CN220730537U - 一种增强现实显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种增强现实显示装置，涉及光学技术领域。增强现实显示装置包括光机和位于光机出光侧的衍射光波导；光机输出图像光线，图像光线入射至衍射光波导，在衍射光波导内传输后输出至人眼；外界环境光线入射至衍射光波导，经过衍射光波导透射至人眼；衍射光波导包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。本实用新型实施例的技术方案，可以提高衍射光波导透过率，提升显示效果。

Description

一种增强现实显示装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，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，AR)是一种视觉体验和人机交互方式的革新，是将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术。

实现增强现实技术的光学系统有很多种，主流地分为几何光学与衍射光学，传统的几何光学普遍存在以下问题：整机的体积大、眼动范围小、视场角小、重量大等等。而衍射光波导方案则可以提供一种大视场角、大眼动范围、轻质量的增强现实设备。

目前现有技术的衍射光波导，包括波导基底以及设置于波导基底上的功能区域，功能区域包括耦入光栅区域和耦出光栅区域，耦入光栅区域内的光栅用于将微显示器发出的载有图像信息的入射光耦入波导基底中，耦出光栅区域内设有二维光栅，一边对载有图像信息的光进行传播和扩展(扩瞳)，一边将光从波导基底中耦出，实现虚拟信息的显示。同时，由于波导基底是透明的，环境光也能从衍射光波导的外部进入人眼，用户同时能够看到真实环境中的信息和虚拟信息。但该方案存在透过率低的缺点，现有技术采用降低材料折射率或光栅深度的方式，提高透过率，但是这样又存在波导衍射效率低，图像显示亮度不够的缺点。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种增强现实显示装置，该增强现实显示装置可以通过在耦出光栅设置包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个方向上耦出光栅的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率，使得用户可以清晰的观看周围环境和虚拟的图像光，提高环境光的透过率，提高衍射光波导的衍射效率，提升显示效果。

根据本实用新型的一方面，提供了一种增强现实显示装置，包括：

光机和位于所述光机出光侧的衍射光波导；

所述光机输出图像光线，所述图像光线入射至所述衍射光波导，在所述衍射光波导内传输后输出至人眼；

外界环境光线入射至所述衍射光波导，经过所述衍射光波导透射至人眼；

所述衍射光波导包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。

可选地，所述衍射光波导包括波导基底以及设置于所述波导基底上的耦入光栅区域和耦出光栅区域，所述耦出光栅位于所述耦出光栅区域，所述耦入光栅区域包括耦入光栅，所述图像光线从所述耦入光栅区域入射至所述衍射光波导，从所述耦出光栅区域出射至人眼，所述外界环境光线从所述耦出光栅区域透射至人眼。

可选地，所述耦出光栅的光栅周期与光栅矢量满足：

其中，D2为所述耦出光栅中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D1为所述耦出光栅另一方向上的光栅周期，na为空气的折射率，nb为所述波导基底的折射率，λ为波长，α为视场角，β为光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一方向上的光栅矢量之间的夹角。

可选地，光栅周期为D1的耦出光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。

可选地，所述衍射光波导还包括转折光栅区域，所述转折光栅区域位于所述耦入光栅区域和所述耦出光栅区域之间，所述转折光栅区域包括转折光栅。

可选地，所述转折光栅包括至少两个方向上周期设置的转折光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。

可选地，所述转折光栅的光栅周期和光栅矢量之间满足：

其中，D4为所述转折光栅中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D3为所述转折光栅另一方向上的光栅周期，β2为所述转折光栅中光栅周期小于入射波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一个方向上的光栅矢量之间的夹角。

可选地，光栅周期为D3的转折光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。

可选地，所述耦出光栅包括二维光栅，或者所述耦出光栅在所述波导基底上由两个一维光栅交叠形成。

可选地，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅均为设置在所述波导基底上的光栅，或者所述波导基底上设置有介质层，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅设置在所述介质层上。

本实用新型实施例提供的增强现实显示装置，耦出光栅包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个耦出光栅的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率，光机输出的图像光线和外界的环境光线都可以通过增强现实显示装置的衍射光波导传输至人眼，用户可以清晰的观看周围环境光和虚拟的图像光，提高环境光的透过率，提高衍射光波导的衍射效率，提升显示效果。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种增强现实显示装置的平面结构示意图；

