本发明专利技术公开了双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，该双层双面压印光栅波导包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。本发明专利技术通过所述双层双面压印光栅波导，在成像时可同时任意拼接水平和垂直方向FOV，以解决全息衍射波导可观看FOV小的问题；而当多个出瞳区域成像画面完全重合时，其画面亮度相当于单光源波导的多倍超级亮度，从而解决单光机波导显示亮度不足的问题。机波导显示亮度不足的问题。机波导显示亮度不足的问题。
Double layer double-sided imprinted grating waveguide, display module and vehicle mounted head up display device
【技术实现步骤摘要】
双层双面压印光栅波导、显示模组及车载抬头显示装置
[0001]本专利技术涉及光学显示
，特别涉及双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置。
技术介绍
[0002]AR衍射波导显示是新兴的技术，虽然目前已经达到了较高的技术水平，但仍存在很多挑战，如可观看视场角和入眼亮度难以增大就是一个急需解决的问题。
[0003]衍射波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像。然而要满足全反射的条件，光线的入射角要大于临界角而小于90
°
，那么进入到人眼的光线角度大小等于90
°
减去临界角，但是材料的最高折射率2.0决定了临界角的大小最小为30
°
，所以最终显示视场角难以超过60
°
。车载AR HUD(增强现实抬头显示器)由于出光面积大、出瞳距离长、eye box范围大，视场角受到限制。在现有材料和方法的基础上，可以通过拼接FOV的方法，解决AR显示可观看视场小的问题。
[0004]另一个问题，AR波导显示的入眼亮度比较低，在室内灯光下可以正常使用，但是到室外光线充足的环境下，比如室外使用AR HUD，波导显示画面亮度远远不够。因此，如何解决单光机波导显示亮度不足是本领域技术人员所面临的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供了一种双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，旨在解决单光机波导显示亮度不足的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种双层双面压印光栅波导，包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。
[0007]进一步的，所述第二层波导相对于所述第一层波导旋转90
°
后与所述第一层波导层叠组合。
[0008]进一步的，每一所述光栅模组均包括一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域；
[0009]所述双层双面压印光栅波导共包含4个入瞳区域、4个扩瞳区域和4个出瞳区域；
[0010]所述第一层波导第一面上的出瞳区域和第二层波导第一面上的出瞳区域对齐，所述第一层波导第二面上的出瞳区域和第二层波导第二面上的出瞳区域对齐，且4个出瞳区域合成为所述大出瞳区域；
[0011]所述第一层波导上的入瞳区域与所述第二层波导上入瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布，以及所述第一层波导上的扩瞳区域与所述第二层波导上扩瞳区域关于所
述大出瞳区域中心对称分布。
[0012]进一步的，所述入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域均采用衍射光栅；
[0013]所述第一层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于y方向，所述第一层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于x方向；所述第二层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于x方向，所述第二层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于y方向；
[0014]所述扩瞳区域与入瞳区域之间的光栅方向夹角为40
°
～50
°
。
[0015]进一步的，所述第一层波导和第二层波导之间设置有空气间隙，所述空气间隙宽度小于1mm。
[0016]进一步的，所述入瞳区域为圆形状，所述入瞳区域的直径范围为4～12mm；
[0017]所述扩瞳区域为梯形状，所述扩瞳区域的高度为入瞳区域直径的3～6倍，上底边长度为入瞳区域直径的2～3倍，下底边长度为入瞳区域直径的3～5倍；
[0018]所述出瞳区域为矩形状，所述出瞳区域的高度为所述扩瞳区域高度的80％～90％，长度为所述出瞳区域高度的1.5～2倍。
[0019]第二方面，本专利技术实施例提供了一种双层双面压印光栅波导显示模组，包括如上任一项所述的双层双面压印光栅波导，以及与所述双层双面压印光栅波导中的每一入瞳区域相对应的多个输入光源。
[0020]进一步的，所述输入光源的光源出光孔与对应的入瞳区域的中心距离小于1mm。
[0021]进一步的，所述双层双面压印光栅波导存在用于传播特定波长光的上路径、下路径、左路径和右路径；
[0022]特定波长光在所述上路径、下路径、左路径和右路径分别进行传导，并对应输出第一输出图像、第二输出图像、第三输出图像和第四输入图像，其中，所述第一输出图像和第三输出图像重合弥补上下画面均匀性，所述第二输出图像和第四输出图像重合弥补左右画面均匀性。
[0023]第三方面，本专利技术实施例提供了一种车载抬头显示装置，包括如上任一项所述的双层双面压印光栅波导显示模组。
[0024]本专利技术实施例提供了一种双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，该双层双面压印光栅波导包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。本专利技术实施例通过所述双层双面压印光栅波导，使光源能够从不同角度进入波导，并在出瞳区域成像，成像时可同时任意拼接水平和垂直方向FOV，以解决全息衍射波导可观看FOV小的问题；而当多个出瞳区域成像画面完全重合时，其画面亮度可实现相当于单光源波导的多倍超级亮度，从而解决单光机波导显示亮度不足的问题。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例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。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导中的第一层波导的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导中的第二层波导的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的波矢示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的成像拼接示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的视场角示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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。
[0033]应当理解，当本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双层双面压印光栅波导，其特征在于，包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。2.根据权利要求1所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，所述第二层波导相对于所述第一层波导旋转90
°
后与所述第一层波导层叠组合。3.根据权利要求1所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，每一所述光栅模组均包括一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域；所述双层双面压印光栅波导共包含4个入瞳区域、4个扩瞳区域和4个出瞳区域；所述第一层波导第一面上的出瞳区域和第二层波导第一面上的出瞳区域对齐，所述第一层波导第二面上的出瞳区域和第二层波导第二面上的出瞳区域对齐，且4个出瞳区域合成为所述大出瞳区域；所述第一层波导上的入瞳区域与所述第二层波导上入瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布，以及所述第一层波导上的扩瞳区域与所述第二层波导上扩瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布。4.根据权利要求3所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，所述入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域均采用衍射光栅；所述第一层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于y方向，所述第一层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于x方向；所述第二层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于x方向，所述第二层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于y方向；所述扩瞳区域与入瞳区域之间的光栅方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋厚强，朱以胜，
申请(专利权)人：深圳七泽技术合伙企业有限合伙，
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。