦合输入光栅之间；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二分光膜和第三耦合输入光栅的位置相对应。

9.如权利要求7所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述第一波导镜片包括一个等腰棱镜和分别设置在所述等腰棱镜的两个斜面上的第一分光膜和第二分光膜；

第二波导镜片包括第二波导基片以及设置在所述第二波导基片上的第二耦合输入光栅、第二耦合输出光栅；

第一分光膜和第二耦合输入光栅的位置与图像源装置的出光口的位置相对应，第二耦合输出光栅远离第二耦合输入光栅的一端延伸到与第二分光膜相对应的位置。

10.如权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述增强现实显示装置中包括一个第一波导镜片和两个第二波导镜片，且两个第二波导镜片设置在所述图像源装置和所述第一波导镜片之间；或

所述增强现实显示装置中包括两个第一波导镜片和两个第二波导镜片，且两个第二波导镜片与两个第一波导镜片均相隔设置。

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