图2为图1耦出光栅区域的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种衍射光波导中的K域图；

图4为本发明实施例提供的衍射光波导对应的K域图；

图5为本实用新型实施例提供的第二种增强现实显示装置的平面结构示意图；

图6为图5耦出光栅区域的局部结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第三种增强现实显示装置的平面结构示意图；

图8为图7转折光栅区域的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为本实用新型实施例提供的一种增强现实显示装置的平面结构示意图，参考图1，增强现实显示装置包括光机100和位于光机100出光侧的衍射光波导110，衍射光波导110包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅1401(图1中示意性示出为二维光栅，并不是对本实用新型实施例的限定)，其中耦出光栅至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。其中，入射光波长/波导基底的折射率表示光的波长与波导基底的折射率的比值。光机100输出图像光线，衍射光波导110位于光机输出的图像光线的传播路径上，图像光线入射至衍射光波导110上的耦入光栅区域130，经耦入光栅区域130内的耦入光栅1301衍射进入衍射光波导110，并在衍射光波导110内全反射传输至耦出光栅区域140，且经耦出光栅区域140内的耦出光栅1401衍射耦出至人眼；外界环境光线入射至衍射光波导110，经过衍射光波导110透射至人眼。

示例性地，参考图1，耦出光栅1401具有沿第一方向X周期性设置的第一周期光栅14011，沿第二方向Y周期性设置的第二周期光栅14012，作为一种示例，第二周期光栅14012的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。通过设置其中一个方向上的光栅周期小于入射光波长与波导基底的折射率的比值，另一个方向上的光栅周期为满足衍射的周期，可使得通过全内反射传输至耦出光栅1401的光线只有一个方向上光栅的衍射光出射，有利于提高衍射光波导的光线透过率。

本实用新型实施例提供的第一种增强现实显示装置，耦出光栅1401包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率，光机100输出的图像光线和外界的环境光线都可以通过增强现实显示装置的衍射光波导110传输至人眼，用户可以清晰的观看周围环境光和虚拟的图像光，提高环境光的透过率，提高衍射光波导110的衍射率。

示例性地，衍射光波导110包括波导基底120以及设置于波导基底120上的耦入光栅区域130和耦出光栅区域140，耦出光栅1401位于耦出光栅区域140，耦入光栅区域130包括耦入光栅1301。光机100输出的图像光线入射衍射光波导110的耦入光栅区域130，经耦入光栅区域130衍射至波导基底120，在波导基底110全内反射传输至耦出光栅区域140，从耦出光栅区域140出射至人眼，外界环境光线入射衍射光波导110后从耦出光栅区域140透射至人眼。

示例性地，波导基底120的材料，长度可以根据需求自定义设置，波导基底120具有相互平行的两个表面，在波导基底120的至少一个表面设置耦入光栅区域130和耦出光栅区域140，本实用新型实施例对此不作限制。

图2为图1耦出光栅区域的局部结构示意图，参考图1和图2，耦出光栅1401的光栅周期与光栅矢量满足：

其中，D2为耦出光栅中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D1为耦出光栅另一方向上的光栅周期，na为空气的折射率，nb为波导基底的折射率，λ为波长，α为视场角，β为光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一方向上的光栅矢量之间的夹角。

图3为本实用新型实施例提供的一种衍射光波导中的K域图，其为三维波矢空间在二维平面上的投影，参考图3，以水平向右为X方向，向上为Y方向，法线方向(垂直于XY平面)为Z方向。K域图以Kmin边界和Kmax边界划分为三个区域，小圈内部区域(Kmin内部)表示光线在空气中传输，环形区域(Kmin到Kmax之间)表示光线在波导基底内全内反射传输，大圈以外区域(Kmax外部)光线为倏逝波，表示光线不在衍射光波导内传输。

其中，K域范围的传输边界半径满足：

其中，na为空气折射率，nb为波导基底折射率，λ为波长。

此外，光机(可以为微型投影仪)射出的图像光线经由衍射光波导上的耦入光栅进入波导，并经由各光栅扩展传输、耦出的整个过程可通过K域图进行分析。结合图3进行详细说明。

具体地，图3中的矩形框表示一定视场角内的光线在XY平面上的投影区域，可记作视场角视野，其中，中心区域的矩形框a可以理解为光机出射的光线角度在XY平面上的投影区域(记作初始视场角视野)，矩形框b为初始视场角视野内光线经由耦入光栅衍射后的视场角视野，记作耦入后视场角视野，矩形框c为耦入后视场角视野内的光线经由转折光栅(或由二维光栅形成的耦出光栅)衍射后的视场角视野，记作转折后的视场角视野，转折后的视场角视野内的光线再经由耦出光栅衍射耦出返回至中心区域矩形框a的视场角视野，即返回至空气中。其中，矩形框b中心与矩形框a中心之间的距离、矩形框b中心与矩形框c中心之间的距离以及矩形框c中心与矩形框a中心之间的距离均由确定，其中，D为光栅的周期，m为衍射级次。由此可知，各矩形框中心之间的距离由对应光栅的光栅周期和衍射级次确定。

