本发明专利技术公开了一种波导光学装置，包括波导本体，在所述波导本体的第一区域设置有第一光学元件，所述第一光学元件使得光耦合入所述波导本体内并使光在所述波导本体内在至少两个维度扩展，在所述波导本体的第二区域设置有将所述波导本体内传播的光向所述波导本体外耦合出的第二光学元件。本波导光学装置在波导本体第一区域的第一光学元件能够将光耦合入波导本体内，并能够使光在波导本体内在至少两个维度扩展，使得光在波导本体内通过不同的维度传播而到达第二区域，能够使在第二区域相同面积内耦合出光束增多，进而有助于提升输出图像的均匀性。本发明专利技术还公开一种显示设备。
【技术实现步骤摘要】
波导光学装置及显示设备
本专利技术涉及光学器件
，特别是涉及一种波导光学装置。本专利技术还涉及一种显示设备。
技术介绍
在增强现实显示的硬件实现方案中，光栅波导方案是一种主流的技术方案。现有的光栅波导方案有以下两种构型：第一种是使用三块光栅，请参考图1所示，通过光栅11将输入光耦合入平板波导10内，使得其满足平板波导10的全反射条件，通过光栅12进行横向扩瞳，光每次遇到光栅12会发生衍射，产生朝着光栅13传播的衍射级次以及继续向后传播的衍射级次，实现光在横向上的扩展；朝着光栅13传播的光在每次遇到光栅13时发生衍射，产生向平板波导10外输出的衍射级次以及继续向下传播的衍射级次，通过光栅13实现光在纵向上的扩展。另一种是使用两块光栅，请参考图2所示，通过光栅21将输入光耦合入平板波导20内，通过二维光栅22同时起到在两个维度的扩展以及耦出的作用。然而，上述两种方案具有一个共性问题，输入光在较小入射角度时和输入光在较大入射角度时输出光束的多少不相同，当输入光的入射角度较大时，由于衍射角增大，因此经过光栅扩瞳后两束耦出光束之间的距离增大，使得在相同面积内输出光束减少。比如请参考图3(a)至图4(b)，图3(a)和图3(b)为图2所示光栅波导方案在入射角度为0度的光束传播情况，图4(a)和图4(b)为图2所示光栅波导方案在入射角度为大于0度的光束传播情况(入射角度较大)，图3(b)和图4(b)中光栅22中的圆圈表示有光束出射的区域。对比两种情况可以看出，入射角度较小时在耦出光栅22面内有光束出射的区域较多，入射角度较大时在耦出光栅22面内有光束出射的区域较少。可以看出，现有的光栅波导方案，输入光在不同入射角度时在相同面积内输出光束的多少不同，导致输入光在不同入射角度时的输出图像不均匀，影响了成像质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种波导光学装置，与现有技术相比，能够提升输入光在不同入射角度时输出图像的均匀性。本专利技术还提供一种显示设备。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种波导光学装置，包括波导本体，在所述波导本体的第一区域设置有第一光学元件，所述第一光学元件使得光耦合入所述波导本体内并使光在所述波导本体内在至少两个维度扩展，在所述波导本体的第二区域设置有将所述波导本体内传播的光向所述波导本体外耦合出的第二光学元件。优选的，所述第一光学元件包括周期性排布的结构单元，该结构单元相对于所述波导本体第一区域的表面法向倾斜。优选的，所述第一光学元件包括周期性排布的结构单元，该结构单元的形状为柱状，该结构单元包括顶面和底面，顶面和底面的形状相同，顶面和底面的尺寸相同或者不同。优选的，设置在所述波导本体第二区域的所述第二光学元件使得在所述波导本体内沿单一维度传播的光在至少两个维度扩展。优选的，所述第一光学元件包括沿着两个方向周期性排布的结构单元，所述第二光学元件包括沿着两个方向周期性排布的结构单元。优选的，所述第一光学元件的结构单元周期性排布的排布方向与所述第二光学元件的结构单元周期性排布的排布方向一致。优选的，所述第一光学元件的结构单元沿不同方向的周期相同，或者所述第二光学元件的结构单元沿不同方向的周期相同。优选的，所述第一光学元件的结构单元沿不同方向的周期相同，所述第二光学元件的结构单元沿不同方向的周期相同，所述第一光学元件的结构单元沿每一方向的周期与所述第二光学元件的结构单元沿每一方向的周期相同。优选的，所述第二光学元件包括周期性排布的结构单元，该结构单元相对于所述波导本体第二区域的表面法向倾斜。一种显示设备，包括以上所述的波导光学装置。