光波导器件和增强现实显示设备制造技术

本公开实施例公开了一种光波导器件和增强现实显示设备，该光波导器件包括：波导基底和至少一个光栅组，光栅组包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，转折光栅和耦入光栅设于波导基底的相邻的两个表面；耦入光栅用于将输入的光线耦合进入波导基底，并经波导基底全反射后传输至转折光栅；转折光栅使经波导基底全反射后的光线沿第一方向扩瞳，并将扩瞳后的光线通过波导基底全反射后传输至耦出光栅，其中，第一方向为垂直于转折光栅的出射光线的方向；耦出光栅用于将传输至耦出光栅的光线沿第二方向扩瞳并耦合输出，其中，第二方向为转折光栅的出射光线的传播方向。的出射光线的传播方向。的出射光线的传播方向。

【技术实现步骤摘要】
光波导器件和增强现实显示设备


[0001]本公开实施例涉及增强现实
，更具体地，本公开实施例涉及一种光波导器件和增强现实显示设备。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，增强现实(Augmented Reality，AR)显示装置，例如AR眼镜，能够将虚拟图像与现实世界图像同时投射入用户的眼睛中，进而使得用户能够看到叠加在现实景物中的虚拟图像。
[0003]现有技术中，增强现实显示设备通常采用几何光波导、衍射光波导等多种波导实现图像的投射。然而，为了满足不同眼间距的用户的使用需求，需要设置多个光栅，以使光波导在满足光线传输的同时，还需要具有光束扩展的功能。但是，多个光栅会占据较大的空间，限制了光波导的设计空间。