基于此，示例性地，为了提高耦出光栅1401的光线透过率，设置耦出光栅其中一个方向上的周期小于波长/波导基底的折射率，使经由该方向上的光栅衍射后的±1级衍射光线不能在衍射光波导100内传输，即需要其在K域图中表现为在Kmax区域外。具体的，如图4所示，图4为本发明实施例提供的衍射光波导对应的K域图，其中左图(a)对应图像光线，右图(b)对应外界环境光线，其中以圆形表示视场。示例性地，参考图4左图，视场角为2α，光栅周期为D2的耦出光栅的±1级衍射光线不能在衍射光波导100内(对应a1，视场在Kmax外)，该级次的视场角中心和K域原点的距离L2满足：L2＞Kmax+Kmin*sin(α)。由于光栅周期为D1的耦出光栅的±1级衍射光线在衍射光波导100内传输，视场角中心和K域原点的距离L1在Kmin和Kmax之间。

参考图4(b)，可选地，为了确保透过率有所提升，减少杂散光出现，外界环境光线耦入衍射光波导100后，光栅周期为D2的耦出光栅的±1级衍射光线也不能在衍射光波导100内(对应视场在Kmax外)，该级次的视场角中心和K域原点的距离L3满足：L3＞Kmax+Kmin*sin(α)。

因此光栅周期为D2的耦出光栅需要满足以上关系，将耦出图像光线的耦出光栅周期定为D1，另一方向耦出光栅周期定为D2，两个光栅矢量夹角为β，则耦出光栅1401的光栅周期与光栅矢量满足：

其中，na为空气的折射率，nb为波导基底的折射率，λ为波长，α为视场角，β为光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一方向上的光栅矢量之间的夹角。

示例性地，图像光线传输至耦出光栅区域140，光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的耦出光栅的衍射光线不在衍射光波导110内传输，该方向的耦出光栅不会对该部分光线进行调制，增加环境光线的透过率；图像光线经波导基底120全内反射传输至耦出光栅区域140，另一方向的耦出光栅衍射光线的视场位于Kmin边界与Kmax边界之间的环形区域，耦出光栅1401对该部分光线进行衍射后，耦出衍射光波导110进入人眼，提高图像光的显示效果。

可选地，光栅周期为D1的耦出光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。通过渐变设置光栅高度和/或占空比，可以更好的控制耦出光栅1401的光强分布和输出性能，提高图像光线和环境光线显示的均匀性，使用户观看到的图像更清晰。

图5为本实用新型实施例提供的第二种增强现实显示装置的平面结构示意图，图6为图5耦出光栅区域的局部结构示意图，参考图5和图6，衍射光波导110还包括转折光栅区域150，转折光栅区域150位于耦入光栅区域130和耦出光栅区域140之间，转折光栅区域150包括转折光栅1501，转折光栅1501用于接收耦入光栅1301衍射后的光线，并对该光线进行扩展同时朝向耦出光栅区域140传播。

示例性地，入射光线经耦入光栅区域130耦入波导基底120后，在波导基底120内全内反射传播至转折光栅区域150，转折光栅1501扩展接收到的光线，对光线进行扩瞳，将光线衍射至耦出光栅区域140，经耦出光栅区域140衍射后耦出波导基底120。转折光栅1501增加了衍射入耦出光栅区域140的光线的视场角，扩大输出图像显示。

示例性地，耦入光栅区域130、转折光栅区域150和耦出光栅区域140的光栅形状可以根据需求自定义设置，具体光栅形状可以为直齿光栅、闪耀光栅、斜齿光栅、体全息光栅、二维光栅等，本实用新型实施例对此不做限制。

可选地，转折光栅1501包括至少两个方向上周期设置的转折光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。通过设置其中一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率，另一个方向上的光栅周期为满足衍射的周期，可使得传输至转折光栅1501的光线只有一个方向上的光栅的衍射级出射，从而可以更好的调制光机100输出的图像光线和外界环境光线，扩大视场角的同时增加转折光栅1501的光透过率。