由上述技术方案可知，本专利技术所提供的波导光学装置包括波导本体，在波导本体的第一区域设置有第一光学元件，第一光学元件使得光耦合入波导本体内并使光在波导本体内在至少两个维度扩展，在波导本体的第二区域设置有将波导本体内传播的光向波导本体外耦合出的第二光学元件。本专利技术的波导光学装置，在波导本体第一区域的第一光学元件能够将光耦合入波导本体内，并能够使光在波导本体内在至少两个维度扩展，使得光在波导本体内通过不同的维度传播而到达第二区域，使光传播进入第二区域的进入位置增多，能够使在第二区域相同面积内耦合出光束增多，有助于提升输入光在不同入射角度时输出图像的均匀性。本专利技术提供的一种显示设备，能够达到上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。图1为现有的一种光栅波导方案的示意图；图2为现有的另一种光栅波导方案的示意图；图3(a)和图3(b)为图2所示光栅波导方案在入射角度为0度的光束传播情况；图4(a)和图4(b)为图2所示光栅波导方案在入射角度大于0度的光束传播情况；图5为本专利技术实施例提供的一种波导光学装置的示意图；图6为本专利技术实施例的一种第一光学元件的结构单元示意图；图7为本专利技术实施例的波导光学装置的第一光学元件使用图4所示结构单元排布时模拟计算的(-1，0)级衍射光的衍射效率随倾斜角度ζ变化的曲线图；图8为本专利技术实施例的一种第二光学元件的结构单元示意图；图9为本专利技术实施例的一种波导光学装置的传播光路示意图；图10为本专利技术又一种实施例的波导光学装置的侧视图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种波导光学装置，包括波导本体，在所述波导本体的第一区域设置有第一光学元件，所述第一光学元件使得光耦合入所述波导本体内并使光在所述波导本体内在至少两个维度扩展，在所述波导本体的第二区域设置有将所述波导本体内传播的光向所述波导本体外耦合出的第二光学元件。所述的波导本体是能够引导光线传播的波导结构。光入射到第一区域的第一光学元件时，第一光学元件使得光耦合入波导本体内，并且使光在波导本体内在至少两个维度扩展。使光在至少两个维度扩展是指使沿着单一维度传播的光扩展为沿着至少两个维度传播。沿波导本体传播的光到达第二区域时通过第二光学元件向波导本体外耦合出。本实施例的波导光学装置，在波导本体第一区域的第一光学元件能够将光耦合入波导本体内，并能够使光在波导本体内在至少两个维度扩展，使得光在波导本体内通过不同的维度传播而到达第二区域，使光传播进入第二区域的进入位置增多，能够使在第二区域相同面积内耦合出光束增多，进而有助于提升输入光在不同入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种波导光学装置，其特征在于，包括波导本体，在所述波导本体的第一区域设置有第一光学元件，所述第一光学元件使得光耦合入所述波导本体内并使光在所述波导本体内在至少两个维度扩展，在所述波导本体的第二区域设置有将所述波导本体内传播的光向所述波导本体外耦合出的第二光学元件。/n
【技术特征摘要】
1.一种波导光学装置，其特征在于，包括波导本体，在所述波导本体的第一区域设置有第一光学元件，所述第一光学元件使得光耦合入所述波导本体内并使光在所述波导本体内在至少两个维度扩展，在所述波导本体的第二区域设置有将所述波导本体内传播的光向所述波导本体外耦合出的第二光学元件。
2.根据权利要求1所述的波导光学装置，其特征在于，所述第一光学元件包括周期性排布的结构单元，该结构单元相对于所述波导本体第一区域的表面法向倾斜。
3.根据权利要求1所述的波导光学装置，其特征在于，所述第一光学元件包括周期性排布的结构单元，该结构单元的形状为柱状，该结构单元包括顶面和底面，顶面和底面的形状相同，顶面和底面的尺寸相同或者不同。
4.根据权利要求1所述的波导光学装置，其特征在于，设置在所述波导本体第二区域的所述第二光学元件使得在所述波导本体内沿单一维度传播的光在至少两个维度扩展。
5.根据权利要求4所述的波导光学装置，其特征在于，所述第一光学元件包括沿着两个方向周期性排...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇暄，冒新宇，张自应，孟祥峰，
申请(专利权)人：北京至格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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