本申请提供一种光波导显示器件和增强现实显示设备。光波导显示器件包括波导基底以及设置于波导基底的耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅，转折光栅用于将光线沿第一方向扩瞳，耦出光栅用于将光线沿与第一方向相区别的第二方向扩瞳，光线经耦入光栅耦合进入波导基底，并经转折光栅沿第一方向传播后自耦出光栅沿第二方向耦出，转折光栅具有多个转折衍射区域，多个转折衍射区域沿第一方向依次设置，至少两个转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第一方向渐变。耦出光栅具有多个耦出衍射区域，多个耦出衍射区域沿第二方向依次设置，至少两个耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第二方向渐变，有助于光波导显示器件实现出光均匀的效果。现出光均匀的效果。现出光均匀的效果。
【技术实现步骤摘要】
光波导显示器件和增强现实显示设备
[0001]本申请涉及显示
，具体而言，涉及一种光波导显示器件和增强现实显示设备。
技术介绍
[0002]增强现实（Augmented Reality，AR）是通过穿透式光学显示系统将计算机等终端设备生成的数字图像呈现在用户眼前的一种技术，与虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术不同的地方在于，虚拟现实是给用户一种沉浸式体验，将用户完全封闭在虚拟世界里面，但增强现实技术通过将虚拟世界和现实世界相结合，给用户全新的交互体验。基于光学成像的显示系统是增强现实领域的核心技术，目前使用增强现实显示技术的可穿戴设备已广泛应用在游戏、零售、教育、工业、医疗等领域。
[0003]实现增强现实技术的光学系统有很多种，主流地分为几何光学与衍射光学，传统的几何光学普遍存在以下问题：整机的体积大、眼动范围小、视场角小、重量大等等。而衍射光波导方案则可以提供一种大视场角、大眼动范围、轻质量的增强现实设备。
[0004]然而，相关技术的衍射光波导增强现实设备存在一定的缺陷，例如光栅的衍射效率固定，光线每次经过光栅后都会发生衍射，光线的能量在光波导内全反射的过程中越来越弱，导致越往后衍射出来的光线的能量大大地降低了，最终使得出光的均匀性较差，用户佩戴使用时会出现不适，这会影响用户的使用体验。
技术实现思路
[0005]本申请实施方式提出了一种光波导显示器件和增强现实显示设备，以解决上述技术问题。
[0006]本申请实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。
[0007]第一方面，本申请实施方式提供一种光波导显示器件，光波导显示器件包括波导基底、耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅，耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅均设置于波导基底，转折光栅用于将光线沿第一方向扩瞳，耦出光栅用于将光线沿第二方向扩瞳，光线经耦入光栅耦合进入波导基底，并经转折光栅沿第一方向传播后自耦出光栅沿第二方向耦出，第一方向与第二方向相区别。其中，转折光栅具有多个转折衍射区域，多个转折衍射区域沿第一方向依次设置，至少两个转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第一方向渐变。耦出光栅具有多个耦出衍射区域，多个耦出衍射区域沿第二方向依次设置，至少两个耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第二方向渐变。
[0008]在一些实施方式中，全部转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第一方向渐变，全部耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第二方向渐变。
[0009]在一些实施方式中，至少两个转折衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿第一方向渐变的趋向为第一趋向，至少两个耦出衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿第二方向渐变的趋向为第二趋向，第二趋向与第一趋向一致。
[0010]在一些实施方式中，至少两个转折衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿第一方向逐渐减小，至少两个耦出衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿第二方向逐渐减小。
[0011]在一些实施方式中，至少两个转折衍射区域对正1级反射式衍射的衍射效率沿第一方向渐变的趋向为第三趋向，至少两个耦出衍射区域对负1级透射式衍射的衍射效率沿第二方向渐变的趋向为第四趋向，第四趋向与第三趋向一致；或者，至少两个转折衍射区域对负1级反射式衍射的衍射效率沿第一方向渐变的趋向为第五趋向，至少两个耦出衍射区域对正1级透射式衍射的衍射效率沿第二方向渐变的趋向为第六趋向，第六趋向与第五趋向一致。
[0012]在一些实施方式中，至少两个转折衍射区域对正1级反射式衍射的衍射效率沿第一方向逐渐增大，至少两个耦出衍射区域对负1级透射式衍射的衍射效率沿第二方向逐渐增大；或者，至少两个转折衍射区域对负1级反射式衍射的衍射效率沿第一方向逐渐增大，至少两个耦出衍射区域对正1级透射式衍射的衍射效率沿第二方向逐渐增大。
[0013]在一些实施方式中，耦入光栅的光栅矢量为K1，转折光栅的光栅矢量为K2，耦出光栅的光栅矢量为K3，K1、K2以及K3构成闭合的矢量三角形，其中，K1与K2的夹角为rho1，20度 ≤ rho1 ≤ 70度，K1与K3的夹角为rho2，rho2=2 rho1。