图7为本实用新型实施例提供的第三种增强现实显示装置的平面结构示意图，图8为图7转折光栅区域的局部结构示意图，参考图7和图8，转折光栅1501的光栅周期和光栅矢量之间满足：

其中，D4为转折光栅1501中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D3为转折光栅另一方向上的光栅周期，β2为转折光栅1501中光栅周期小于入射波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一个方向上的光栅矢量之间的夹角。

示例性地，入射光线耦入波导基底120后进入转折光栅区域150，转折光栅区域150包括至少两个方向上周期设置的转折光栅1501，光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的转折光栅的光栅周期与其光栅矢量与另一方向的转折光栅满足上述公式。基于相同的推导过程，入射光线的部分光线经过周期为D4转折光栅1501衍射时，衍射光线的视场位于Kmax边界外的区域，表明该部分光线不在衍射光波导120内传输，该方向的转折光栅1501不会对该部分光线进行调制，增加光线的透过率，增加转折光栅1501的透明度，使得外部人员从外部观看用户的设备时不能明显感觉到转折光栅区域150所在的位置，从而增加了设备的整体外观效果；光线经过周期为D3的转折光栅1501衍射时，衍射光线的视场位于Kmin边界与Kmax边界之间的环形区域，入射光线经耦入光栅1301衍射至转折光栅1501，转折光栅1501对该部分光线进行衍射后，增加了衍射入耦出光栅区域140的光线的视场角，扩大输出图像显示。

可选地，光栅周期为D3的转折光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。通过渐变设置光栅高度和/或占空比，可以更好的控制转折光栅1501的光强分布和输出性能，提高传输至耦出光栅1401的图像光线和环境光线的均匀性。

可选地，耦出光栅1401包括二维光栅，或者耦出光栅1401在波导基底120上由两个一维光栅交叠形成。入射光线耦入波导基底120后，全反射传输至耦出光栅1401，二维光栅在衍射入射光线的同时，对光线进行扩展，可以提供更大的视场角与眼动范围。设置两个一维光栅交叠，可以获得多方向的衍射视场，对接收的入射光线进行扩展，降低成本的同时提高衍射光波导110的衍射效率。

示例性地，在一实施例中，耦入光栅1301、转折光栅1501和耦出光栅1401均为设置在波导基底120上的光栅，或者在另一实施例中，波导基底120上设置有介质层，耦入光栅1301、转折光栅1501和耦出光栅1401设置在介质层上。其中，耦入光栅1301、转折光栅1501和耦出光栅1401可以与波导基底120为一体，直接设置在波导基底120上，也可以设置介质层减少杂光入射波导基底120影响衍射效率，保证衍射光波导110的性能稳定性。

示例性地，介质层的材料，种类可以根据需求自定义设置，本实用新型实施例对此不作限制。

可选地，在又一实施例中，耦出光栅区域140和/或转折光栅区域150分区设置，至少两个区域内的光栅形貌不同。其中，各子区域的光栅的其中一个方向的光栅周期和光栅矢量满足上述关系。通过设置不同形貌的光栅，在需要接收不同类型的入射光束进行衍射耦出的情况下可以保证衍射光波导的衍射效率，提高耦出至人眼的光线的均匀性。

以下对本实用新型实施例设计的几种增强现实显示装置的衍射光波导和现有技术中的衍射光波导进行对比：

实施例1

本实用新型实施例提供的衍射光波导如图1和图2所示，该衍射光波导110包括波导基底120以及设置于波导基底120上的耦入光栅区域130和耦出光栅区域140，耦入光栅区域130包括耦入光栅1301，耦出光栅区域140内的耦出光栅1401为二维光栅，第一方向的光栅周期D1为350nm，第二方向的光栅周期D2为200nm，空气折射率na为1，波导基底的折射率nb为2，波长λ为532nm，半视场角α为15°，第一方向光栅的光栅矢量与第二方向光栅的光栅矢量之间的夹角β为90°。

实施例2

本实用新型实施例提供的衍射光波导如图5和图6所示，该衍射光波导110包括波导基底120以及设置于波导基底120上的耦入光栅区域130、转折光栅区域150和耦出光栅区域140，耦入光栅区域130包括耦入光栅1301，耦出光栅区域140包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅1401；第一方向的光栅周期D1为400nm，第二方向的光栅周期D2为100nm，空气折射率na为1，波导基底的折射率nb为2，波长λ为638nm，半视场角α为15°，第一方向光栅的光栅矢量与第二方向光栅的光栅矢量之间的夹角β为45°。

