一种衍射光波导及近眼显示设备制造技术

本实用新型专利技术实施例涉及光波导设计技术领域，公开了一种衍射光波导及近眼显示设备，该光波导包括若干层平板波导，每一层平板波导上都设置有耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，在平板波导内或在相邻两层平板波导之间设置有分光结构，各层平板波导的耦入光栅和转折光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层平板波导的转折光栅可将光线转折衍射后通过分光结构将光线部分输入至其他平板波导中，该光波导通过结构上对于耦入光栅、转折光栅和耦出光栅在各衍射波导上的位置进行分区，使得光线从耦入光栅进入到各层平板波导时光强接近，在光线通过转折光栅转折后通过增设分光结构再次将光线在各层平板波导内进行匀光，使得光波导能够输出亮度均匀的视场。够输出亮度均匀的视场。够输出亮度均匀的视场。

【技术实现步骤摘要】
一种衍射光波导及近眼显示设备


[0001]本技术实施例涉及光波导设计
，特别涉及一种衍射光波导及近眼显示设备。

技术介绍

[0002]近眼显示设备是一种用来实现增强现实显示或虚拟现实显示的设备，通常的佩戴方式与普通眼镜或头盔无异，其特点是能够透过现实世界物体发出的光线，将虚拟图像的光线进入人眼。其中，相较于半反半透式(Bi rdBath)、虫眼(离轴反射式)、自由曲面棱镜等显示方案，光波导方案由于具有更轻薄、眼盒范围(eyebox)更大等优点，具有更广阔的应用前景。
[0003]而光波导方案同样也分为阵列光波导、衍射光波导等多种方案，其中，受衍射特性的限制，衍射光波导能够将满足全反射条件的信号光束缚在其一层或多层平板光波导内，并通过调节光栅的方向或周期等使信号光朝着特定方向传输，并通过耦出光栅传输到外界。
[0004]在实现本技术实施例过程中，专利技术人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，衍射光波导方案中，由于光在平板波导中传导时，光的强度会随着其在扩瞳器件中传播路程长度的增加而减小，最终导致距离光机最远的耦出区域的光强会比距离光机最近的耦出区域的光强弱，出现耦出光线的光强不同，人眼视窗范围内光线亮度不均匀的问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种衍射光波导及近眼显示设备，能够解决衍射光波导耦出的光线亮度不均匀的问题。
[0006]本技术实施例的目的是通过如下技术方案实现的：
[0007]为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例中提供了一种衍射光波导，包括：若干层平板波导，每一层所述平板波导上都设置有耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，在所述平板波导内或在相邻两层所述平板波导之间设置有分光结构，各层平板波导的耦入光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，以使各层平板波导的耦入光栅可直接接收到入射光，入射光在各层平板波导中全反射传输的部分可到达各层平板波导的转折光栅，各层平板波导的转折光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层所述平板波导的转折光栅将光线转折衍射后，通过所述分光结构将光线部分输入至其他平板波导中，并通过各层所述平板波导的耦出光栅耦出光线。
[0008]在一些实施例中，各所述分光结构在所述平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层所述平板波导的转折光栅都对应设置有用于将当前平板波导的转折光栅输出的全反射光线输出至其他平板波导的若干个分光结构，其中，所述当前平板波导为当前直接接收到入射光的平板波导，部分的所述入射光在所述当前平板波导内全反射传输并通过所述当前
平板波导耦出，所述其他平板波导为所述衍射光波导中除了所述当前平板波导之外其他的平板波导。
[0009]在一些实施例中，各所述分光结构的分光比例与所述分光结构的几何结构以及所述分光结构的折射率相关，通过调整各所述分光结构的分光比例以使得经分光后在所述各层平板波导中全反射传输的光线的光能量一致。
[0010]在一些实施例中，所述分光结构为阵列波导分光膜，各所述阵列波导分光膜设置在相邻两层所述平板波导之间。
[0011]在一些实施例中，所述分光结构为半反半透膜，各所述半反半透膜设置在所述平板波导内。
[0012]在一些实施例中，所述分光结构设置在相邻两层所述平板波导之间时，相邻两层所述平板波导之间的所述分光结构的数量为所述平板波导的数量减一。
[0013]在一些实施例中，每一层所述平板波导的耦出光栅都包括若干个耦出子光栅，所述若干个耦出子光栅在所述平板波导的堆叠方向上拼接为一个完整的所述衍射光波导的耦出区域，且在每一层所述平板波导中，所述耦出子光栅的数量与所述衍射光波导中平板波导的层数相同，在每一层所述平板波导上，存在一个耦出子光栅用于耦出从所述当前平板波导的转折光栅输出的全反射光线，且其他耦出子光栅用于分别耦出从所述其他平板波导的转折光栅经分光结构输入至当前平板波导的光线。
