衍射波导器件和近眼显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供衍射波导器件和近眼显示装置，涉及衍射波导技术领域，衍射波导器件包括至少一组波导结构，每组波导结构包括间隔设置的第一光波导片和第二光波导片，第一光波导片和第二光波导片相互平行；第二光波导片的第二耦入光栅用于接收沿第二方向出射的第一衍射光，出射单元用于将在第二波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光出射到第一光波导片；第一光波导片的入射单元用于接收第二衍射光，第一耦出光栅还用于将在第一波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光耦出到人眼成像，通过上述方式，本发明专利技术可实现均匀的eyebox和画面亮度，提高出瞳均匀性，降低漏光；同时降低对光栅制作工艺的限制，降低波导制作的难度。降低波导制作的难度。降低波导制作的难度。

【技术实现步骤摘要】
衍射波导器件和近眼显示装置


[0001]本专利技术涉及衍射波导
，尤其涉及衍射波导器件和近眼显示装置。

技术介绍

[0002]近眼显示设备作为虚拟现实和增强现实技术的主要显示设备，可以将虚拟图像叠加到现实景物中，同时兼具透视特性，不影响对现实景物的正常观察。近眼显示设备可采用多种显示技术，如棱镜、半透半反镜片、自由曲面波导、镜面阵列波导、衍射波导等。其中，衍射波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像。并且，由于采用和光纤技术一样的全反射原理，衍射波导元件可以做的和普通眼镜镜片一样轻薄透明，同时由于对光线的转折是通过波导表面的衍射光栅来实现的，与波导的形状基本没有关系，因此易于批量制造，生产成本低。但是，衍射波导是新兴的技术，虽然目前已经达到了较高的技术水平，但仍存在很多挑战，如提高出瞳均匀性和降低漏光就是急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供衍射波导器件和近眼显示装置，用以解决现有技术中出瞳均匀性低、漏光量高的缺陷。
[0004]本专利技术提供一种衍射波导器件，包括至少一组波导结构，每组波导结构包括间隔设置的第一光波导片和第二光波导片，第一光波导片和第二光波导片相互平行；第一光波导片包括第一波导基底、第一耦入光栅、第一耦出光栅和入射单元；其中，第一耦入光栅、第一耦出光栅和入射单元分别设置于第一波导基底；第二光波导片包括第二波导基底、第二耦入光栅和出射单元；其中，第二耦入光栅和出射单元分别设置于第二波导基底；第一光波导片的第一耦入光栅用于将携带有图像信息的入射光线耦入到第一波导基底中，第一耦出光栅用于将在第一波导基底内以全反射方式传导的第一衍射光沿两个方向出射，其中沿第一方向出射的第一衍射光耦出到人眼成像，沿第二方向出射的第一衍射光耦出到第二光波导片；第二光波导片的第二耦入光栅用于接收沿第二方向出射的第一衍射光，出射单元用于将在第二波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光出射到第一光波导片；第一光波导片的入射单元用于接收第二衍射光，第一耦出光栅还用于将在第一波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光耦出到人眼成像；其中，在第一光波导片中，第一衍射光的传导方向和第二衍射光的传导方向相反。
[0005]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，入射单元为第一棱镜，出射单元为第二棱镜；第一棱镜设置在第一波导基底内，第二棱镜设置在第二波导基底内。
[0006]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，入射单元为第一光栅，出射单元为第二光栅；其中，第一光栅为透射光栅或者反射光栅，第二光栅为透射光栅或者反射光栅。
[0007]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第一耦出光栅设置在第一光波导片远离人眼的一侧表面；第二耦入光栅设置在第二光波导片远离第一光波导片的一侧表面，第一耦
出光栅和第二耦入光栅为反射光栅。
[0008]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第一耦出光栅设置在第一光波导片靠近人眼的一侧表面；第二耦入光栅设置在第二光波导片靠近第一光波导片的一侧表面，第一耦出光栅和第二耦入光栅为透射光栅。
[0009]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第一耦出光栅设置在第一光波导片远离人眼的一侧表面；第二耦入光栅设置在第二光波导片靠近第一光波导片的一侧表面，第一耦出光栅为反射光栅，第二耦入光栅为透射光栅。
[0010]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，衍射波导器件包括两组波导结构；其中，第一组波导结构的第一光波导片、第一组波导结构的第二光波导片、第二组波导结构的第一光波导片和第二组波导结构的第二光波导片相互平行。
