全息波导镜片及增强现实显示装置制造方法及图纸

本申请涉及一种全息波导镜片，其包括波导和设于波导表面上的耦入区域和耦出区域，耦入区域被配置为使得入射图像光线被耦合到波导中并沿波导全反射传导耦合至耦出区域，耦出区域被配置为将波导中的光线从波导耦出，全息波导镜片还包括设于波导表面上且用以反射光线的反射层，反射层和耦入区域相对设置在波导的两侧。该全息波导镜片的结构简单且易于制备，当光线经耦入区域进入波导时，形成的0级衍射光线会被反射层反射回至波导内并在波导内继续传送至耦出区域，减少了透射出波导的光线，提高了光线利用效率。提高了光线利用效率。提高了光线利用效率。

【技术实现步骤摘要】
全息波导镜片及增强现实显示装置


[0001]本技术涉及一种全息波导镜片及增强现实显示装置，属于显示设备


技术介绍

[0002]增强现实(AR)显示是把真实世界信息和虚拟世界信息交融处理，把原本在自然世界中的感官刺激等，通过计算机技术，模拟处理后将虚拟的信息叠加到真实世界，被人类感官所感知。而针对视觉信息的融合呈现被认为是混合现实系列技术突破的重中之重。所谓视觉信息融合就是需要一种显示技术，它能把周围的视觉环境与虚拟的图形信息融合，即把真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间，这种技术又叫增强现实显示技术。
[0003]人们广泛认为，AR将取代手机成为下一代便携式计算显示平台。据市场分析机构IDC预测，2023年全年AR眼镜销量将达到3190万台，对应2019
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2023年复合增长率高达169％；据中国信息通讯研究院预测，2022年全球AR市场规模将达到1416.7亿元，对应2019
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2022年复合增速达到79％。AR技术为人与机器、自然景物提供了三方交互的平台和可能性，将在军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等诸多领域有广阔的应用前景，并将颠覆人们的日常生活习惯。
[0004]在众多增强现实显示技术方案中，衍射波导由于其超薄、超透且近眼显示匹配度高的特性，目前成为众多巨头的主要研究方案。在衍射波导方案中，采用衍射结构单元控制光线走线，理想情况中，衍射结构单元仅将光线衍射至人眼。然而由于耦入区域为衍射结构，其特征决定耦入波导的光线的效率不会太高，光线经耦入区域时，仅部分光线会衍射后在波导内传导，0级衍射光线会透过波导出射，这部分光线没有被利用，从而导致光线在耦入时存在大量损失，从而导致整体显示装置的光利用效率较低。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种光利用效率高且结构简单的全息波导镜片。
[0006]为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种全息波导镜片，包括波导和设于所述波导表面上的耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射图像光线被耦合到所述波导中并沿所述波导传导至耦出区域，所述耦出区域被配置为将所述波导中的光线从所述波导耦出，所述全息波导镜片还包括设于所述波导表面上且用以反射光线的反射层，所述反射层和所述耦入区域相对设置在所述波导的两侧。
[0007]进一步地，所述反射层和所述耦入区域在所述波导表面的投射至少部分重叠。
[0008]进一步地，所述反射层的尺寸不小于所述入射图像光线在所述波导表面的投射尺寸。
[0009]进一步地，所述耦入区域和所述耦出区域为周期性光栅结构。
[0010]进一步地，所述反射层的材料为金、银或铝。
[0011]进一步地，所述反射层的厚度为15nm
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100um。
[0012]进一步地，所述波导的透过率大于80％。
[0013]进一步地，所述波导的厚度小于2mm。
[0014]进一步地，所述全息波导镜片还包括设于所述波导表面上的转折区域，所述转折区域用于改变光线在所述波导内的传播方向。
[0015]本技术还提供一种增强现实显示装置，所述增强现实显示装置包括图像输出源、成像元件、以及如上所述的全息波导镜片。
[0016]本技术的有益效果在于：本技术所示的结构简单且易于制备的全息波导镜片，包括波导和设于波导表面上的耦入区域、耦出区域以及用以反射光线的反射层，反射层和耦入区域相对设置在波导的两侧，当光线经耦入区域进入波导时，形成的0级衍射光线会被反射层反射回至波导内并在波导内继续传送至耦出区域，减少了透射出波导的光线，提高了光线利用效率。
[0017]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0018]图1为本技术一实施例所示的全息波导镜片的结构示意图；
[0019]图2为现有技术中无反射层的全息波导镜片的结构示意图；
[0020]图3为现有技术中无反射层的全息波导镜片的光线斜入射结构示意图；
[0021]图4为图1中所示的全息波导镜片的另一结构示意图；
[0022]图5为图1中所示的全息波导镜片的第三结构示意图；
[0023]图6为图1中所示的全息波导镜片中光线0
°
入射到反射层的吸收、反射和透射效率与波长的关系图；
[0024]图7为图1中所示的全息波导镜片的光线40
°
入射到反射层的结构示意图；
[0025]图8为图7中所示的全息波导镜片中光线40
°
入射到反射层的吸收、反射和透射效率与波长的关系图。
具体实施方式
[0026]下面将结合附图对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0027]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间
未构成冲突就可以相互结合。
[0029]请参见图1，本技术一实施例所示的全息波导镜片，其包括波导1和设于波导1表面上的耦入区域2和耦出区域3。耦入区域2被配置为使得入射图像光线被耦合到波导1中并沿波导1传导至耦出区域3，耦出区域3被配置为将波导1中的光线从波导1耦出。
[0030]波导1将耦入的光线在满足全反射的条件下，能够向特定方向持续传导，波导1的透过率大于80％，波导1可以为玻璃、树脂或者在可见光下透过率大于80％的材料，在此不一一列举。波导1的厚度小于2mm，波导1的具体厚度在此不做具体限定，可根据实际需要进行设置。
[0031]耦入区域2和耦出区域3为都为周期性光栅结构，如纳米级的浮雕光栅，周期性光栅结构可以直接制作在波导1衬底上，也可以预先制作在薄膜上，再将载有光栅结构的薄膜与波导1衬底结合。形成耦入区域2和耦出区域3的光栅结构底部可位于波导1表面上或者波导1内。
[0032]耦入区域2和耦出区域3可以均可为矩形，其中，耦入区域2也可以采用圆形或其它形状，根据需要而定。耦入区域2和耦出区域3沿同一轴线排布在波导1的同一面的两侧或不同面的两侧，本实施例中，耦入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全息波导镜片，其特征在于，包括波导和设于所述波导表面上的耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射图像光线被耦合到所述波导中并沿所述波导传导至耦出区域，所述耦出区域被配置为将所述波导中的光线从所述波导耦出，所述全息波导镜片还包括设于所述波导表面上且用以反射光线的反射层，所述反射层和所述耦入区域相对设置在所述波导的两侧。2.如权利要求1所述的全息波导镜片，其特征在于，所述反射层和所述耦入区域在所述波导表面的投射至少部分重叠。3.如权利要求1所述的全息波导镜片，其特征在于，所述反射层的尺寸不小于所述入射图像光线在所述波导表面的投射尺寸。4.如权利要求1所述的全息波导镜片，其特征在于，所述耦入区域和所述耦出区域为周期性光栅结构。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明辉，周振，杨明，乔文，朱平，成堂东，陈林森，张恒，方宗豹，
申请(专利权)人：苏州苏大维格科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：