一种光波导器件和AR设备制造技术

本发明专利技术涉及光学设备技术领域，具体公开了一种光波导器件以及AR设备，该光波导器件包括：透光基板；设置在透光基板上的耦入光栅和耦出光栅；耦入光栅至少包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；第一耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第一角度区间的部分光线进行衍射耦入至透光基板；第二耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第二角度区间的部分光线进行衍射耦入至透光基板。本申请在透光基板上至少设置有第一耦入光栅和第二耦入光栅，分别用于对投影光线中不同入射角范围内的投影光线进行衍射耦入，由此保证每个耦入光栅分别可对其衍射耦入的投影光线保持较高的衍射效率，扩大投影光线的视场角，提升投影画面显示效果。提升投影画面显示效果。提升投影画面显示效果。

【技术实现步骤摘要】
一种光波导器件和AR设备
[0001]

[0002]本专利技术涉及光学器件领域，特别是涉及一种光波导器件和一种AR设备。

技术介绍

[0003]近年来AR领域由于广泛的应用前景和可见的技术突破得到了人们广泛的关注。AR技术能够将虚拟图像投影在真实场景中，从而在不影响使用者观察周围环境的前提下感知投影图像，浏览和处理虚拟信息。增强现实技术的实现依赖近眼投影显示设备，其中AR眼镜成为该领域最具突破性的明星产品。
[0004]光波导器件是AR设备中重要的投影显示部件。光波导器件的主体结构是具有一定厚度的透光基底，其对投影光线的传输以及显示主要是使用了衍射光波导技术，当投影光线经过衍射耦入光波导器件的透光基底内之后，即可在透光基底内全反射传输，并在该透光基底的耦出显示区域再次发生衍射而输出入射至人眼。
[0005]但目前市场上常规的光波导器件中投影到透光基底的耦入区域的投影光线，能够高效率的耦入到透光基底的部分有限，这在一定程度上影响该光波导器件最终形成的投影画面的显示效果，也影响采用该光波导器件的AR设备的观看体验。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种光波导器件以及一种AR设备，在一定程度上提升光波导器件输出的投影画面的显示效果。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种光波导器件，包括：透光基板；设置在所述透光基板上，用于将投影光线耦入到所述透光基板内，并在所述透光基板内全反射传输的耦入光栅；设置在所述透光基板上，用于将在所述透光基板内全反射的投影光线耦出的耦出光栅；其中，所述耦入光栅至少包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；所述第一耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第一角度区间的部分光线进行衍射耦入至所述透光基板；所述第二耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第二角度区间的部分光线进行衍射耦入至所述透光基板。
[0008]可选地，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅堆叠设置在所述透光基板的表面；或者，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅并排设置在所述透光基板的表面；或者，所述耦入光栅为所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅共同形成的复合光栅。
[0009]可选地，所述耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅；所述第一耦出光栅用于耦出经所述第一耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线；所述第二耦出光栅用于耦出经所述第二耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线。
[0010]可选地，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅至少部分表面贴合堆叠设置，且所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅相互贴合的表面面积占所述第一耦出光栅或所述第二耦出光栅的面积的比例不小于设定比例。
[0011]可选地，还包括设置在所述透光基板上的扩瞳光栅，用于对经过所述耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线进行扩瞳后入射至所述耦出光栅和所述透光基板之间的界面，以便所述投影光线通过所述耦出光栅耦出。
[0012]可选地，所述扩瞳光栅至少包括第一扩瞳光栅和第二扩瞳光栅；其中，所述第一扩瞳光栅用于对经所述第一耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线进行扩瞳；所述第二扩瞳光栅用于对经所述第二耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线进行扩瞳。
[0013]可选地，所述第一扩瞳光栅和所述第二扩瞳光栅设置在所述透光基板上不同位置，以使经所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅耦入的两部分投影光线，分别在所述透光基板上向不同方向扩瞳；其中，经所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅分别进行衍射的两部分投影光线耦入衍射到所述透光基板的角度范围区间至少部分重合。