[0014]在一些实施方式中，任意相邻两个转折衍射区域的光栅深度、占空比、倾斜角或闪耀角相区别；或者，任意相邻两个耦出衍射区域的光栅深度、占空比、倾斜角或闪耀角相区别。
[0015]在一些实施方式中，任意相邻两个转折衍射区域的光栅深度相区别，全部转折衍射区域的占空比相同，全部转折衍射区域的光栅周期相同；或者，任意相邻两个耦出衍射区域的光栅深度相区别，全部耦出衍射区域的占空比相同，全部耦出衍射区域的光栅周期相同。
[0016]第二方面，本申请实施方式还提供一种增强现实显示设备，增强现实显示设备投影机包括光源以及上述任一实施方式的光波导显示器件，光波导显示器件用于接收光源出射的光线。
[0017]本申请实施方式提供的光波导显示器件和增强现实显示设备中，光线经耦入光栅耦合进入波导基底，并经转折光栅沿第一方向传播后自耦出光栅沿第二方向耦出，由于转折光栅用于将光线沿第一方向扩瞳，耦出光栅用于将光线沿与第一方向相区别的第二方向扩瞳，从而有助于光波导显示器件实现大视场角和大眼动范围。此外，由于转折光栅的多个转折衍射区域沿第一方向依次设置，至少两个转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第一方向渐变；耦出光栅的多个耦出衍射区域沿第二方向依次设置，至少两个耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿第二方向渐变。如此，便于光波导显示器件根据所需的亮度均匀性的程度来调整转折衍射区域对衍射级次的衍射效率以及调整耦出衍射区域对衍射级次的衍射效率，有助于光线在沿第一方向扩瞳的过程中能够经过衍射效率不同的转折衍射区域的衍射，以及在沿第二方向扩瞳的过程中能够经过衍射效率不同的耦出衍射区域的衍射，继而有助于光波导显示器件实现出光均匀的效果。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需
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申请的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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。
[0019]图1示例出本申请实施方式提供的光波导显示器件的结构示意图。
[0020]图2示例出图1的光波导显示器件的光栅的结构示意图。
[0021]图3示例出光线进入图1的光波导显示器件的示意图。
[0022]图4示例出本申请实施方式提供的增强现实显示设备的结构示意图。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域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方式，都属于本申请保护的范围。
[0024]请参阅图1，本申请实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光波导显示器件，其特征在于，包括：波导基底；耦入光栅、转折光栅以及耦出光栅，所述耦入光栅、所述转折光栅以及所述耦出光栅均设置于所述波导基底，所述转折光栅用于将光线沿第一方向扩瞳，所述耦出光栅用于将光线沿第二方向扩瞳，光线经所述耦入光栅耦合进入所述波导基底，并经所述转折光栅沿所述第一方向传播后自所述耦出光栅沿所述第二方向耦出，所述第一方向与所述第二方向相区别；其中，所述转折光栅具有多个转折衍射区域，所述多个转折衍射区域沿所述第一方向依次设置，至少两个所述转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿所述第一方向渐变；所述耦出光栅具有多个耦出衍射区域，所述多个耦出衍射区域沿所述第二方向依次设置，至少两个所述耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿所述第二方向渐变。2.根据权利要求1所述的光波导显示器件，其特征在于，全部所述转折衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿所述第一方向渐变，全部所述耦出衍射区域对同一衍射级次的衍射效率沿所述第二方向渐变。3.根据权利要求1所述的光波导显示器件，其特征在于，至少两个所述转折衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿所述第一方向渐变的趋向为第一趋向，至少两个所述耦出衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿所述第二方向渐变的趋向为第二趋向，所述第二趋向与所述第一趋向一致。4.根据权利要求1所述的光波导显示器件，其特征在于，至少两个所述转折衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿所述第一方向逐渐减小，至少两个所述耦出衍射区域对0级反射式衍射的衍射效率沿所述第二方向逐渐减小。5.根据权利要求1所述的光波导显示器件，其特征在于，至少两个所述转折衍射区域对正1级反射式衍射的衍射效率沿所述第一方向渐变的趋向为第三趋向，至少两个所述耦出衍射区域对负1级透射式衍射的衍射效率沿所述第二方向渐变的趋向为第四趋向，所述第四趋向与所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱能胜，
申请(专利权)人：南昌虚拟现实研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。