一种光栅波导显示系统技术方案

本发明专利技术涉及光学显示器件，具体公开了一种光栅波导显示系统，包括：用于输出投影光线的光源模块；用于将投影光线进行全反射传输后输出的波导元件；设置在波导元件表面，用于将投影光线耦入到波导元件内的耦入光栅；用于调节耦入光栅的光栅厚度的驱动装置；其中，光源模块用于依次向波导元件上的耦入光栅输出不同角度入射的投影光线；驱动装置用于将耦入光栅的厚度调节为和投影光线的入射角度对应的光栅厚度；投影光线的每个入射角度对应的光栅厚度为耦入光栅对投影光线的衍射效率不低于预设效率时，投影光线的入射角度对应的耦入光栅的厚度。本申请在一定程度上降低投影光线耦入波导元件的光能损失，提升光学显示系统的显示效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅波导显示系统


[0001]本专利技术涉及光学显示器件
，特别是涉及一种光栅波导显示系统。

技术介绍

[0002]光波导器件是AR设备或者其他类似显示系统中常用的光学器件，其主要作用是将投影光线通过耦入光栅的衍射作用从波导元件的一端耦入到波导元件内，使得该投影光线在波导元件内全反射传输，当投影光线传输至波导元件上设置有耦出光栅的一端，则经过耦出光栅的衍射作用耦出并入射至人眼，实现投影光线的显示效果。
[0003]但是在投影光线耦入至波导元件至入射至人眼这一光路中，投影光线不可避免的存在光能量的损失，其光能量的损失量高达60％，进而在一定程度上造成最终显示于人眼的投影画面亮度不足的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种光栅波导显示系统，能够在一定程度上减少投影光线经过波导传输时的光能损失，提升投影画面的显示效果。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种光栅波导显示系统，包括：
[0006]用于输出投影光线的光源模块；
[0007]用于将所述投影光线进行全反射传输后输出的波导元件；
[0008]设置在所述波导元件表面，用于将所述投影光线耦入到所述波导元件内的耦入光栅；
[0009]用于对所述耦入光栅进行不同程度的挤压或拉伸，以调节所述耦入光栅的光栅厚度的驱动装置；
[0010]其中，所述光源模块用于依次向所述波导元件上的所述耦入光栅输出不同角度入射的投影光线；
[0011]所述驱动装置用于将所述耦入光栅的厚度调节为和所述投影光线的入射角度对应的光栅厚度；所述投影光线的每个入射角度对应的光栅厚度为所述耦入光栅对所述投影光线的衍射效率不低于预设效率时，所述投影光线的入射角度对应的所述耦入光栅的厚度。
[0012]可选地，所述驱动装置为压电致动器或振动器。
[0013]可选地，所述耦入光栅为聚合物光栅或液晶光栅。
[0014]可选地，所述耦入光栅的厚度为200um～20nm，包括端点值。
[0015]可选地，所述耦入光栅包括第一耦入子光栅和第二耦入光栅；其中，所述第一耦入子光栅和所述第二耦入子光栅的光栅周期相同，且光栅倾斜角的方向相反。
[0016]可选地，所述光源模块包括多组光源子模块和准直系统，每组所述光源子模块分别用于通过所述准直系统向所述耦入光栅输出不同入射角度的投影光线。
[0017]可选地，所述光源模块包括成像芯片，所述成像芯片上设置有用于输出投影光线，
且呈阵列分布的成像像素点，其中，同一列所述成像像素点组成一组所述光源子模块。
[0018]可选地，所述成像芯片为部分圆柱面芯片或平面芯片。
[0019]可选地，所述光源模块连接有活动部件；所述活动部件带动所述光源模块活动，以改变所述光源模块输出的投影光线入射到所述耦入光栅的入射角度。
[0020]可选地，所述光源模块包括成像芯片和准直系统；所述活动部件用于带动所述成像芯片和所述准直系统同步旋转，或者带动所述成像芯片在所述准直系统的焦平面上移动，以改变所述成像芯片输出的投影光线入射到所述耦入光栅的入射角度。
[0021]本专利技术所提供的光栅波导显示系统，包括：用于输出投影光线的光源模块；用于将投影光线进行全反射传输后输出的波导元件；设置在波导元件表面，用于将投影光线耦入到波导元件内的耦入光栅；用于对耦入光栅进行不同程度的挤压或拉伸，以调节耦入光栅的光栅厚度的驱动装置；其中，光源模块用于依次向波导元件上的耦入光栅输出不同角度入射的投影光线；驱动装置用于将耦入光栅的厚度调节为和投影光线的入射角度对应的光栅厚度；投影光线的每个入射角度对应的光栅厚度为耦入光栅对投影光线的衍射效率不低于预设效率时，投影光线的入射角度对应的耦入光栅的厚度。
