光栅组件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光栅组件，光栅组件包括：第一光栅区，第一光栅区用于将外部第一图像源发出的光耦入到光栅组件的内部；用于接收第一光栅区的光的第二光栅区，第二光栅区分为多个第二子区域，各第二子区域之间无缝连接，且经过多个第二子区域后由第二光栅区射出，第二光栅区的光路径在光栅组件表面的投影是弯折的；用于接收第二光栅区的光的第三光栅区，第三光栅区分为多个第三子区域，各第三子区域之间无缝连接，各第三子区域的一级衍射效率向远离第二光栅区的方向呈增大的趋势，且经过多个第三子区域后耦出光栅组件，光栅组件耦出的光的强度是均匀的。本实用新型专利技术解决了现有技术中光波导射出的光强存在不均匀的问题。

Grating as

【技术实现步骤摘要】
光栅组件
本技术涉及光波导
，具体而言，涉及一种光栅组件。
技术介绍
光波导方案为当前混合现实眼镜领域的主流方案。它采用带有衍射光栅的平板波导片将微投光机出射的图像横向平移到人眼。使得佩戴者在看清真实世界的同时也可以观察到投影光机投出的虚像。然而，受限于光线在光波导中传输的路径以及衍射光栅的特性，由光波导耦出的光强会存在不均匀性。这种不均匀性表现为空间的不均匀性和角度的不均匀性。空间的不均匀性导致眼睛处于眼盒不同位置时观察到的图像亮暗具有差异，角度的不均匀性则导致不同视场角的明暗强度具有差异。同时，受限于光波导片的折射率，光波导片的视场角受到限制。也就是说，现有技术中光波导射出的光强存在不均匀的问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种光栅组件，以解决现有技术中光波导射出的光强存在不均匀的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种光栅组件，包括：第一光栅区，第一光栅区用于将外部第一图像源发出的光耦入到光栅组件的内部；用于接收第一光栅区的光的第二光栅区，第二光栅区分为多个第二子区域，各第二子区域之间无缝连接，且经过多个第二子区域后由第二光栅区射出，第二光栅区的光路径在光栅组件表面的投影是弯折的；用于接收第二光栅区的光的第三光栅区，第三光栅区分为多个第三子区域，各第三子区域之间无缝连接，各第三子区域的一级衍射效率向远离第二光栅区的方向呈增大的趋势，且经过多个第三子区域后耦出光栅组件，光栅组件耦出的光的强度是均匀的。进一步地，光栅组件耦出的光的光照度在眼盒内的分布的归一化方差大于等于0且小于等于0.5；和/或光栅组件耦出的光的光通量随视场角的变化的归一化方差大于等于0且小于等于0.5。进一步地，各第二子区域内设置有至少一个第二光栅元件，射入到第二光栅区的光经第二光栅元件会发生一级衍射和/或零级衍射，经零级衍射的光沿原路径进行拓展，经一级衍射的光转向第三光栅区方向传播，且沿拓展的方向各第二子区域的一级衍射的衍射效率呈增大趋势。进一步地，不同第二子区域中的第二光栅元件的光栅周期相同；和/或不同第二子区域中的第二光栅元件的光栅矢量相同。进一步地，至少一个第二子区域的第二光栅元件的占空比与其他第二子区域的第二光栅元件的占空比不同；和/或至少一个第二子区域的第二光栅元件的倾斜角与其他第二子区域的第二光栅元件的倾斜角不同；和/或至少一个第二子区域的第二光栅元件的光栅高度与其他第二子区域的第二光栅元件的光栅高度不同；和/或至少一个第二子区域的第二光栅元件的光栅形状与其他第二子区域的第二光栅元件的光栅形状不同。进一步地，各第三子区域内设置有至少一个第三光栅元件，射入到第三光栅区的光经第三光栅元件会发生一级衍射和/或零级衍射，经零级衍射的光沿原路径进行拓展，经一级衍射的光被耦出光栅组件朝向人眼传播，沿拓展的方向各第三子区域的一级衍射的衍射效率呈增大趋势。进一步地，不同第三子区域中的第三光栅元件的光栅周期相同；和/或不同第三子区域中的第三光栅元件的光栅矢量相同。进一步地，至少一个第三子区域的第三光栅元件的占空比与其他第三子区域的第三光栅元件的占空比不同；和/或至少一个第三子区域的第三光栅元件的倾斜角与其他第三子区域的第三光栅元件的倾斜角不同；和/或至少一个第三子区域的第三光栅元件的光栅高度与其他第三子区域的第三光栅元件的光栅高度不同；和/或至少一个第三子区域的第三光栅元件的光栅形状与其他第三子区域的第三光栅元件的光栅形状不同。进一步地，第一光栅区的至少一个光栅矢量、第二光栅区的至少一个光栅矢量和第三光栅区的至少一个光栅矢量的矢量和为零。进一步地，光栅组件还包括：第四光栅区，第四光栅区用于将外部第二图像源发出的光耦入到光栅组件的内部；用于接收第四光栅区的光的第五光栅区，第五光栅区分为多个第五子区域，且经过第五子区域后由第五光栅区射出，由第五光栅区射出的光会射入到第三光栅区，第三光栅区的光栅参数在空间上对称分布，第五光栅区与第二光栅区对称设置。应用本技术的技术方案，光栅组件包括：第一光栅区、用于接收第一光栅区的光的第二光栅区和用于接收第二光栅区的光的第三光栅区，第一光栅区用于将外部第一图像源发出的光耦入到光栅组件的内部，第二光栅区分为多个第二子区域，各第二子区域之间无缝连接，且经过多个第二子区域后由第二光栅区射出，第二光栅区的光路径在光栅组件表面的投影是弯折的；第三光栅区分为多个第三子区域，各第三子区域之间无缝连接，各第三子区域的一级衍射效率向远离第二光栅区的方向呈增大的趋势，且经过多个第三子区域后耦出光栅组件，光栅组件耦出的光的强度是均匀的。通过将第三光栅区分为多个第三子区域，以使不同的第三子区域对光的作用不同，进而使得从第三光栅区射出的光的强度更均匀，提高了光栅组件射出的光的强度的均匀性。将第二光栅区分为多个第二子区域，使得射入到第三光栅区的光的强度较为均匀，进而可以增加光栅组件射出的光的强度的均匀性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了本技术实施例一中的光栅组件的结构示意图；以及图2示出了图1中第二光栅区和第三光栅区的内部示意图；图3示出了实施例二的光栅组件的第一光栅区、第二光栅区和第三光栅区的位置关系示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图4示出了实施例三的光栅组件的第二光栅区与第五光栅区以过第三光栅区的中心的竖线为对称轴的位置关系示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图5示出了图4中的第三光栅区增加了光栅矢量后的示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图6示出了将图4中的第一光栅区、第二光栅区、第四光栅区和第五光栅区以过第三光栅区的中心的水平线对称得到(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图7示出了图6中的第三光栅区增加了光栅矢量后的示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图8示出了实施例三中光栅组件的第一光栅区与第四光栅区以过第三光栅区的中心的水平线为对称轴的位置关系示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图9示出了图8中的第三光栅区增加了光栅矢量后的示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图10示出了实施例三中光栅组件的第一光栅区与第四光栅区以第三光栅区的中心为对称中心一种位置关系示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图11示出了实施例三中光栅组件的第一光栅区与第四光栅区以第三光栅区的中心为对称中心另一种位置关系示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图12示出了图10中的第三光栅区增加了光栅矢量后的示意图(图中的矢量为其所在位置的光栅元件的光栅矢量)；图13示出了图11中的第三光栅区增加了光栅矢量后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光栅组件，其特征在于，包括：/n第一光栅区(10)，所述第一光栅区(10)用于将外部第一图像源发出的光耦入到光栅组件的内部；/n用于接收所述第一光栅区(10)的光的第二光栅区(20)，所述第二光栅区(20)分为多个第二子区域(21)，各所述第二子区域(21)之间无缝连接，且经过多个所述第二子区域(21)后由所述第二光栅区(20)射出，所述第二光栅区(20)的光路径在所述光栅组件表面的投影是弯折的；/n用于接收所述第二光栅区(20)的光的第三光栅区(30)，所述第三光栅区(30)分为多个第三子区域(31)，各所述第三子区域(31)之间无缝连接，各所述第三子区域(31)的一级衍射效率向远离所述第二光栅区(20)的方向呈增大的趋势，且经过多个所述第三子区域(31)后耦出所述光栅组件，所述光栅组件耦出的光的强度是均匀的。/n

