增强现实系统及包括其的显示设备的制作方法

1.本公开涉及图像显示的技术领域，具体而言，涉及能够抑制激光散斑的增强现实系统及包括该系统的显示设备。


背景技术：

2.增强现实(augmented reality，ar)技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的显示技术。全息式ar眼镜是ar技术一个重要的应用。目前，全息式ar眼镜通过激光光源、空间光调制器以及镜组来投影全息图像，其中投影方案可以选自例如激光投影 数字微镜器件(dmd)、蓝色激光投影 荧光转盘 dmd、窄带led dmd等。
3.但是，上述投影方案都会产生固有的“激光散斑”现象，即激光在散射体的粗糙表面处漫反射或通过透明散射体时，在散射粗糙表面或附近可以观察到无规则分布的亮暗斑点，导致在ar眼镜中体现为在图像边缘模糊有“噪点”。“激光散斑”的出现导致图像边缘模糊、部分图像信息缺失进而降低显示的分辨率等缺点。


技术实现要素：

4.本公开提供了能够抑制激光散斑的增强现实(ar)系统及包括其的显示设备。根据本公开，能够通过在ar系统中加入散斑抑制器来抑制“激光散斑”现象，从而提高图像边缘的清晰度和图像的完整度，进而提高显示分辨率。
5.根据本公开的一个方面，提供了一种ar系统，其包括：激光光源；空间光调制器，被配置为对来自激光光源的激光光束进行波前调制以生成具有深度信息的调制光束；中继器，被配置为形成中继调制光束的光路；组合器，被配置为将来自中继器的调制光束与环境光组合；以及散斑抑制器，被配置为通过抑制激光光束或调制光束的时间相干性和/或空间相干性来抑制激光散斑，其中，散斑抑制器与激光光源、空间光调制器和中继器中的至少一个组合使用。
6.根据本公开的实施方式，散斑抑制器被配置为满足以下关系式：
[0007][0008]
其中，ε为激光散斑对比度减弱的目标程度，τ为人眼响应时间，t为更新散斑图案所需要的时间。
[0009]
根据本公开的实施方式，散斑抑制器包括相位调节器，被配置为通过执行相位调节来抑制激光光束或调制光束的空间相干性以抑制激光散斑。
[0010]
根据本公开的实施方式，相位调节器由固定相位超透镜构成，散斑抑制器还包括致动器，其被配置为使固定相位超透镜相对于激光光束或调制光束的光轴转动，转动满足以下关系式：
[0011][0012]
其中，ε为激光散斑对比度减弱的目标程度，τ为人眼响应时间，ω0为更新散斑图案所需要的转动弧度，ω为转动角频率。
[0013]
根据本公开的实施方式，相位调节器由固定相位超透镜构成，散斑抑制器还包括致动器，其被配置为使固定相位超透镜相对于激光光束或调制光束的光轴摆动，摆动满足以下关系式：
[0014][0015]
其中，ε为激光散斑对比度减弱的目标程度，τ为人眼响应时间，f为摆动频率，d为相位调节器的直径，d为更新散斑图案所需要的摆动位移量。
[0016]
根据本公开的实施方式，相位调节器由相位可调超透镜构成，其被配置为通过改变施加给其的电压来对超透镜的相位分布进行调节，并满足以下关系式：
[0017][0018]
其中，ε为激光散斑对比度减弱的目标程度，τ为人眼响应时间，t为更新散斑图案所需要的时间。
[0019]
根据本公开的实施方式，相位可调超透镜为电控可调超透镜、光控可调超透镜或机械控制可调超透镜。
[0020]
根据本公开的实施方式，超透镜包括基板以及设置在基板的表面上的被布置成阵列的多个结构单元，在多个结构单元中的每一个的中心位置和/或顶点位置处设置有纳米结构。
[0021]
根据本公开的实施方式，多个结构单元中的每一个的平面形状是正六边形或正方形。
[0022]
根据本公开的实施方式，散斑抑制器包括与激光光源组合使用的波长调节器，其被配置为通过执行波长调节来抑制激光光束的时间相干性以抑制激光散斑。
[0023]
根据本公开的实施方式，激光光源的数量大于或等于两个，波长调节器的数量与激光光源的数量相同并且分别对应于相应的激光光源。
[0024]
根据本公开的实施方式，激光光源为波长可调谐激光器。
[0025]
根据本公开的实施方式，空间光调制器包括用作散斑抑制器的相位可调超透镜，其被配置为在对激光光束进行波前调制以生成调制光束的同时，通过改变施加给其的电压来对相位分布进行调节。
[0026]
根据本公开的实施方式，中继器包括4f光学系统，其中在4f光学系统的两个透镜之间的中心处设置有用作散斑抑制器的超透镜，其被配置为滤除激光散斑中的高频分量。
[0027]
根据本公开的另一方面，提供了一种显示设备，其包括根据本公开的上述方面的增强现实系统。