[0014]可选地，所述第一扩瞳光栅和所述第二扩瞳光栅的扩瞳方向相互垂直。
[0015]可选地，还包括设置在所述透光基板上不同位置的第一转向光栅和第二转向光栅；其中，经所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅耦入的两部分投影光线分别在所述透光基板内不同方向全反射传输；且经所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅分别进行衍射的两部分投影光线耦入衍射到所述透光基板的角度范围区间至少部分重合；所述第一转向光栅和所述第二转向光栅分别用于将经所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅耦入的两部分投影光线分别进行衍射，以便两部分所述投影光线以不同方向入射至所述耦出光栅。
[0016]一种AR设备，包括如上任一项所述的光波导器件。
[0017]本专利技术所提供的一种光波导器件和一种AR设备，该光波导器件包括：透光基板；设置在透光基板上，用于将投影光线耦入到透光基板内，并在透光基板内全反射传输的耦入光栅；设置在透光基板上，用于将在透光基板内全反射的投影光线耦出的耦出光栅；其中，耦入光栅至少包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；第一耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第一角度区间的部分光线进行衍射耦入至透光基板；第二耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第二角度区间的部分光线进行衍射耦入至透光基板。
[0018]本申请中的光波导器件的透光基板上至少设置有第一耦入光栅和第二耦入光栅，其中每一个耦入光栅分别用于对投影光线中不同入射角范围内的投影光线进行衍射耦入，由此保证每个耦入光栅分别可对其衍射耦入的投影光线保持较高的衍射效率，既能够在一定程度上实现投影光线的视场角，又保证了投影光线每个角度范围的光线均能够高效率耦入到透光基板内，避免因为部分投影光线衍射效率低而导致投影画面显示效果不佳的问题。
附图说明
[0019]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。
[0020]图1为本申请实施例提供的光波导器件的结构示意图；图2为本申请实施例提供的光波导器件的另一结构示意图。
具体实施方式
[0021]在常规的光波导器件中，一般会在透光基板的耦入区域设置一个耦入光栅，而耦入光栅对投影光线高效率衍射的最佳入射角度是存在一定的角度范围限制的；同时投射到透光基板上耦入区域的投影光线也存在一定的扩散角；若要使得投影光线的扩散角完全在耦入光栅的最佳入射角度的角度范围区间内，会使得投影光线最终输出形成的投影画面视场角过小，也就使得基于该光波导器件形成的AR设备的眼盒过小，不利于用户观看；若要使得投影光线的入射角区间大于且包含耦入光栅的最佳入射角度的角度范围区间，也就必然导致投影光线中部分投影光线的衍射效率相对更低，最终导致投影光线输出的投影画面明暗度不均匀的问题，进而影响投影画面的显示效果。
[0022]为此，本申请中将光波导器件的耦入区域设置两个不同的耦入光栅，每个耦入光栅分别用于衍射不同角度范围入射投影光线进行高效率衍射，并可以在一定程度上扩大投影光线的视场角，提升投影光线的显示效果。
[0023]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】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括：透光基板；设置在所述透光基板上，用于将投影光线耦入到所述透光基板内，并在所述透光基板内全反射传输的耦入光栅；设置在所述透光基板上，用于将在所述透光基板内全反射的投影光线耦出的耦出光栅；其中，所述耦入光栅至少包括第一耦入光栅和第二耦入光栅；所述第一耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第一角度区间的部分光线进行衍射耦入至所述透光基板；所述第二耦入光栅用于对投影光线中入射角度为第二角度区间的部分光线进行衍射耦入至所述透光基板。2.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅堆叠设置在所述透光基板的表面；或者，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅并排设置在所述透光基板的表面；或者，所述耦入光栅为所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅共同形成的复合光栅。3.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅；所述第一耦出光栅用于耦出经所述第一耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线；所述第二耦出光栅用于耦出经所述第二耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线。4.如权利要求3所述的光波导器件，其特征在于，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅至少部分表面贴合堆叠设置，且所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅相互贴合的表面面积占所述第一耦出光栅或所述第二耦出光栅的面积的比例不小于设定比例。5.如权利要求1至4任一项所述的光波导器件，其特征在于，还包括设置在所述透光基板上的扩瞳光栅，用于对经过所述耦入光栅耦入到所述透光基板内的投影光线进行扩瞳后入射至所述耦出光栅和...

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