光波导结构和近眼显示器制造技术

本发明专利技术提供了一种光波导结构和近眼显示器。光波导结构包括光波导片；耦入光栅为二维光栅；转折光栅，多个转折光栅至少包括两个转折光栅，两个转折光栅分别设置在光波导片的相同或不同的表面上，且两个转折光栅在光波导片上的投影呈角度设置，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片，耦出光栅为多个，多个耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅，第一耦出光栅为一维光栅，第二耦出光栅为二维光栅，第一耦出光栅和第二耦出光栅位于光波导片的不同表面上，且第一耦出光栅和第二耦出光栅在光波导片上的投影重合。本发明专利技术解决了现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。效果差的问题。效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
光波导结构和近眼显示器


[0001]本专利技术涉及光学成像设备
，具体而言，涉及一种光波导结构和近眼显示器。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和科技的不断创新，虚拟现实(VR)，增强现实(AR)，混合现实(MR)已经逐步进入人们的生活中，其中在AR增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步，它采用带有衍射光栅的平板光波导片，将光源组件出射的图像传输并扩瞳到人眼，使得用户在看到真实世界的同时观察到光源组件投出叠加在世界的虚像。
[0003]目前市面上有多种多样的设计方案，但显示效果还不够理想，其原因是光线在光波导片中的传输会使光强能量造成损失，以及衍射光栅的特性导致耦出光的效率不均匀。这种不均匀性会影响图像显示，导致人眼观察到成像效果差。
[0004]也就是说，现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种光波导结构和近眼显示器，以解决现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种光波导结构，包括：光波导片；耦入光栅，耦入光栅设置在光波导片上，耦入光栅为二维光栅，耦入光栅用于将外部光源组件所发出的光耦入到光波导片内；转折光栅，转折光栅为多个，多个转折光栅至少包括两个转折光栅，两个转折光栅分别设置在光波导片的相同或不同的表面上，且两个转折光栅在光波导片上的投影呈角度设置，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片，耦出光栅为多个，多个耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅，第一耦出光栅为一维光栅，第二耦出光栅为二维光栅，第一耦出光栅和第二耦出光栅位于光波导片的不同表面上，且第一耦出光栅和第二耦出光栅在光波导片上的投影重合。
[0007]进一步地，耦入光栅为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种；和/或转折光栅为一维光栅，一维光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或第一耦出光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或第二耦出光栅为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种。
[0008]进一步地，耦入光栅包括第一光栅栅线方向和第二光栅栅线方向，第一光栅栅线方向与第二光栅栅线方向之间具有夹角，夹角为锐角或钝角。
[0009]进一步地，两个转折光栅在光波导片上沿一直线排布，且耦入光栅位于两个转折光栅在光波导片上的投影之间；或者耦入光栅位于两个转折光栅在光波导片上的投影之间，且耦入光栅和两个转折光栅之间呈八字形排布。
[0010]进一步地，耦入光栅、转折光栅和耦出光栅均为衍射光栅。
[0011]进一步地，耦入光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或耦入光栅的高度大于等于100纳米且小于等于500纳米；和/或耦入光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。
[0012]进一步地，转折光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或转折光栅的高度大于等于30纳米且小于等于300纳米；和/或当转折光栅为多层光栅时，多层光栅的层数大于等于1层且小于等于10层；和/或转折光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。
[0013]进一步地，耦出光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或耦出光栅的高度大于等于30纳米且小于等于300纳米；和/或当第一耦出光栅为多层光栅时，多层光栅的层数大于等于1层且小于等于10层；和/或耦出光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。
[0014]进一步地，光波导片的厚度大于等于400微米且小于等于1毫米。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种近眼显示器，包括：光源组件；上述的光波导结构，光源组件向光波导结构发射光，光波导结构将光耦出到人眼中。