[0028]
根据本公开的实施方式，通过改变激光光束的相位和/或波长来抑制激光的空间或时间相干性，能够在人眼响应时间内更新散斑图案，使得人眼难以察觉到散斑的存在，从而达到抑制散斑的目的。因此，根据本公开的实施方式，通过抑制散斑，能够提高图像边缘的清晰度和图像的完整度，从而提高显示分辨率。
附图说明
[0029]
所包括的附图用于提供本技术的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本技术的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本技术的原理。
[0030]
图1示出了根据本公开的实施方式的ar系统的配置的示意图；
[0031]
图2示出了根据本公开的实施方式的散斑抑制器的示例的示意图；
[0032]
图3示出了用作散斑抑制器的超透镜的结构单元的平面示意图；
[0033]
图4示出了纳米结构的直径与相位和透射率的关系的曲线图；
[0034]
图5示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统的配置的示意图；
[0035]
图6示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统中包括的用作散斑抑制器的固定相位超透镜的相位分布图；
[0036]
图7示出了根据现有技术的ar系统的散斑对比度的示意图；
[0037]
图8示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统的散斑对比度的示意图；
[0038]
图9示出了根据本公开的第二实施方式的ar系统的配置的示意图；
[0039]
图10示出了根据本公开的第三实施方式的ar系统的配置的示意图；
[0040]
图11示出了根据本公开的第四实施方式的ar系统的配置的示意图；以及
[0041]
图12示出了根据本公开的第五实施方式的ar系统的配置的示意图。
[0042]
1：光源
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2：空间光调制器
[0043]
3：中继器
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4：环境光
[0044]
31：第一透镜
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32：第二透镜
[0045]
5：组合器
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6：散斑抑制器
[0046]
61：相位调节器
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61a：可调超透镜
[0047]
61b：固定相位超透镜
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62：波长调节器
[0048]
7：含散斑的激光光束
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8：不含散斑的激光光束
[0049]
9：人眼
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10：ar系统
具体实施方式
[0050]
将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了各实施方式。然而，本公开可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本公开将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本公开的范围。
[0051]
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。
[0052]
除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领
域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否则不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。
[0053]