[0011]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第一组波导结构的第二光波导片分别与第一组波导结构的第一光波导片和第二组波导结构的第一光波导片相邻；第二组波导结构的第一光波导片与第二组波导结构的第二光波导片相邻。
[0012]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第二组波导结构的第一光波导片分别与第一组波导结构的第一光波导片和第一组波导结构的第二光波导片相邻；第一组波导结构的第二光波导片与第二组波导结构的第二光波导片相邻。
[0013]根据本专利技术提供的一种衍射波导器件，第一组波导结构和第二组波导结构分别用于传导不同颜色的入射光线。
[0014]本专利技术还提供一种近眼显示装置，包括微显示器和上述的衍射波导器件；微显示器用于输出携带有图像信息的入射光线。
[0015]本专利技术提供的衍射波导器件和近眼显示装置，通过第二光波导片接收第一光波导片泄露的第一衍射光，第一衍射光在第二波导基底内以全反射方式传导，形成第二衍射光，第二衍射光出射回第一光波导片，虽然衍射光在衍射时携带的能量依次减少，但是由于第二衍射光在第一波导片内的传导方向与第一衍射光在第一波导片内的传导方向相反，因此在第一波导片内第一衍射光和第二衍射光的能量衰减相互补偿，可以使得eyebox范围内图像亮度相同，提高衍射波导器件的出瞳均匀性和图像均匀性；降低衍射波导器件的漏光，提高能量利用率；同时降低对光栅制作工艺的限制，降低波导制作的难度。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0017]图1是相关技术中衍射波导显示装置一实施例的结构示意图；图2是相关技术中衍射波导显示装置另一实施例的结构示意图；图3是本专利技术近眼显示装置一实施例的结构示意图；图4是本专利技术近眼显示装置第二实施例的结构示意图；图5是本专利技术近眼显示装置第三实施例的结构示意图；图6是本专利技术近眼显示装置第四实施例的结构示意图；
图7是本专利技术近眼显示装置第五实施例的结构示意图；图8是本专利技术近眼显示装置第六实施例的结构示意图；图9是本专利技术近眼显示装置第七实施例的结构示意图；图10是本专利技术近眼显示装置第八实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]图1是相关技术中衍射波导显示装置一实施例的结构示意图。该衍射波导显示装置由微显示器110以及光波导片100组成，其中，携带有图像信息的光线由微显示器110输出。
[0020]光波导片100通常由波导基底111以及位于波导基底表面上的耦入光栅120和耦出光栅130组成；微显示器110输出的光线101入射到光波导片100的耦入光栅120上发生衍射生成衍射光102，衍射光102在波导内以全反射方式向耦出光栅130方向传导，传导到耦出光栅130区域时发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射波导器件，其特征在于，包括至少一组波导结构，每组波导结构包括间隔设置的第一光波导片和第二光波导片，所述第一光波导片和所述第二光波导片相互平行；所述第一光波导片包括第一波导基底、第一耦入光栅、第一耦出光栅和入射单元；其中，所述第一耦入光栅、所述第一耦出光栅和所述入射单元分别设置于所述第一波导基底；所述第二光波导片包括第二波导基底、第二耦入光栅和出射单元；其中，所述第二耦入光栅和所述出射单元分别设置于所述第二波导基底；所述第一耦入光栅用于将携带有图像信息的入射光线耦入到所述第一波导基底中，所述第一耦出光栅用于将在所述第一波导基底内以全反射方式传导的第一衍射光沿两个方向出射，其中沿第一方向出射的第一衍射光耦出到人眼成像，沿第二方向出射的第一衍射光耦出到所述第二光波导片；所述第二光波导片的第二耦入光栅用于接收沿第二方向出射的第一衍射光，所述出射单元用于将在所述第二波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光出射到所述第一光波导片；所述第一光波导片的所述入射单元用于接收第二衍射光，所述第一耦出光栅还用于将在所述第一波导基底内以全反射方式传导的第二衍射光耦出到人眼成像；其中，在所述第一光波导片中，所述第一衍射光的传导方向和所述第二衍射光的传导方向相反。2.根据权利要求1所述的衍射波导器件，其特征在于，所述入射单元为第一棱镜，所述出射单元为第二棱镜；所述第一棱镜设置在所述第一波导基底内，所述第二棱镜设置在所述第二波导基底内。3.根据权利要求1所述的衍射波导器件，其特征在于，所述入射单元为第一光栅，所述出射单元为第二光栅；其中，所述第一光栅为透射光栅或者反射光栅，所述第二光栅为透射光栅或者反射光栅。4.根据权利要求1所述的衍射波导器件，其特征在于，所述第一耦出光栅设置在所述第一光波导片远离人眼的一侧表面；所述第二耦入光栅设置在所述第二光...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会会，李勇，吴斐，娄身强，陆希炜，
申请(专利权)人：北京亮亮视野科技有限公司，
类型：发明
国别省市：