[0014]在一些实施例中，在每一层所述平板波导上，所述耦入光栅与所述转折光栅之间的距离相同。
[0015]在一些实施例中，在每一层所述平板波导上，所述转折光栅与所述耦出光栅之间的距离相同。
[0016]为解决上述技术问题，第二方面，本技术实施例中提供了一种近眼显示设备，包括如第一方面所述的衍射光波导。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术实施例中提供了一种衍射光波导及近眼显示设备，该衍射光波导包括若干层平板波导，每一层平板波导上都设置有耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，且在平板波导内或在相邻两层平板波导之间设置有分光结构，各层平板波导的耦入光栅和转折光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层平板波导的转折光栅可将光线转折衍射后，通过分光结构将光线部分输入至其他平板波导中，并通过各层平板波导的耦出光栅耦出光线，本技术实施例提供的衍射光波导通过结构上对于耦入光栅、转折光栅和耦出光栅在各衍射波导上的位置进行分区，使得光线从耦入光栅进入到各层平板波导时光强相同或接近，并在光线通过转折光栅转折后通过增设分光结构再次将光线在各层平板波导内进行匀光，使得衍射光波导最终能够输出亮度均匀的视场。
附图说明
[0018]一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0019]图1是本技术实施例提供的一种衍射光波导沿Z方向的一种结构的俯视图；
[0020]图2是图1所示衍射光波导沿X方向的一种结构的侧视图；
[0021]图3是图1所示衍射光波导沿Y方向的一种结构的侧视图；
[0022]图4是图1所示衍射光波导沿Y方向的另一种结构的侧视图；
[0023]图5是本技术实施例提供的一种近眼显示设备的结构框图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0025]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]需要说明的是，如果不冲突，本技术实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以不同于装置中的模块划分。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，或者其间可以存在一个或多个居中的元件。
[0027]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射光波导，其特征在于，包括：若干层平板波导，每一层所述平板波导上都设置有耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，在所述平板波导内或在相邻两层所述平板波导之间设置有分光结构，各层平板波导的耦入光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，以使各层平板波导的耦入光栅可直接接收到入射光，入射光在各层平板波导中全反射传输的部分可到达各层平板波导的转折光栅，各层平板波导的转折光栅在平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层所述平板波导的转折光栅将光线转折衍射后，通过所述分光结构将光线部分输入至其他平板波导中，并通过各层所述平板波导的耦出光栅耦出光线。2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，各所述分光结构在所述平板波导的堆叠方向上错开设置，每一层所述平板波导的转折光栅都对应设置有用于将当前平板波导的转折光栅输出的全反射光线输出至其他平板波导的若干个分光结构，其中，所述当前平板波导为当前直接接收到入射光的平板波导，部分的所述入射光在所述当前平板波导内全反射传输并通过所述当前平板波导耦出，所述其他平板波导为所述衍射光波导中除了所述当前平板波导之外其他的平板波导。3.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，各所述分光结构的分光比例与所述分光结构的几何结构以及所述分光结构的折射率相关，通过调整各所述分光结构的分光比例以使得经分光后在所述各层平板波导中全反射传输的光线的光能量一致。4.根据权利要求1或2所述的衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，郭晓明，宋强，马国斌，
申请(专利权)人：深圳珑璟光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：