激光的高度单色性与高度相干性会在激光照射在粗糙表面上时发生散射或透射现象，导致不规则的光强度分布和随机的散斑分布，这被称为“激光散斑”现象。对此，根据本公开的构思，通过抑制激光在时间或空间上的相干性能够抑制激光散斑现象。具体地，本公开使用基于超透镜的散斑抑制器通过改变激光光束在空间上的相位或者在一定范围内调节激光波长来抑制激光的空间或时间相干性，使得在人眼响应时间内更新相位不同或波长不同的散斑图案，从而使得人眼难以察觉到散斑的存在，达到抑制散斑的目的。
[0054]
图1示出了根据本公开的实施方式的ar系统10的配置的示意图。如图1所示，根据本公开的实施方式的ar系统10可以是激光投影系统。根据本公开的实施方式，如图1所示，ar系统10可以包括激光光源1、空间光调制器(space light modulator，slm)2、中继器3、组合器5和散斑抑制器6。
[0055]
激光光源1在本文中还可以被称为光源1。根据本公开的实施方式，光源1可以发出单色激光。
[0056]
根据本公开的实施方式，如图1所示，slm 2可以对来自激光光源1的激光光束、即含散斑的激光光束7进行波前调制以生成具有深度信息的调制光束。具体地，根据本公开的实施方式，slm 2能够在空间上改变从激光光源1发出的激光光束的相位，因此可以用于对激光光束携带的图像信息进行处理。根据本公开的实施方式，slm 2可以对来自激光光源1的激光光束执行波前调制。对于本领域技术人员已知的是，普通的成像技术仅能够呈现二维平面图像是因为其缺少图像的深度信息。在本文中，ar系统10使用全息式ar技术呈现立体图像的原因即在于slm 2能够通过对来自激光光源1的激光光束执行波前调制使呈现的图像具有深度信息。本领域技术人员应认识到，尽管在本文中以slm 2是使激光光束的光路穿过slm的透射式slm，例如基于液晶的slm为例描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于此。根据本公开的其他实施方式，slm2也可以是反射式slm。
[0057]
根据本公开的实施方式，如图1所示，中继器3可以形成中继调制光束的光路并且扩大视场角。
[0058]
根据本公开的实施方式，如图1所示，组合器5可以将来自中继器的调制光束与环境光4组合以呈现给人眼9。
[0059]
根据本公开的实施方式，如图1所示，散斑抑制器6可以通过抑制激光光束或调制光束的时间相干性和/或空间相干性来抑制激光散斑。根据本公开的实施方式，如图1所示，散斑抑制器6可以与激光光源1、空间光调制器2和中继器3中的至少一个组合使用，并且经过散斑抑制器的处理，得到不含散斑的激光光束8。
[0060]
图2示出了根据本公开的实施方式的散斑抑制器6的示例的示意图。如图2所示，根据本公开的实施方式，散斑抑制器6可以是通过执行相位调节来抑制激光光束或调制光束的空间相干性以抑制激光散斑的相位调节器61。此外，如图2所示，根据本公开的实施方式，用作散斑抑制器的相位调节器61可以包括相位可调超透镜61a和固定相位超透镜61b。
[0061]
根据本公开的实施方式，相位可调超透镜61a和固定相位超透镜61b可以由超透镜构成。根据本公开的实施方式，用于实现相位可调超透镜61a和固定相位超透镜61b的超透
镜可以包括基板以及设置在基板的表面上的被布置成阵列的多个结构单元，在多个结构单元中的每一个的中心位置和/或顶点位置处设置有纳米结构。
[0062]
具体地，根据本公开的实施方式，超透镜的基板可以由例如石英玻璃形成。
[0063]
图3示出了用作散斑抑制器的超透镜的结构单元的平面示意图。如图3所示，根据本公开的实施方式，多个结构单元中的每一个的平面形状可以为正六边形或正方形。具体地，图3中左侧图示出了具有正六边形的平面形状的结构单元，其中在每个六边形的结构单元的中心位置和顶点位置处设置有纳米结构。此外，图3中右侧图示出了具有正方形的平面形状的结构单元，其中在每个正方形的结构单元的中心位置设置有纳米结构。在图3中，纳米结构被示出为具有圆形的截面的纳米柱。然而，本领域技术人员应认识到，本公开不限于此，纳米结构也可以具有其他形状的截面。此外，根据本公开的实施方式，纳米结构的材料可以是例如氧化钛。此外，根据本公开的实施方式，纳米柱的高度可以是例如500nm。图4示出了纳米结构的直径与相位和透射率(t)的关系的曲线图。
[0064]
此外，如图2所示，根据本公开的实施方式，散斑抑制器6也可以是通过执行波长调节来抑制激光光束或调制光束的时间相干性以抑制激光散斑的波长调节器62，其中λ表示波长。
[0065]
根据本公开的实施方式，用作散斑抑制器的波长调节器62可以在同颜色的波长范围内对激光光束的波长进行调节。
