一种体全息光波导及增强现实显示设备制造技术

本申请公开了一种体全息光波导及增强现实显示设备，涉及光学显示技术领域，本申请的体全息光波导，包括层叠贴合设置的多个波导单元，波导单元包括波导基底和嵌入在波导基底同一侧的耦入光栅和耦出光栅，波导基底上与耦入光栅和耦出光栅相对的一侧设有全反射光栅以使全反射光栅与相邻波导单元的耦合光栅贴合。本申请提供的体全息光波导及增强现实显示设置，能够减少光束耦出波导时的菲涅尔损耗，提高耦出图像亮度，增大多层波导强度。增大多层波导强度。增大多层波导强度。

【技术实现步骤摘要】
一种体全息光波导及增强现实显示设备


[0001]本申请涉及光学显示
，具体而言，涉及一种体全息光波导及增强现实显示设备。

技术介绍

[0002]增强现实(Augmented Reality,AR)技术，是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。这种技术不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强显示中，用户利用增强现实显示设备，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。
[0003]增强现实显示设备需要通过靠近人眼的光学器件将虚拟世界的图像信息传导到人眼中，衍射光波导由于其轻薄、低损耗的优势得到了非常广泛的关注和应用，衍射光波导对波长敏感，使其对特定波长的光束的衍射效率较高，而对其他波长的光束的衍射效率较低，从而导致传输全彩色画面时存在较大色差，通常针对不同波长设置多个单色衍射光波导对单色光束进行衍射，并采用多个单色衍射光波导叠加来避免色差，其中，多个单色衍射光波导的工作区域为了实现全反射而保留空气间隙，即多个叠加的波导之间留有空气间隙。光束耦入波导内后在波导内发生多次全反射后耦出，光束每次耦出波导进入空气间隙，透过波导与空气间隙的界面时，均会有部分光束在界面处反射，造成一定的菲涅尔损耗，影响图像亮度。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种体全息光波导及增强现实显示设置，能够减少光束耦出波导时的菲涅尔损耗，提高耦出图像亮度，增大多层波导强度。
[0005]本申请的实施例一方面提供了一种体全息光波导，包括层叠贴合设置的多个波导单元，波导单元包括波导基底以及嵌入在波导基底同一侧的耦入光栅和耦出光栅，波导基底上与耦入光栅和耦出光栅相对的一侧嵌设有全反射光栅，以使全反射光栅与相邻波导单元的耦出光栅贴合。
[0006]作为一种可实施的方式，全反射光栅与耦入光栅相靠近。
[0007]作为一种可实施的方式，波导单元包括三个，每一层耦入光栅分别响应不同的波长，其中，波导单元通过耦入光栅对特定波长的光束衍射使得特定波长的光束进入耦入光栅对应的波导单元，其余波长的光束穿透耦入光栅沿直线传播直至入射相邻波导单元的耦入光栅。
[0008]作为一种可实施的方式，波导基底沿层叠方向的厚度在0.1
‑
5mm之间，耦入光栅的厚度在10
‑
200μm之间,耦出光栅的厚度在10
‑
200μm之间，全反射光栅的厚度在10
‑
200μm之
间。
[0009]作为一种可实施的方式，波导基底的折射率在1.3
‑
2.0之间。
[0010]作为一种可实施的方式，相邻两个波导单元之间通过光学胶粘合。
[0011]作为一种可实施的方式，光学胶的折射率在1.3
‑
2.0之间。
[0012]作为一种可实施的方式，耦入光栅、耦出光栅采用透射式光栅或者反射式光栅，全反射光栅采用反射式光栅。
[0013]作为一种可实施的方式，耦入光栅、耦出光栅和全反射光栅采用光敏树脂制成。
[0014]本申请的实施例另一方面提供了一种增强现实显示设备，包括图像产生组件以及上述的体全息光波导，其中，图像产生组件用于分别向体全息光波导的多个耦入光栅发射待显示图像光，体全息光波导的耦出光栅用于将待显示图像光耦出。
[0015]本申请实施例的有益效果包括：
[0016]本申请提供的体全息光波导，当光束由最上层的波导单元的上表面入射体全息光波导时，首先入射至最上层的波导单元的耦入光栅，由于耦入光栅具有波长选择性，能够对特定波长的光束衍射，对应最上层耦入光栅的第一波长的光束在最上层耦入光栅的衍射作用下，进入最上层的波导基底，因为最上层的波导基底的上表面与空气接触，底面与全反射光栅接触，第一波长的光束在最上层的波导基底内发生全反射，直至传播至耦出光栅，通过耦出光栅出射并穿过剩余波导单元进入人眼。其余波长的光透过最上层的耦入光栅继续沿原方向传播，直至遇到次上层的耦入光栅，使得对应次上层的耦入光栅的光束进入次上层的波导基底进行传播并出射，直至所有波长的光束均进入对应的波导基底并出射，由于波导单元层叠且贴合设置，使得多个波导单元的出射光束只有由最下层的波导单元出射时才进入空气，只需穿过一次空气界面，从而减少了光束耦出波导时的菲涅尔损耗，提高耦出图像亮度，而且由于多个波导单元层叠贴合设置，使得体全息光波导作为一个整体，从而增大体全息光波导的强度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0018]图1为本申请实施例提供的一种体全息光波导的结构示意图之一；
[0019]图2为本申请实施例提供的一种体全息光波导的结构示意图之二。
[0020]图标：110
‑
波导单元；111
‑
波导基底；112
‑
耦入光栅；113
‑
耦出光栅；114
‑
全反射光栅。
具体实施方式
[0021]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0022]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0024]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0025]本申请实施例提供了一种体全息光波导，如图1、图2所示，包括层叠贴合设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种体全息光波导，其特征在于，包括层叠贴合设置的多个波导单元(110)，所述波导单元(110)包括波导基底(111)以及嵌入在所述波导基底(111)同一侧的耦入光栅(112)和耦出光栅(113)，所述波导基底(111)上与所述耦入光栅(112)和所述耦出光栅(113)相对的一侧嵌设有全反射光栅(114)，以使所述全反射光栅(114)与相邻所述波导单元(110)的所述耦出光栅(113)贴合。2.根据权利要求1所述的体全息光波导，其特征在于，所述全反射光栅(114)与所述耦入光栅(112)相靠近。3.根据权利要求1所述的体全息光波导，其特征在于，所述波导单元(110)包括三个，每一层所述耦入光栅(112)分别响应不同的波长，其中，所述波导单元(110)通过耦入光栅(112)对特定`波长的光束衍射使得特定波长的光束进入所述耦入光栅(112)对应的所述波导单元(110)，其余波长的光束穿透所述耦入光栅(112)沿直线传播直至入射相邻波导单元(110)的耦入光栅(112)。4.根据权利要求1所述的体全息光波导，其特征在于，所述波导基底(111)沿层叠方向的厚度在0.1
‑
5mm之间，所述耦入光栅(112)的厚度在10
‑
200μm之间,所述耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏一振，丁毅，李瑶，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：