[0016]应用本专利技术的技术方案，光波导结构包括光波导片、耦入光栅、转折光栅和耦出光栅。通过设置光波导片，使得光波导片为耦入光栅、转折光栅和耦出光栅提供了安装位置，提高了耦入光栅、转折光栅和耦出光栅的使用可靠性，同时保证了光在光波导片中传输的均匀性，保证光波导结构能够均匀成像。通过将耦入光栅设置在光波导片上，使得耦入光栅能够将外部光源组件所发出的光大部分耦入到光波导片内，以保证光波导片的耦入效率。耦入光栅为二维光栅，这样设置使得经耦入光栅耦入至光波导片内的光能够沿两个方向进行传输，有效规划了光在光波导片中的传输路径。转折光栅为多个，多个转折光栅至少包括两个转折光栅，两个转折光栅分别设置在光波导片的相同或不同的表面上，且两个转折光栅在光波导片上的投影呈角度设置，这样设置规划了转折光栅的设置位置，以保证耦入光栅耦入至光波导片内的两个方向的光能够分别被两个转折光栅接收，使得耦入光栅的光能够大部分射入转折光栅，使得转折光栅将两个方向的光沿特定方向进行光路转向、扩展和复制，即进行扩瞳传输。
[0017]另外，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片，耦出光栅为多个，多个耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅，第一耦出光栅为一维光栅，第二耦出光栅为二维光栅，第一耦出光栅和第二耦出光栅位于光波导片的不同表面上，且第一耦出光栅和第二耦出光栅在光波导片上的投影重合。这样设置使得转折光栅的光能大部分射入耦出光栅，进而耦出光栅将光耦出光波导片，进而射入人眼进行成像。通过将第二耦出光栅设置成二维光栅，使得第二耦出光栅起到了扩瞳匀光的作用，被第二耦出光栅扩瞳匀光的光线随后被第一耦出光栅耦出至人眼，使得耦出至人眼的光更加均匀，保证了耦出光的均匀性，使得用户观察到的图像更加清晰，提高了成像质量。通过合理布置耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，有利于获得大视场角的同时，增加了耦出光强均匀性，保证最终的成像效果。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了现有技术中的光波导结构的示意图；
[0020]图2示出了现有技术中的另一个光波导结构的示意图；
[0021]图3示出图2中的光波导结构的显示效果图；
[0022]图4示出了本专利技术的实施例一的光波导结构的示意图；
[0023]图5示出了图4中的光波导结构的显示效果图；
[0024]图6示出了本专利技术的实施例二的光波导结构的示意图；
[0025]图7示出了图6中的光波导结构的显示效果图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]10、耦入光栅；11、第一光栅栅线方向；12、第二光栅栅线方向；20、转折光栅；31、第一耦出光栅；32、第二耦出光栅。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导结构，其特征在于，包括：光波导片；耦入光栅(10)，所述耦入光栅(10)设置在所述光波导片上，所述耦入光栅(10)为二维光栅，所述耦入光栅(10)用于将外部光源组件所发出的光耦入到所述光波导片内；转折光栅(20)，所述转折光栅(20)为多个，多个所述转折光栅(20)至少包括两个所述转折光栅(20)，两个所述转折光栅(20)分别设置在所述光波导片的相同或不同的表面上，且两个所述转折光栅(20)在所述光波导片上的投影呈角度设置，所述转折光栅(20)用于接收所述耦入光栅(10)的光；耦出光栅(30)，所述耦出光栅(30)用于接收所述耦入光栅(10)和所述转折光栅(20)的光并将所述光耦出所述光波导片，所述耦出光栅(30)为多个，多个所述耦出光栅(30)至少包括第一耦出光栅(31)和第二耦出光栅(32)，所述第一耦出光栅(31)为一维光栅，所述第二耦出光栅(32)为二维光栅，所述第一耦出光栅(31)和所述第二耦出光栅(32)位于所述光波导片的不同表面上，且所述第一耦出光栅(31)和所述第二耦出光栅(32)在所述光波导片上的投影重合。2.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅(10)为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种；和/或所述转折光栅(20)为一维光栅，所述一维光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或所述第一耦出光栅(31)为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或所述第二耦出光栅(32)为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种。3.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅(10)包括第一光栅栅线方向(11)和第二光栅栅线方向(12)，所述第一光栅栅线方向(11)与所述第二光栅栅线方向(12)之间具有夹角，所述夹角为锐角或钝角。4.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，两个所述转折光栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一峰，熊羚鹤，孙理斌，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：发明
国别省市：