[0066]
根据本公开的实施方式，三种类型的散斑抑制器6，即相位可调超透镜61a、固定相位超透镜61b和波长调节器62可以根据设计和应用需求与光源1、slm 2和中继器5中的至少一个组合使用。
[0067]
根据本公开的实施方式，假设更新散斑图案所需的时间为t，该时间t也可以为相变材料晶态/非晶态的过渡时间。此外，假设人眼响应时间为τ，并且散斑对比度减弱程度为ε，则上述参数应满足以下关系式：
[0068][0069]
由式(1)可知，更新散斑图案所需的时间t越小，其散斑对比度减弱程度则越大，人眼越不容易分辨出成像后的散斑。
[0070]
下面参照图5至图12对本公开的各种实施方式进行更详细的描述。在图5至图12中，与图1至图2中示出的部件相同的部件由相同的附图标记表示。
[0071]
图5示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统10的配置的示意图。
[0072]
根据本公开的第一实施方式，ar系统10可以包括与光源1组合使用的散斑抑制器6，该散斑抑制器6可以是用作相位调节器61的固定相位超透镜61b。根据本公开的实施方式，固定相位超透镜61b可以是具有随机但是固定的相位的超透镜，其对于激光有很高的透射率。根据本公开的第一实施方式，通过使固定相位超透镜61b不断变换位置使其随机的相位与从光源1发出激光光束的相位相叠加，可以更新出互不相干的散斑图案，从而达到抑制散斑的目的。
[0073]
为了使得固定相位超透镜61b能够相对于光源1变换位置，根据本公开的第一实施方式，用作散斑抑制器的相位调节器61可以包括致动器(未示出)，其可以使固定相位超透镜61b相对于激光光束或调制光束的光轴转动或摆动，从而改变其在空间中的相位来改变
激光光束的光相位。在本文中，光相位指的是激光光束入射到固定相位超透镜61b的某一点时对应的激光相位值。根据本公开的第一实施方式，固定相位超透镜61b通过不断地转动或摆动来改变激光光束的光相位从而改变其空间相干性，使每个散斑图案更新不同的相位从而抑制散斑。
[0074]
根据本公开的第一实施方式，固定相位超透镜61b可以安装在致动器上，并且致动器可以是驱动固定相位超透镜61b周期性摆动或者转动的电动机。根据本公开的第一实施方式，致动器可以驱动固定相位超透镜61b转动或摆动以进行相位调节，使得激光光束在不同时间里照射在不同的纳米结构上，导致透射的激光光束在空间上的光相位发生改变，从而改变散斑的相位。根据本公开的第一实施方式，通过致动器驱动的固定相位超透镜61b能够按预设频率不断更新出不同的散斑图案，从而抑制激光光束的空间相干性以达到抑制散斑的目的。
[0075]
根据本公开的第一实施方式，假设更新散斑图案所需的摆动位移量为d，该摆动位移量d也可以为纳米结构的高度。此外，假设更新散斑图案所需要的转动弧度为ω0，该转动弧度为ω0可以为与纳米结构的周期对应的角弧度。此外，假设摆动频率为f，转动角频率为ω，固定相位超透镜61b的直径为d，人眼响应时间为τ，并且散斑对比度减弱程度为ε。
[0076]
根据本公开的第一实施方式，当致动器驱动固定相位超透镜61b沿其中心轴摆动时，上述参数应满足以下关系式：
[0077][0078]
由式(2)可知，更新散斑图案所需的摆动位移量d越大，其散斑对比度减弱程度则越大，则人眼越不容易分辨出成像后的散斑。
[0079]
此外，根据本公开的第一实施方式，当致动器驱动固定相位超透镜61b沿光轴转动时，上述参数应满足以下关系式：
[0080][0081]
由式(3)可知，更新散斑图案的转动角频率ω越大，其散斑对比度减弱程度则越大，则人眼越不容易分辨出成像后的散斑。
[0082]
根据本公开的第一实施方式，抑制散斑后的激光光束在沿着光路依次经过slm 2和中继器3照射在组合器5上，由组合器5将外界的环境光4与经由slm 2调制的激光光束进行组合以映入人眼中。
[0083]
下面参照图6至图8结合具体示例描述根据本公开的第一实施方式的ar系统中的散斑抑制效果。
[0084]
图6示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统中包括的用作散斑抑制器的固定相位超透镜61b的相位分布图。图7示出了根据现有技术的ar系统的散斑对比度的示意图，并且图8示出了根据本公开的第一实施方式的ar系统的散斑对比度的示意图。
[0085]
