一种光波导器件和AR显示设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光波导器件，包括波导元件、耦入光栅、以及贴合波导元件设置的耦出光栅；还包括透光元件；其中，透光元件至少包括第一平面和第二平面；第一平面和耦入光栅贴合连接，第二平面和波导元件贴合连接；第一平面和第二平面之间形成透光元件的锐角尖端部，且锐角尖端部距离耦出光栅越近在垂直于第二平面方向的厚度越小。本申请中在波导元件和耦入光栅之间设置透光元件，透光元件等效的增加了波导基底的厚度，从而避免了耦入波导元件中的光线发生二次衍射，减少投影光线的光能损失，提升光波导器件用于AR显示设备的显示效果。本申请还提供了一种AR显示设备，具有上述有益效果。有益效果。有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光波导器件和AR显示设备


[0001]本技术涉及波导
，特别是涉及一种光波导器件和AR显示设备。

技术介绍

[0002]近年来AR领域由于广泛的应用前景和可见的技术突破得到了人们广泛的关注。AR技术能够将虚拟图像投影在真实场景中，从而在不影响使用者观察周围环境的前提下感知投影图像，浏览和处理虚拟信息。而在AR技术实现中，光波导是较为关键的光学器件之一，该光学器件在一定程度上相当于眼镜镜片，一方面将环境中的光线透射入使用者的人眼，另一方面将虚拟的投影画面耦入使用者的眼中。而该光波导将投影画面耦入人眼的耦入效率高低，直接影响投影光线的投影效果。因此，如何提高投入光线耦入人眼的耦入效率，是AR技术中需要重点关注的问题之一。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种光波导器件以及AR显示设备，能够有效避免波导单元中全反射传导的光线的二次衍射，提升投影光线的显示效果。
[0004]为解决上述技术问题，本技术提供一种光波导器件，包括波导元件、耦入光栅、以及贴合所述波导元件设置的耦出光栅；还包括透光元件；
[0005]其中，所述透光元件至少包括第一平面和第二平面；所述第一平面和所述耦入光栅贴合连接，所述第二平面和所述波导元件贴合连接；所述第一平面和所述第二平面之间形成所述透光元件的锐角尖端部，且所述锐角尖端部距离所述耦出光栅越近在垂直于所述第二平面方向的厚度越小。
[0006]在本申请的一种可选地实施例中，所述透光元件的第一平面和所述耦入光栅的大小形状均相同；所述透光元件的第二平面至少覆盖所述耦入光栅在所述第二平面所在平面上的投影面。
[0007]在本申请的一种可选地实施例中，所述透光元件和所述波导元件为同一透光材质形成的部件；
[0008]所述透光元件上所述第一平面和所述第二平面之间所成的锐角θ2满足其中，L1为所述耦入光栅距离所述波导元件最远的一侧在所述波导元件上的投影距离；L2为所述波导元件的厚度，θ
max
、θ
min
分别为在平行于所述波导元件厚度所在平面内所述衍射光线和所述第一平面的最大夹角和最小夹角。
[0009]在本申请的一种可选地实施例中，所述透光元件和所述波导元件为一体成型结构。
[0010]在本申请的一种可选地实施例中，所述透光元件为直角三棱镜；所述第一平面为所述直角三棱镜的直角边表面；所述第二平面为所述直角三棱镜的斜角边表面。
[0011]在本申请的一种可选地实施例中，所述耦入光栅和所述耦出光栅的光栅矢量相同。
[0012]本申请还提供了一种AR显示设备，包括如上任一项所述的光波导器件。
[0013]本技术所提供的光波导器件，包括波导元件、耦入光栅、以及贴合波导元件设置的耦出光栅；还包括透光元件；其中，透光元件至少包括第一平面和第二平面；第一平面和耦入光栅贴合连接，第二平面和波导元件贴合连接；第一平面和第二平面之间形成透光元件的锐角尖端部，且锐角尖端部距离耦出光栅越近在垂直于第二平面方向的厚度越小。
[0014]本申请中考虑到在常规的光波导器件中耦入光栅和耦出光栅均是贴合于波导元件的表面设置的，经过耦入光栅的衍射作用耦入至波导元件的投影光线，往往因耦入光栅的尺寸相对于全反射光线的不仅尺寸过大，导致投影光线发生二次衍射耦出至波导元件，造成该部分投影光线的光线损失。为此，本申请中在波导元件和耦入光栅之间设置透光元件，且该透光元件分别贴合波导元件和耦入光栅的两个平面之间呈锐角夹角，也就使得耦入光栅和波导元件之间呈锐夹角，当投影光线经过耦入光栅耦入透光元件，并经过透光元件传导至波导元件时，透光元件等效的增加了波导基底的厚度，使得衍射耦入的光线在第一次全反射之前的光程增大，进而增大了全反射步长，从而避免了耦入波导元件中的衍射光线发生二次衍射，减少投影光线的光能损失，提升光波导器件用于AR显示设备的显示效果。
