本发明属于增强现实，具体涉及一种消除中心亮线的光栅波导装置以及波导系统。
背景技术：
1、增强现实(augmented reality，ar)技术是指通过某种技术手段为使用者在现实世界中提供额外的信息(即所谓的“增强”)，这种技术把虚拟世界的图像和现实世界的场景有机的融合在一起，通过将计算得到的信息与真实世界进行深度整合，从而给使用者提供更丰富的信息和浸入式体验。
2、增强现实技术可以通过很多硬件平台实现，其中最具有沉浸感的是可穿戴增强现实设备，即ar眼镜，这种方式的硬件形式是一个简单的眼镜，通过镜片表面的微结构将光线导入人眼，这种硬件实现方式最为便捷方便，是ar的主流技术。ar眼镜镜片的目的是把图像从微显示器上通过镜片引导入人眼，光栅波导方案是一种主流的技术方案，光栅波导包括波导基体、耦入光栅和耦出光栅，耦入光栅和耦出光栅设置在波导基体上，其基本原理如图1所示，光机1输出的光线被耦入光栅3耦合入波导基体2，在波导基体2中以全反射进行传播，每当遇到耦出光栅4时一部分光线被耦出，耦出光线(图中射入人眼方向的实线)进入人眼，从而能够看到与光机1输出相同的图像，与此同时人眼还可以看到真实世界场景(图中射入人眼方向的虚线)，两部分重叠就可以实现增强现实的功能。
3、但是，现有光栅波导成像会存在成像区域的不同区域能量分配不均匀的问题。示例性的，如图2所示，为一种光栅波导的现有光栅设计示意图，耦入光栅3为一维光栅，耦出光栅4为二维光栅，光机发出的光经过耦入光栅衍射作用通过波导基体的全反射传播到耦出光栅所在区域，再经耦出光栅的衍射作用最终被耦出波导进入眼盒。在耦出光栅区域内的光被衍射耦出的路径主要有两个，光束沿着耦出光栅在x方向的0级衍射方向在耦出光栅中全反射传播，每次全反射光打在耦出光栅上，1)部分光会受到耦出光栅的衍射作用，该衍射级次作用与耦入光栅的衍射级次作用相消，使得光被耦出波导，部分光则沿原路全反射传播直到再次打在耦出光栅上重复该衍射耦出过程，形成边传播边耦出的现象。2)部分光会受到耦出光栅在x方向的﹣1(+1)级衍射作用，使得该部分光改变原来的向下的全反射传播方向，变为向左下(右下)全反射传播，这些全反射光在每次打在耦出光栅上时：部分光①会被衍射耦出波导进入眼盒，部分光②则沿原路继续向左下(右下)全反射传播，直至再次打在耦出光栅重复发生该衍射过程，还有部分光③沿左下(右下)全反射传播过程中遇到光栅时被衍射后改变了原来的传播方向，向下进行全反射传播，当其再次打在耦出光栅时同时会重复发生这三种衍射过程，最终光被不断耦出波导进入眼盒成像。然而，由于0级能量衍射效率通常较高，从而使得1)过程整个能量耦出效率较高，这会造成人眼通过眼盒看到的波导成像的中轴区域出现一条亮度明显高于两侧区域的亮线，影响波导成像的观看效果。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种消除中心亮线的光栅波导装置。
2、本发明通过如下技术方案实现：
3、本发明提供一种消除中心亮线的光栅波导装置，所述光栅波导装置包括波导基体和光栅结构，所述光栅结构设置于所述波导基体；
4、所述光栅结构包括耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅，所述耦入光栅采用二维光栅；所述耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅分别具有光栅矢量；
5、入射光束经过耦入光栅的衍射作用耦入波导基体作为衍射光束在波导基体内传播；
6、在波导基体内传播的全部所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅；或者，在波导基体内传播的一部分所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅；
7、进入耦出光栅的所述衍射光束经耦出光栅的衍射作用耦出波导形成波导成像。
8、进一步的，所述转折光栅采用一维光栅或者二维光栅。
9、进一步的，所述耦出光栅采用一维光栅或者二维光栅。
10、进一步的，所述转折光栅包括第一转折光栅和第二转折光栅；
11、所述在波导基体内传播的全部所述衍射光束以全反射方式分别经过第一转折光栅和第二转折光栅进入耦出光栅；
12、或者，所述在波导基体内传播的一部分所述衍射光束以全反射方式分别经过第一转折光栅和第二转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅。
13、进一步的，通过改变耦入光栅的光栅矢量的大小和/或方向使得所述在波导基体内传播的全部所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅。
14、进一步的，通过改变耦入光栅的光栅矢量的大小和/或方向使得在波导基体内传播的一部分所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅。
15、进一步的，通过调整耦入光栅的光栅周期改变耦入光栅的光栅矢量的大小。
16、进一步的，通过调整耦入光栅的光栅栅线方向改变耦入光栅的光栅矢量的方向。
17、进一步的，通过改变所述入射光束向耦入光栅的入射角度使得所述在波导基体内传播的全部所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅。
18、进一步的，通过改变所述入射光束向耦入光栅的入射角度使得在波导基体内传播的一部分所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅。
19、进一步的，所述在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅，包括：
20、所述在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束通过反射传播方式直接进入耦出光栅，在此过程中，反射传播的所述衍射光束每次到达波导基体表面时，部分反射传播的所述衍射光束在波导基体表面发生折射透过波导基体进入空气中。
21、本发明还提供一种波导系统，包括光栅波导装置；
22、其中，所述光栅波导装置采用上述的消除中心亮线的光栅波导装置。
23、和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
24、本发明提供一种消除中心亮线的光栅波导装置，包括波导基体以及设置于波导基体的耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅，耦入光栅采用二维光栅。入射光束经过耦入光栅的衍射作用耦入波导基体作为衍射光束在波导基体内传播。在波导基体内传播的衍射光束通过如下两种光路传导方式之一进入耦出光栅以通过耦出光栅的衍射作用耦出波导形成的波导成像：在波导基体内传播的全部衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅；在波导基体内传播的一部分衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅。进而使得经耦入光栅衍射进入波导基体传播的衍射光束不会直接进入耦出光栅或者直接进入耦出光栅的光束能量大大削弱，从而解决比如波导成像的中轴区域出现一条亮度明显高于两侧区域的亮线从而影响观察效果的问题。
1.一种消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，所述光栅波导装置包括波导基体和光栅结构，所述光栅结构设置于所述波导基体；
2.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，所述转折光栅采用一维光栅或者二维光栅。
3.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，所述耦出光栅采用一维光栅或者二维光栅。
4.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，所述转折光栅包括第一转折光栅和第二转折光栅；
5.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，
7.根据权利要求5或6所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，通过调整耦入光栅的光栅周期改变耦入光栅的光栅矢量的大小。
8.根据权利要求5或6所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，通过调整耦入光栅的光栅栅线方向改变耦入光栅的光栅矢量的方向。
9.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，通过改变所述入射光束向耦入光栅的入射角度使得所述在波导基体内传播的全部所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅。
10.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，通过改变所述入射光束向耦入光栅的入射角度使得在波导基体内传播的一部分所述衍射光束以全反射方式经转折光栅进入耦出光栅，在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅。
11.根据权利要求1所述的消除中心亮线的光栅波导装置，其特征在于，所述在波导基体内传播的另一部分所述衍射光束以非全反射方式直接进入耦出光栅，包括：
12.一种波导系统，其特征在于，包括光栅波导装置；
