本发明专利技术公开了一种光波导模组及AR显示装置，光波导模组包括：光源结构、光波导结构；所述光波导结构上设置一或多个耦入结构和一或多个耦出结构；光源结构产生的初始光束自耦入结构耦入光波导结构后从耦出结构耦出多个耦出光束；耦出光束的多边形顶点与相邻耦出光束的相邻边之间的距离小于或等于预设阈值；相邻边是指相邻耦出光束的边中与耦出光束的多边形顶点的距离最小的边，该距离为非负数。由于光源结构产生的初始光束为多边形的光束，耦出结构的耦出光束也是多边形的光束。初始光束出瞳拓展时，耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离小于预设阈值，使得多边形的耦出光束形成的交叠和间隙更少，提高了能量分布均匀性。能量分布均匀性。能量分布均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种光波导模组及AR显示装置
[0001]本专利技术涉及光波导
，尤其涉及的是一种光波导模组及AR显示装置。
技术介绍
[0002]在增强现实(Augmented reality，AR)、混合现实(Mixed reality，MR) 领域，相比Bird Bath(BB，半反半透式)、虫眼(离轴反射式)、自由曲面棱镜等显示方案，光波导方案更轻薄、眼盒更大，因此有更广阔的应用前景。在光波导方案中，相比使用部分透反膜的阵列光波导，衍射光波导生产制备工艺难度更低，在实现二维扩瞳(两个维度的出瞳拓展)时不存在栅格状暗条纹，因此更受关注。
[0003]衍射光波导通常设置耦入区、耦出区，也有可能存在一或多个中间分区或称转折区。衍射光波导方案中的耦入区将自由空间光束(由光引擎投影至光波导)转换成在光波导基底中以全反射形式传输的光束，耦出区执行逆过程，将以全反射形式传输的光束部分转换为自由空间光束为人眼所接收。转折区(若存在)将全反射形式传输的光束部分改变传输方向，以新的方向继续全反射形式的传输。当全反射传输的光线部分改变传输方向时，由于另一部分传输方向不变，则完成了一次出瞳拓展。
[0004]现有技术中，如图1和图2所示，光引擎镜头出瞳孔径光阑为圆形，耦入区一般也为圆形，不过在光引擎镜头出瞳孔径光阑呈圆形的设置下，出瞳拓展时光斑间容易出现空隙或交叠，则耦出光线能量分布不均匀，造成人眼观看效果明暗不均匀和/或色彩不均匀。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
[0006]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光波导模组及AR显示装置，旨在解决现有技术中光波导模组的能量分布不均匀的问题。
[0007]本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]一种光波导模组，其中，包括：
[0009]一或多个光源结构，用于产生初始光束，所述初始光束的横截面为多边形，所述多边形的边数大于3；
[0010]光波导结构，位于所述光源结构的出光方向上；
[0011]一或多个耦入结构和一或多个耦出结构，设置于所述光波导结构；
[0012]其中，所述初始光束自所述耦入结构耦入所述光波导结构后从所述耦出结构耦出多个耦出光束；
[0013]所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离小于或等于预设阈值；其中，所述相邻边是指相邻的耦出光束的边中与所述耦出光束的多边形顶点的距离最小的边，该距离为非负数。
[0014]所述的光波导模组，其中，所述多边形满足如下关系：
[0015][0016]其中，π表示圆周率，D
max
表示多边形外接圆的直径，S表示多边形的面积。
[0017]所述的光波导模组，其中，所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离为0，以形成密铺光束；
[0018]所述多边形为矩形或对边平行的六边形；
[0019]所述矩形满足如下关系：
[0020][0021]其中，L表示矩形的长边，W表示矩形的短边。
[0022]所述的光波导模组，其中，所述矩形为正方形；所述对边平行的六边形为正六边形，所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离为0。
[0023]所述的光波导模组，其中，所述多边形为类正方形或类正六边形；
[0024]其中，所述类正方形为正四边形的四个角设置倒角而形成的；
[0025]所述类正六边形为正六边形的六个角设置倒角而形成的，所述倒角为若干个直线段和/或曲线段连接形成的倒角。
[0026]所述的光波导模组，其中，所述光源结构包括：
[0027]图像源结构，用于发出光束；
[0028]投影装置，位于所述图像源结构的出光方向上；
[0029]光阑，位于所述投影装置的投影方向上；
[0030]其中，所述光阑内通光孔形状为多边形。
[0031]所述的光波导模组，其中，所述图像源结构选自LED图像源结构、LCD 图像源结构、DLP图像源结构、LCOS图像源结构、LBS MEMS图像源结构或FSD图像源结构。