[0022]本申请考虑到投影光线在通过耦入光栅耦入到波导元件中时，投影光线的入射到耦入光栅的入射角度是在一定角度范围内，而对于该角度范围内不同入射角度的投影光线，其对应的衍射效率最高的耦入光栅的光栅矢量不同；为此，本申请中为了尽可能的提升耦入光栅对投影光线耦入波导元件的衍射效率，进而减少耦入波导元件过程中的光能量损失，对投影光线以不同角度入射至耦入光栅时，通过对耦入光栅沿厚度方向进行挤压或拉伸，改变耦入光栅的厚度，进而改变耦入光栅的光栅矢量方向，使得耦入光栅对当前入射角度入射的投影光线的衍射效率最大；并以此类推，使得不同角度的投影光线依次入射至耦入光栅，并对耦入光栅的厚度进行相应的调整，最终实现不同角度入射的投影光线都能够以高衍射效率耦入至波导元件内，在一定程度上降低投影光线耦入波导元件的光能损失，使得光能量的利用率成倍提升，有利于提升波导元件最终输出的画面的亮度，进而提升光学显示系统的显示效果。
附图说明
[0023]为了更清楚的说明本专利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。
[0024]图1为本申请实施例提供的光栅波导显示系统的光路结构示意图；
[0025]图2为本申请实施例提供的投影光线的入射角度和光栅矢量之间对应关系的示意图。
具体实施方式
[0026]在带有光波导的显示设备中，波导元件的主要作用是传导投影光线，但是投影光线入射至波导元件上的耦入光栅的角度是在一定的角度范围区间内，而耦入光栅在成型之后，其光栅矢量是固定的；且对于光栅矢量固定的耦入光栅仅仅只能对特定角度入射的投
影光线的衍射效率达到最大，显然，这在一定程度上使得其他角度入射的投影光线的光能损失明显增大，严重的甚至影响整个投影画面亮度的均匀性。
[0027]为此，本申请中想到可以使得各个不同角度入射的投影光线存在先后顺序的依次入射，相应地，耦入光栅在接收到不同角度的投影光线时，耦入光栅的厚度也相应改变，进而实现耦入光栅的光栅矢量，实现该角度入射的投影光线的衍射效率达到最大，最终实现投影光线高衍射效率的耦入至波导元件，进而在一定程度上减少投影光线的光能损失，提升投影光线的显示画面的显示效果。
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。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，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]如图1所示，图1为本申请实施例提供的光栅波导显示系统的光路结构示意图。
[0030]该光栅波导显示系统可以包括：
[0031]用于输出投影光线的光源模块10；
[0032]用于将投影光线进行全反射传输后输出的波导元件20；
[0033]设置在波导元件20表面，用于将投影光线耦入到波导元件20内的耦入光栅30；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光栅波导显示系统，其特征在于，包括：用于输出投影光线的光源模块；用于将所述投影光线进行全反射传输后输出的波导元件；设置在所述波导元件表面，用于将所述投影光线耦入到所述波导元件内的耦入光栅；用于对所述耦入光栅进行不同程度的挤压或拉伸，以调节所述耦入光栅的光栅厚度的驱动装置；其中，所述光源模块用于依次向所述波导元件上的所述耦入光栅输出不同角度入射的投影光线；所述驱动装置用于将所述耦入光栅的厚度调节为和所述投影光线的入射角度对应的光栅厚度；所述投影光线的每个入射角度对应的光栅厚度为所述耦入光栅对所述投影光线的衍射效率不低于预设效率时，所述投影光线的入射角度对应的所述耦入光栅的厚度。2.如权利要求1所述的光栅波导显示系统，其特征在于，所述驱动装置为压电致动器或振动器。3.如权利要求1所述的光栅波导显示系统，其特征在于，所述耦入光栅为聚合物光栅或液晶光栅。4.如权利要求1所述的光栅波导显示系统，其特征在于，所述耦入光栅的厚度为200um～20nm，包括端点值。5.如权利要求1至4任一项所述的光栅波导显示系统，其特征在于，所述耦入光栅包括第一耦入子光栅和第二耦入光栅；其中，所...

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