具体地，在该示例中使用致动器使固定相位超透镜61b进行摆动(振动)以改变固定相位超透镜61b相对于激光光源的相位分布。此外，光源1可以是射出工作波长λ为550nm的激光光束的单色光激光器。固定相位超透镜61b的直径d为1mm并且具有如图6所示的相位分布。此外，假设更新散斑图案所需要的摆动位移量d为500nm，摆动频率f为20khz，人眼响应时间t为10ms，最大散斑对比度减弱程度ε为6％。根据上式(2)可以计算得到散斑对比度减弱程度为4.8％，该值小于预设的最大散斑对比度减弱程度6％。也就是说，调制后的散斑符合预设要求。具体地，如图7和图8所示，激光散斑现象明显减弱。
[0086]
图9示出了根据本公开的第二实施方式的ar系统10的配置的示意图。图9所示的根据本公开的第二实施方式的ar系统10与图7所示的根据本公开的第一实施方式的ar系统10之间的区别仅在于使用相位可调超透镜61a而非固定相位超透镜61b(和用于驱动其的致动器)作为散斑抑制器6。
[0087]
如图9所示，根据本公开的第二实施方式，ar系统10可以包括与光源1组合使用的散斑抑制器6，该散斑抑制器6可以是用作相位调节器61的相位可调超透镜61a。根据本公开的实施方式，相位可调超透镜61a可以是通过改变施加的电压使微纳结构在晶态与非晶态之间变化，由于微纳结构在晶态与非晶态时的折射率不同，改变施加给相位可调超透镜61a的电压就改变了微纳结构的晶格状态，从而改变了微纳结构的折射率，最终改变相位可调超透镜61a上的相位分布。使得能够不断更新出不同的散斑图案，从而抑制激光光束的空间相干性以达到抑制散斑的目的，相位可调超表面61a用作抑制散斑时，各参数同样满足上述公式(1)。
[0088]
根据本公开的第一实施方式，超透镜的光学性能主要由两个因素决定：其一为结构单元的几何形状与尺寸，其二为材料的介电常数，如果能改变上述两个因素，即可实现超透镜的可调节。由此可以通过改变材料的介电常数以实现器件光学性能的调控或重构。因此，除上述电控可调超透镜之外，相位可调超表面61a还可以为光控可调超透镜和机械控制可调超透镜。
[0089]
示例性的，光控可调超透镜中的相变材料在外加激励(如激光)下能够改变物质内部的晶格，可以大幅度地改变介电常数，进而实现超透镜的可调节。
[0090]
示例性的，机械控制可调超透镜可以将柔性材质应用到超透镜中，对其施加拉伸力，可以改变结构单元的几何形状与尺寸，进而实现超透镜的可调节。
[0091]
根据本公开的第二实施方式，抑制散斑后的激光光束在沿着光路依次经过slm 2和中继器3照射在组合器5上，由组合器5将外界的环境光4与经由slm 2调制的激光光束进行组合以映入人眼中。
[0092]
图10示出了根据本公开的第三实施方式的ar系统10的配置的示意图。图10所示的根据本公开的第三实施方式的ar系统10与图7和图9所示的根据本公开的第一和第二实施方式的ar系统10之间的区别在于使用波长调节器62而非相位调节器61作为散斑抑制器6。
[0093]
如图10所示，根据本公开的第三实施方式，ar系统10可以包括与光源1组合使用的散斑抑制器6，该散斑抑制器6可以是波长调节器62，其中，当光源1与波长调节器62一体地构成时可以为波长可调谐激光器，并由该激光器发射激光依次沿着光路经过slm 2和中继器3照射在组合器5上，由组合器5将外界的环境光4与经由slm 2调制的激光光束进行组合以映入人眼中。根据本公开的第三实施方式，波长调节器62可以对入射到其上激光光束在
一定的范围限定内调节其波长，相邻两次波长调节的差值应小于人眼可分辨出的颜色差异。因此，在不同波长的差值小于人眼可分辨的眼色差异的情况下，不同波长更新出的散斑图案不具有固定的位相差以使得不同的散斑图案之间互不相干，即抑制了激光光束的时间相干性，从而抑制了激光散斑现象。
[0094]
如图10所示，根据本公开的第三实施方式，当散斑抑制器6是波长调节器62时，激光光源1射出的激光光束首先透射通过波长调节器62以形成散斑图案。根据本公开的第三实施方式，波长调节器62可以在人眼能够分辨出颜色差异的最小波长差范围内对激光的波长进行调节，在不断更新的时间内透射通过波长调节器62的激光波长各不相同以至于每个波长形成的散斑图案也各不相同，在不改变激光光束的颜色下不断更新散斑以达到抑制散斑的目的。
[0095]
此外，根据本公开的实施方式，激光光源1的数量可以大于或等于两个。例如，当ar系统10被配置成实现彩色rgb显示时，可以针对rgb中的每个颜色设置相对应的一个激光光源1，即存在三个激光光源。此时，根据本公开的实施方式，波长调节器的数量可以与激光光源的数量相同并且分别对应于相应的激光光源。例如，当ar系统10被配置为实现彩色rgb显示时，可以针对rgb中的每个颜色的激光光源设置一个用作散斑抑制器的波长调节器，即存在三个波长调节器，用于针对每种颜色的激光的散斑进行单独地抑制。