[0015]本申请还提供了一种AR显示设备，具有上述有益效果。
附图说明
[0016]为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
[0017]图1为常规技术中光波导器件的结构示意图；
[0018]图2为本申请实施例提供的光波导器件的结构示意图。
具体实施方式
[0019]在常规的光波导器件中，如图1所示，投影光线在通过耦入光栅2由a点耦入至波导元件1中并经过b点发生一次全反射后入射至c点，显然c点为耦入光栅2和波导元件1之间的交界面，投影光线入射至c点会再次发射衍射，进而导致部分光线耦出而无法继续在波导元件1中继续全反射传导至耦出光栅3，最终造成该部分光线损失。
[0020]基于图1所示的光波导器件中，投影光线之所以会发生二次衍射，是因为投影光线在波导元件1中的全反射步长(也即是ac的长度)小于耦入光栅2的尺寸。但是如果直接减小耦入光栅2的尺寸，显然，也就缩小了耦入光栅2可以衍射的投影光线的光斑的大小，从而在一定程度上对投影光线产生一定程度的限制，导致人眼观看效果变差出现
‘
暗条纹
’
等现象。
[0021]为此，本申请提出了一种能够在一定程度上避免投影光线发生二次衍射的光波导器件。
[0022]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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。
[0023]如图2所示，图2为本申请实施例提供的光波导器件的结构示意图，该光波导器件包括：
[0024]波导元件1、耦入光栅2、以及贴合波导元件1设置的耦出光栅3；还包括透光元件4；
[0025]其中，透光元件4至少包括第一平面41和第二平面42；第一平面41和耦入光栅2贴合连接，第二平面42和波导元件1贴合连接；第一平面41和第二平面42之间形成透光元件4的锐角尖端部，且锐角尖端部距离耦出光栅3越近在垂直于第二平面42方向的厚度越小。
[0026]本实施例中将波导元件1和耦入光栅2之间增加设置透光元件4，使得投影光线经过耦入光栅2的衍射作用后，先衍射至透光元件4内，经过透光元件4的传导进入波导元件1中，再经过波导元件1中的全反射实现投影光线在波导元件1中传导。
[0027]需要说明的是，对于透光元件4而言，包括分别贴合耦出光栅3的第一平面41和贴合波导元件1表面的第二平面42，第一平面41和第二平面42之间形成透光元件4的锐角尖端部，且锐角尖端部距离耦出光栅3越近在垂直于第一平面41方向的厚度越小。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括波导元件、耦入光栅、以及贴合所述波导元件设置的耦出光栅；还包括透光元件；其中，所述透光元件至少包括第一平面和第二平面；所述第一平面和所述耦入光栅贴合连接，所述第二平面和所述波导元件贴合连接；所述第一平面和所述第二平面之间形成所述透光元件的锐角尖端部，且所述锐角尖端部距离所述耦出光栅越近在垂直于所述第二平面方向的厚度越小。2.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述透光元件的第一平面和所述耦入光栅的大小形状均相同；所述透光元件的第二平面至少覆盖所述耦入光栅在所述第二平面所在平面上的投影面。3.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述透光元件和所述波导元件为同一透光材质形成的部件；所述透光元件上所述第一平面和所述第二平面之间所成的锐角θ2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁毅，张佳恒，魏一振，张卓鹏，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：新型
国别省市：