实施例3

本实用新型实施例提供的衍射光波导如图7和图8所示，该衍射光波导110包括波导基底120以及设置于波导基底120上的耦入光栅区域130、转折光栅区域150和耦出光栅区域140，耦入光栅区域130包括耦入光栅1301，耦出光栅区域140包括耦出光栅1401，转折光栅1501和耦出光栅1401均为二维光栅，转折光栅1501第三方向的光栅周期D3为400nm，第四方向的光栅周期D4为100nm，空气折射率na为1，波导基底的折射率nb为2，波长λ为532nm，半视场角α为15°，第三方向光栅的光栅矢量与第四方向光栅的光栅矢量之间的夹角β为45°。

对比例1

本实用新型实施例提供的衍射光波导，除第二方向的光栅周期D2为350nm外，其余与实施例1相同，在此不再赘述。

对比例2

本实用新型实施例提供的衍射光波导，除第二方向的光栅周期D2为440nm外，其余与实施例2相同，在此不再赘述。

对比例3

本实用新型实施例提供的衍射光波导，除第三方向的光栅周期为440nm，第四方向的光栅周期D2为440nm，波长λ为638nm外，其余与实施例3相同，在此不再赘述。

通过对各个实施例与对比例提供的衍射光波导进行测试，可以得到如表1所示的测试结果，如下所示；其中，测试方法为现有技术中常用的测试方法。

表1

综合实施例1-3可以看出，本实用新型提供的增强现实显示装置通过设置其衍射光波导其中一方向的光栅周期与其光栅矢量与另一方向的光栅有预设对应关系，增加环境光的透过率，另一方向的光栅会对进入衍射光波导内图像光进行调制，提高衍射效率。其中，实施例1与对比例1相比，实施例2与对比例2相比，通过减小第二方向的光栅周期，其衍射效率和透光率均得到提高，实施例3与对比例3相比，通过调整第二方向和第四方向的光栅周期，其衍射效率和透光率均得到提高。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强现实显示装置，其特征在于，包括光机和位于所述光机出光侧的衍射光波导；

所述光机输出图像光线，所述图像光线入射至所述衍射光波导，在所述衍射光波导内传输后输出至人眼；

外界环境光线入射至所述衍射光波导，经过所述衍射光波导透射至人眼；

所述衍射光波导包括至少两个方向上周期设置的耦出光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。

2.根据权利要求1所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述衍射光波导包括波导基底以及设置于所述波导基底上的耦入光栅区域和耦出光栅区域，所述耦出光栅位于所述耦出光栅区域，所述耦入光栅区域包括耦入光栅，所述图像光线从所述耦入光栅区域入射至所述衍射光波导，从所述耦出光栅区域出射至人眼，所述外界环境光线从所述耦出光栅区域透射至人眼。

3.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述耦出光栅的光栅周期与光栅矢量满足：

其中，D2为所述耦出光栅中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D1为所述耦出光栅另一方向上的光栅周期，na为空气的折射率，nb为所述波导基底的折射率，λ为波长，α为视场角，β为光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一方向上的光栅矢量之间的夹角。

4.根据权利要求3所述的增强现实显示装置，其特征在于，光栅周期为D1的耦出光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。

5.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述衍射光波导还包括转折光栅区域，所述转折光栅区域位于所述耦入光栅区域和所述耦出光栅区域之间，所述转折光栅区域包括转折光栅。

6.根据权利要求5所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述转折光栅包括至少两个方向上周期设置的转折光栅，其中至少一个方向上的光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率。

7.根据权利要求6所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述转折光栅的光栅周期和光栅矢量之间满足：

其中，D4为所述转折光栅中光栅周期小于入射光波长/波导基底的折射率的方向上的光栅周期，D3为所述转折光栅另一方向上的光栅周期，β2为所述转折光栅中光栅周期小于入射波长/波导基底的折射率的方向上的光栅矢量与另一个方向上的光栅矢量之间的夹角。

8.根据权利要求7所述的增强现实显示装置，其特征在于，光栅周期为D3的转折光栅的光栅高度和/或占空比渐变设置。

9.根据权利要求2所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述耦出光栅包括二维光栅，或者所述耦出光栅在所述波导基底上由两个一维光栅交叠形成。

10.根据权利要求5所述的增强现实显示装置，其特征在于，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅均为设置在所述波导基底上的光栅，或者所述波导基底上设置有介质层，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅设置在所述介质层上。