[0096]
根据本公开的第三实施方式，抑制散斑后的激光光束在沿着光路依次经过slm 2和中继器3照射在组合器5上，由组合器5将外界的环境光4与经由slm 2调制的激光光束进行组合以映入人眼中。
[0097]
图11示出了根据本公开的第四实施方式的ar系统的配置的示意图。根据本公开的第四实施方式，ar系统10可以包括与slm 2组合使用的散斑抑制器6，该散斑抑制器6可以是相位可调超透镜61a。
[0098]
根据本公开的第四实施方式，用作散斑抑制器6的相位可调超透镜61a可以设置在slm 2的下游以对从slm 2射出的调制光束进行相位调制。根据本公开的第四实施方式，通过将散斑抑制器6单独设置成一个装置并且放置在紧贴slm 2的后方，可以基于远场得到叠加了独立随机相位的复振幅分布。随后，利用g-s(gerchberg-saxton)算法得到散斑抑制器6的相位分布进而得到调节后的激光光束形成的散斑图案的相位分布来抑制散斑。
[0099]
如图11，根据本公开的第四实施方式，激光光源1射出的激光光束经由slm 2入射到相位可调超透镜61a，通过相位可调超透镜61a射出被抑制散斑后的调制光束透过中继器3，随后由组合器5将外界的环境光4与调制光束进行组合映入人眼中。
[0100]
此外，根据本公开的第四实施方式，slm 2可以包括用作散斑抑制器6的相位可调超透镜61a，其可以在对激光光束进行波前调制以生成调制光束的同时，通过改变施加给其的电压来对相位分布进行调节。换言之，slm 2可以与用作散斑抑制器6的相位可调超透镜61a一体地形成，以同时实现光束调制和散斑抑制的功能。具体地，将散斑抑制器6与slm 2结合以在预设的人眼响应时间内，在slm生成的复振幅上利用算力直接叠加一系列的独立随机变化的相位然后显示在人眼上，再利用平均效应达到抑制散斑的目的。
[0101]
图12示出了根据本公开的第五实施方式的ar系统10的配置的示意图。
[0102]
根据本公开的第五实施方式，ar系统10可以包括与中继器3组合使用的散斑抑制器6，该散斑抑制器6可以是作为相位调节器的固定相位超透镜61b。
[0103]
如图12所示，根据本公开的第五实施方式，中继器3可以是基于固定相位超透镜61b的4f系统。具体地，如图12所示，假设slm2与中继器3中的第一透镜31之间的距离为f1，第一透镜31与固定相位超透镜61b之间的距离为f2，固定相位超透镜61b与第二透镜32之间的距离为f3，第二透镜32与组合器5之间的距离为f4，并且f＝f1＝f2＝f3＝f4，其中f是第一透镜31和第二透镜32的焦距。根据本公开的第五实施方式，使用固定相位超透镜61b做频域滤波器体积小，响应快，还可以滤除掉散斑中的高频成分以达到抑制散斑的目的，4f系统能够对光波进行滤波变换，如下式：
[0104][0105]
其中，λ为工作波长，f为焦距。
[0106]
4f系统可以采用晶圆级封装，其有着对准精度高，校准难度低的优点。根据本公开的第五实施方式，如图12所示，激光光源1射出激光光束，该激光光束为理想单色光平面波。根据本公开的第五实施方式，该激光光束通过slm 2、中继器3和组合器5，该未经调制过的激光光束映入人眼中，再根据人眼接收到的散斑图案来调节4f系统中的固定相位超透镜61b的相位分布并改变其传递函数，减弱散斑中的高频成分，从而达到抑制散斑的效果。根据本公开的第五实施方式，传递函数如下：
[0107][0108]
其中，h
slm
为空间调制器的冲击响应函数，g
ms
为超表面的冲击响应函数，h
co
为组合器的冲击响应函数，xe0为超表面的冲击响应在x轴上的截止频率，y
e0
为超表面的冲击响应在y轴上的截止频率，u
ms
为超表面的幅度和相位分布函数。
[0109]
根据本公开的实施方式，4f系统还能够用作扩大光路的视场角，通过4f系统将slm 2的像素缩小至所需的倍数中继到投影镜片，其中，缩小后的像素扩大了本技术中增强现实系统的视场角。
[0110]
本公开还提供了一种显示设备，其可以包括如上文上述的ar系统
[0111]
以上所述，仅为本技术实施例的具体实施方式，但本技术实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术实施例的保护范围之内。因此，本技术实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。