技术实现思路

[0004]本公开实施例的目的在于提供一种光波导器件的新的技术方案。
[0005]根据本公开的第一方面，提供了一种光波导器件，包括：波导基底和至少一个光栅组，所述光栅组包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，所述转折光栅和所述耦入光栅设于所述波导基底的相邻的两个表面；
[0006]所述耦入光栅用于将输入的光线耦合进入所述波导基底，并经所述波导基底全反射后传输至所述转折光栅；
[0007]所述转折光栅使经所述波导基底全反射后的光线沿第一方向扩瞳，并将扩瞳后的光线通过所述波导基底全反射后传输至所述耦出光栅，其中，所述第一方向为垂直于所述转折光栅的出射光线的方向；
[0008]所述耦出光栅用于将传输至所述耦出光栅的光线沿第二方向扩瞳并耦合输出，其中，所述第二方向为所述转折光栅的出射光线的传播方向。
[0009]可选地，包括两个光栅组，所述两个光栅组中每个光栅组均包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅。
[0010]可选地，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦入光栅与另一个光栅组具有的耦入光栅呈对称分布；所述两个光栅组中一个光栅组具有的转折光栅与另一个光栅组具有的转折光栅呈对称分布；所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦出光栅与另一个光栅组具有的耦出光栅呈对称分布。
[0011]可选地，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦出光栅与另一个光栅组具有的耦出光栅拼接为一个整体。
[0012]可选地，包括两个光栅组，所述两个光栅组具有各自独立的耦入光栅和转折光栅，且所述两个光栅组共用一个耦出光栅；
[0013]其中，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦入光栅与另一个光栅组具有的耦入
光栅呈对称分布，所述两个光栅组中一个光栅组具有的转折光栅与另一个光栅组具有的转折光栅呈对称分布。
[0014]可选地，所述耦入光栅、所述转折光栅和所述耦出光栅均为一维光栅。
[0015]可选地，包括两个光栅组，所述两个光栅组具有各自独立的转折光栅和耦出光栅，所述两个光栅组共用一个耦入光栅，且所述耦入光栅位于所述两个光栅组具有各自独立的耦出光栅之间；
[0016]其中，所述两个光栅组中一个光栅组具有的转折光栅与另一个光栅组具有的转折光栅呈对称分布，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦出光栅与另一个光栅组具有的耦出光栅呈对称分布。
[0017]可选地，所述耦入光栅为二维光栅，所述转折光栅和所述耦出光栅均为一维光栅。
[0018]可选地，所述耦入光栅和所述耦出光栅均设于所述波导基底的同一表面，或者，所述耦入光栅和所述耦出光栅分别设于所述波导基底的相背设置的两个表面。
[0019]根据本公开的第二方面，提供了一种增强现实显示设备，包括如本公开的第一方面所述的光波导器件。
[0020]可选地，所述光波导器件，包括：
[0021]波导基底，所述波导基底具有第一区域和第二区域、以及位于所述第一区域和所述第二区域之间的第三区域；
[0022]两个光栅组，所述两个光栅组具有各自独立的转折光栅和耦出光栅，所述两个光栅组共用一个耦入光栅；其中，所述耦入光栅位于所述第三区域，所述两个光栅组对应的两个耦出光栅分别设于所述第一区域和所述第二区域，所述两个光栅组对应的两个转折光栅分别设于所述第一区域和所述第二区域。
[0023]根据本申请实施例，该光波导器件包括波导基底和至少一个光栅组，该光栅组包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，耦入光栅将输入的光线耦合进入波导基底，并经波导基底全反射后传输至转折光栅，转折光栅使经波导基底全反射后的光线沿第一方向扩瞳，并将扩瞳后的光线通过波导基底全反射后传输至耦出光栅，耦出光栅将接收到的光线沿第二方向扩瞳并耦合输出，这样，本实施例通过转折光栅可以实现二维扩瞳，以适用于不同瞳距的用户。并且，转折光栅和耦入光栅设于波导基底的相邻的两个表面，可以减少光栅区所占的面积，极大地节省光波导的设计空间，从而提高增强现实显示设备在使用时的环境光的透过率。
[0024]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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相关的附图。
[0026]图1本公开实施例的光波导器件的结构示意图之一；
[0027]图2本公开实施例的光波导器件的俯视图；
[0028]图3本公开实施例的转折光栅的扩瞳的原理示意图；
[0029]图4本公开实施例的衍射光波导的K空间的示意图；
[0030]图5本公开实施例的光波导器件的结构示意图之二；
[0031]图6本公开实施例的光波导器件的结构示意图之三；
[0032]图7本公开实施例的光波导器件的结构示意图之四；
[0033]图8本公开实施例的光波导器件的结构示意图之五；
[0034]图9本公开实施例的光波导器件的结构示意图之六；
[0035]图10本公开实施例的增强现实眼镜的主视图。
[0036]附图标记：
[0037]波导基底10，第一表面11，第三表面12，第四表面13；
[0038]光栅组20；第一光栅组20a；第二光栅组20b；
[0039]耦入光栅21，第一耦入光栅21a，第二耦入光栅21b；转折光栅22，第一转折光栅22a，第二转折光栅22b；耦出光栅23，第一耦出光栅23a，第二耦出光栅23b；
[0040]增强现实眼镜30；镜框31；第一区域32；第二区域33；第三区域34。
具体实施方式
[0041]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0042]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0043]对于相关领域普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括：波导基底和至少一个光栅组，所述光栅组包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，所述转折光栅和所述耦入光栅设于所述波导基底的相邻的两个表面；所述耦入光栅用于将输入的光线耦合进入所述波导基底，并经所述波导基底全反射后传输至所述转折光栅；所述转折光栅使经所述波导基底全反射后的光线沿第一方向扩瞳，并将扩瞳后的光线通过所述波导基底全反射后传输至所述耦出光栅，其中，所述第一方向为垂直于所述转折光栅的出射光线的方向；所述耦出光栅用于将传输至所述耦出光栅的光线沿第二方向扩瞳并耦合输出，其中，所述第二方向为所述转折光栅的出射光线的传播方向。2.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，包括两个光栅组，所述两个光栅组中每个光栅组均包括耦入光栅、转折光栅和耦出光栅。3.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦入光栅与另一个光栅组具有的耦入光栅呈对称分布；所述两个光栅组中一个光栅组具有的转折光栅与另一个光栅组具有的转折光栅呈对称分布；所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦出光栅与另一个光栅组具有的耦出光栅呈对称分布。4.根据权利要求3所述的光波导器件，其特征在于，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦出光栅与另一个光栅组具有的耦出光栅拼接为一个整体。5.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，包括两个光栅组，所述两个光栅组具有各自独立的耦入光栅和转折光栅，且所述两个光栅组共用一个耦出光栅；其中，所述两个光栅组中一个光栅组具有的耦入光栅与另一个光栅组具有的耦入光栅呈对称分布，所述两个光栅组中一个光栅组具有的转折光栅与另一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏如东，饶轶，吾晓，赵恩，董立超，程鑫，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：