【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及光学，更具体地，本申请实施例涉及一种导光器件、光学模组以及头戴显示设备。
技术介绍
1、增强现实技术(augmented reality，ar)是由微型显示屏和光学元件构成的光学显示器，在不影响使用者对外部环境的观测的前提下，将微型显示屏生成的图像投射至使用者眼中，实现真实世界与虚拟图像的叠加与融合，在教育、娱乐、工业等领域具有极大的应用前景。
2、目前，衍射光波导是实现增强现实的主流技术方案之一，是利用微纳结构的衍射作用进行光线的耦入与耦出，结合透明基板的全反射作用将光线进行传导。在现有的方案中，通常将二维光栅作为耦出元件应用于波导片，在实现二维扩瞳功能的同时完成光线耦出。然而，二维光栅本身作为扩瞳和耦出元件，多个衍射级次同时存在导致其作为耦出元件时整体耦出效率低，且在指向非人眼侧衍射能量损失和漏光导致信息泄露的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种导光器件、光学模组以及头戴显示设备的新技术方案。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种导光器件。所述导光器件包括基底以及设置于所述基底上的耦入区和耦出区；
3、所述耦入区用于将光线耦入至所述基底内并使光线全反射传播至所述耦出区；其中，所述光线以不同的入射角度耦入至所述耦入区；
4、所述耦出区用于将所述基底内传播的光线扩展和耦出；
5、所述耦出区包括二维超光栅结构，所述二维超光栅结构包括至少一个二维光栅，且单个所述二维光栅的光栅周期内包含至少两个单元，
6、可选地，单个所述二维光栅为横截面呈平行四边形或者菱形的柱状二维光栅，所述至少两个单元在单个所述二维光栅内呈间隔设置；
7、其中，通过对所述单元的数量、形状、尺寸及位置中的至少一者进行调控，能够提升或者抑制对应的所述二维光栅的目标衍射级次的衍射效率。
8、可选地，单个所述二维光栅的光栅周期内包含至少两个单元以形成非对称的衍射结构，以使光线在遇到所述二维光栅时能够形成非对称的衍射行为。
9、可选地，所述二维超光栅结构包括多个呈阵列排列的所述二维光栅；
10、其中，单个所述二维光栅的光栅周期内包含至少两个单元，所述单元相对于所述基底呈倾斜设置或者垂直设置。
11、可选地，单个所述二维光栅的光栅周期内包含第一单元和第二单元，所述第一单元与所述第二单元在单个所述二维光栅内呈间隔设置。
12、可选地，单个所述二维光栅的光栅周期内包含第一单元、第二单元及第三单元，所述第一单元、所述第二单元及所述第三单元在单个所述二维光栅内呈间隔设置。
13、可选地，所述耦入区内设置有耦入元件，不同入射角度的光线入射至所述耦入元件后发生衍射行为，衍射光线传播至所述耦出区后，在所述耦出区的位置根据不同的衍射级次对应形成至少两种光线传播路径：其中一条光线传播路径为经所述耦出区耦出所述基底外成像，另一条光线传播路径为经所述耦出区扩瞳后继续传播。
14、可选地，所述耦入元件为衍射光学元件，包括一维光栅和/或所述二维超光栅结构。
15、第二方面，本申请实施例提供了一种光学模组。所述光学模组包括如第一方面所述的导光器件；以及
16、光机，所述光机用以将光线投射至所述导光器件中。
17、第三方面，本申请实施例提供了一种头戴显示设备。所述戴显示设备包括：
18、前框组件，包括至少一个镜片安装部；
19、佩戴组件，与所述前框组件可拆卸连接；以及，
20、如第二方面所述的光学模组；其中，所述导光器件设于所述镜片安装部内，所述光机设于所述前框组件上并位于靠近所述佩戴组件的一侧，且所述光机与所述耦入区相对。
21、本申请的有益效果为：
22、根据本申请实施例，提供了一种用于显示的衍射光学方案，设计了一种二维超光栅结构应用于耦出区，相比于常规二维光栅，二维超光栅结构的每个光栅周期内包含至少两个单元，通过增加每个光栅周期内的单元数量后能合理调控二维光栅具有的多个衍射级次中某些特定衍射级次的衍射效率，能降低耦出区的光能量损失，该设计利于提供更高的整体耦出效率。
23、通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。
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1.一种导光器件，其特征在于，包括基底(3)以及设置于所述基底(3)上的耦入区和耦出区(4)；
2.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)为横截面呈平行四边形或者菱形的柱状二维光栅，所述至少两个单元(2)在单个所述二维光栅(1)内呈间隔设置；
3.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)的光栅周期内包含至少两个单元(2)以形成非对称的衍射结构，以使光线在遇到所述二维光栅(1)时能够形成非对称的衍射行为。
4.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述二维超光栅结构包括多个呈阵列排列的所述二维光栅(1)；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)的光栅周期内包含第一单元(21)和第二单元(22)，所述第一单元(21)与所述第二单元(22)在单个所述二维光栅(1)内呈间隔设置。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)的光栅周期内包含第一单元(21)、第二单元(22)及第三单元(23)，所述第
7.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区内设置有耦入元件，不同入射角度的光线入射至所述耦入元件后发生衍射行为，衍射光线传播至所述耦出区(4)后，在所述耦出区(4)的位置根据不同的衍射级次对应形成至少两种光线传播路径：其中一条光线传播路径为经所述耦出区(4)耦出所述基底(3)外成像，另一条光线传播路径为经所述耦出区(4)扩瞳后继续传播。
8.根据权利要求7所述的导光器件，其特征在于，所述耦入元件为衍射光学元件，包括一维光栅和/或所述二维超光栅结构。
9.一种光学模组，其特征在于，包括：
10.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种导光器件，其特征在于，包括基底(3)以及设置于所述基底(3)上的耦入区和耦出区(4)；
2.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)为横截面呈平行四边形或者菱形的柱状二维光栅，所述至少两个单元(2)在单个所述二维光栅(1)内呈间隔设置；
3.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)的光栅周期内包含至少两个单元(2)以形成非对称的衍射结构，以使光线在遇到所述二维光栅(1)时能够形成非对称的衍射行为。
4.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述二维超光栅结构包括多个呈阵列排列的所述二维光栅(1)；
5.根据权利要求1-4中任一项所述的导光器件，其特征在于，单个所述二维光栅(1)的光栅周期内包含第一单元(21)和第二单元(22)，所述第一单元(21)与所述第二单元(22)在单个所述二维光栅(1)内呈间隔设置。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈浪，魏如东，
申请(专利权)人：歌尔光学科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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