【技术特征摘要】
1.一种光栅组件，其特征在于，包括：
第一光栅区(10)，所述第一光栅区(10)用于将外部第一图像源发出的光耦入到光栅组件的内部；
用于接收所述第一光栅区(10)的光的第二光栅区(20)，所述第二光栅区(20)分为多个第二子区域(21)，各所述第二子区域(21)之间无缝连接，且经过多个所述第二子区域(21)后由所述第二光栅区(20)射出，所述第二光栅区(20)的光路径在所述光栅组件表面的投影是弯折的；
用于接收所述第二光栅区(20)的光的第三光栅区(30)，所述第三光栅区(30)分为多个第三子区域(31)，各所述第三子区域(31)之间无缝连接，各所述第三子区域(31)的一级衍射效率向远离所述第二光栅区(20)的方向呈增大的趋势，且经过多个所述第三子区域(31)后耦出所述光栅组件，所述光栅组件耦出的光的强度是均匀的。


2.根据权利要求1所述的光栅组件，其特征在于，
所述光栅组件耦出的光的光照度在眼盒内的分布的归一化方差大于等于0且小于等于0.5；和/或
所述光栅组件耦出的光的光通量随视场角的变化的归一化方差大于等于0且小于等于0.5。


3.根据权利要求1所述的光栅组件，其特征在于，各所述第二子区域(21)内设置有至少一个第二光栅元件(22)，射入到所述第二光栅区(20)的光经所述第二光栅元件(22)会发生所述一级衍射和/或零级衍射，经所述零级衍射的光沿原路径进行拓展，经所述一级衍射的光转向所述第三光栅区(30)方向传播，且沿所述拓展的方向各所述第二子区域(21)的所述一级衍射的衍射效率呈增大趋势。


4.根据权利要求3所述的光栅组件，其特征在于，
不同所述第二子区域(21)中的第二光栅元件(22)的光栅周期相同；和/或
不同所述第二子区域(21)中的第二光栅元件(22)的光栅矢量相同。


5.根据权利要求3所述的光栅组件，其特征在于，
至少一个所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的占空比与其他所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的占空比不同；和/或
至少一个所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的倾斜角与其他所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的倾斜角不同；和/或
至少一个所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的光栅高度与其他所述第二子区域(21)的第二光栅元件(22)的光栅高度不同；和/或
至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一峰，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33