[0032]所述的光波导模组，其中，所述光波导结构包括玻璃波导基底、树脂波导基底、塑料波导基底、透明陶瓷波导基底中的至少一种；和/或
[0033]所述耦入结构包括：表面浮雕光栅和/或体布拉格光栅；所述耦出结构包括：表面浮雕光栅和/或体布拉格光栅；其中，所述表面浮雕光栅采用固定折射率材料或梯度折射率材料；所述体布拉格光栅采用液晶材料或卤化银材料；和/或
[0034]所述耦入结构的上方和/或下方设置有膜层；所述膜层包括介质膜和/ 或金属膜，所述膜层位于所述光波导结构与所述耦入结构之间，和/或位于所述耦入结构远离所述光波导结构的一侧；和/或
[0035]所述耦出结构的上方和/或下方设置有膜层；所述膜层包括介质膜和/ 或金属膜，所述膜层位于所述光波导结构与所述耦出结构之间，和/或位于所述耦出结构远离所述光波导结构的一侧。
[0036]所述的光波导模组，其中，所述耦入结构位于所述光波导结构的一侧或两侧；和/或
[0037]所述耦出结构位于所述光波导结构的一侧或两侧；和/或
[0038]所述光波导模组还包括转折结构，设置于所述光波导结构，所述耦入结构耦入的
初始光束经过所述转折结构传输至所述耦出结构，所述转折结构位于所述光波导结构的一侧或两侧；和/或
[0039]所述光波导结构采用单层光波导或多层光波导；其中，当所述光波导结构采用多层光波导时，各层光波导的结构相同或不相同。
[0040]一种AR显示装置，其中，包括：如上述任一项所述的光波导模组。
[0041]有益效果：由于光源结构产生的初始光束为多边形的光束，因此自耦出结构耦出的耦出光束也是多边形的光束；初始光束出瞳拓展形成多个耦出光束时，耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束多边形相邻边之间的距离小于预设阈值，使得多边形的耦出光束形成的交叠和间隙更少，提高了能量分布均匀性。
附图说明
[0042]图1是现有技术中耦出光束交叠的示意图。
[0043]图2是现有技术中耦出光束存在间隙的示意图。
[0044]图3是本专利技术中光阑的第一类结构示意图。
[0045]图4是本专利技术中光阑的第二类结构示意图。
[0046]图5是本专利技术中正方形的耦出光束的示意图。
[0047]图6是本专利技术中平行四边形的耦出光束的示意图。
[0048]图7是本专利技术中梯形的耦出光束的示意图。
[0049]图8是本专利技术中五边形的耦出光束的示意图。
[0050]图9是本专利技术中对边平行的六边形的耦出光束的示意图。
[0051]图10是本专利技术中对边平行的十二边形的耦出光束的第一示意图。
[0052]图11是本专利技术中对边平行的十二边形的耦出光束的第二示意图。
[0053]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光波导模组，其特征在于，包括：一或多个光源结构，用于产生初始光束，所述初始光束的横截面为多边形，所述多边形的边数大于3；光波导结构，位于所述光源结构的出光方向上；一或多个耦入结构和一或多个耦出结构，设置于所述光波导结构；其中，所述初始光束自所述耦入结构耦入所述光波导结构后从所述耦出结构耦出多个耦出光束；所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束相邻边之间的距离小于或等于预设阈值；其中，所述相邻边是指相邻的耦出光束的边中与所述耦出光束的多边形顶点的距离最小的边，该距离为非负数。2.根据权利要求1所述的光波导模组，其特征在于，所述多边形满足如下关系：其中，π表示圆周率，D
max
表示多边形外接圆的直径，S表示多边形的面积。3.根据权利要求1或2所述的光波导模组，其特征在于，所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离为0，以形成密铺光束；所述多边形为矩形或对边平行的六边形；所述矩形满足如下关系：其中，L表示矩形的长边，W表示矩形的短边。4.根据权利要求3所述的光波导模组，其特征在于，所述矩形为正方形；所述对边平行的六边形为正六边形。5.根据权利要求2所述的光波导模组，其特征在于，所述多边形为类正方形或类正六边形，所述耦出光束的多边形顶点与相邻的耦出光束的相邻边之间的距离为0；其中，所述类正方形为正四边形的四个角设置倒角而形成的；所述类正六边形为正六边形的六个角设置倒角而形成的；所述倒角为若干个直线段和/或曲线段连接形成的倒角。6.根据权利要求1所述的光波导模组，其特征在于，所述光源结构包括：图像源结构，用于发出光束；投影装置，位于所述图像源结构的出光方向上；光阑，位于所述投影装置的投影方...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵陈荻，周兴，兰富洋，
申请(专利权)人：珠海莫界科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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