波导装置和增强现实设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种波导装置和增强现实设备。波导装置包括：波导基底；耦入元件；膜层结构，耦入元件和膜层结构分别设置在波导基底的两侧表面，且膜层结构在波导基底上的投影覆盖耦入元件在波导基底上的投影，膜层结构沿远离波导基底方向依次包括过渡层、金属层和保护层。本实用新型专利技术解决了现有技术中的波导装置存在波导装置的光能利用率差的问题。存在波导装置的光能利用率差的问题。存在波导装置的光能利用率差的问题。

【技术实现步骤摘要】
波导装置和增强现实设备


[0001]本技术涉及衍射光学
，具体而言，涉及一种波导装置和增强现实设备。

技术介绍

[0002]现如今，虚拟现实、增强现实和混合现实的技术已经广泛被人们所熟知。在增强现实领域，波导装置是比较成熟的设备，波导装置一般采用带有衍射光栅的平板的波导基底，以将微投光机出射的图像传输并放大到人眼，使得佩戴者在看到真实世界的同时观察到微投光机投出叠加在真实世界的虚像。该显示技术通常由微投光机与波导装置组成，微投光机提供单色或者彩色的图像信息，波导装置负责将光机的图像信息扩瞳放大并传输到人眼。
[0003]带有衍射光栅的平板波导基底可以分为浮雕光栅光波导和体光栅光波导。目前体光栅光波导受限于角度和光谱带宽小、大规模量产困难，发展缓慢的问题。浮雕光栅光波导方案由于半导体制版比较成熟和纳米压印技术的快速发展，是目前主流的波导装置的方案。但现有的采用浮雕光栅的波导装置中存在一些问题，例如外部光机发射的光的光能利用率不高和耦入效率差的问题、波导装置衍射效率不够高的问题。这样的问题限制了波导装置的显示效果。
[0004]也就是说，现有技术中的波导装置存在波导装置的光能利用率差的问题。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种波导装置和增强现实设备，以解决现有技术中的波导装置存在波导装置的光能利用率差的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种波导装置，包括：波导基底；耦入元件；膜层结构，耦入元件和膜层结构分别设置在波导基底的两侧表面，且膜层结构在波导基底上的投影覆盖耦入元件在波导基底上的投影，膜层结构沿远离波导基底方向依次包括过渡层、金属层和保护层。
[0007]进一步地，耦入元件为透射式耦入元件。
[0008]进一步地，波导装置还包括转折元件和耦出元件，转折元件和耦出元件分别设置在波导基底的两侧表面，且转折元件在波导基底上的投影与耦出元件在波导基底上的投影对应设置。
[0009]进一步地，转折元件与膜层结构间隔设置在波导基底的一侧表面；或者耦出元件与膜层结构间隔设置在波导基底的一侧表面。
[0010]进一步地，膜层结构还包括材料层，材料层位于金属层与保护层之间。
[0011]进一步地，材料层的折射率小于等于耦入元件的折射率；和/或材料层的材料为Al2O3和SiO2中的一种；和/或材料层的厚度大于等于50nm且小于等于200nm。
[0012]进一步地，过渡层的材料为Al2O3、SiO2和Cr中的一种；和/或过渡层的厚度大于等
于10nm且小于等于50nm；和/或过渡层的折射率小于等于耦入元件的折射率。
[0013]进一步地，金属层的材料为Ag、Al、Pt和Au中的一种；和/或金属层的厚度大于等于100nm且小于等于300nm。
[0014]进一步地，保护层的材料为AF或油漆；和/或保护层的厚度大于等于10nm且小于等于1000nm。
[0015]根据本技术的另一方面，提供了一种增强现实设备，包括：上述的波导装置；光机，光机位于波导装置具有耦入元件的一侧，光机用于向耦入元件发射光。
[0016]应用本技术的技术方案，波导装置包括波导基底、耦入元件和膜层结构，耦入元件和膜层结构分别设置在波导基底的两侧表面，且膜层结构在波导基底上的投影覆盖耦入元件在波导基底上的投影，膜层结构沿远离波导基底方向依次包括过渡层、金属层和保护层。
[0017]本申请的波导装置在实际应用中，耦入元件用于将外部光机发射的光线耦入到波导基底中，耦入进波导基底的大部分光线会按照特定轨迹在波导基底中进行衍射传输，但是会有一小部分光线通过耦入元件后直接由耦入元件背侧的波导基底的表面出射，从而使得该小部分光线不能用于最终的显示，造成光能的损失。本申请通过将耦入元件和膜层结构分别设置在波导基底的两侧表面，且膜层结构在波导基底上的投影覆盖耦入元件在波导基底上的投影，使得膜层结构与耦入元件是相对设置的，使得膜层结构是设置在上述小部分光线的出射路径上的，使得膜层结构能够阻挡在与耦入元件相对的波导基底的表面，从而当该小部分光线通过耦入元件后出射至耦入元件背侧的波导基底的表面时，膜层结构能够将该小部分光线返回波导基底中，并进一步衍射传输以用于最终显示，通过设置膜层结构可将损失的耦入光线重新利用以用于最终显示，以减少光线通过耦入元件进入波导基底后的光能损失，避免了光能的浪费，增加了光能利用率，提高了耦入效率，提升了波导装置的衍射效率。
[0018]另外，膜层结构沿远离波导基底方向依次包括过渡层、金属层和保护层，过渡层用于增加金属层与波导基底的连接强度，以保证连接稳定性；同时能够更好的与波导基底配合，以用于承接逸出的耦入光线，同时可有效消除光线入射波导基底的表面和金属层时所产生的杂散光，保证金属层的使用可靠性；金属层用于承接由波导基底出射的耦入光线并将光线反射回波导基底中，以提升耦入光栅的衍射效率；保护层用于保护过渡层和金属层不被外界环境污染而影响效率，同时能够起到防水和固定的作用，以延长过渡层和金属层的使用寿命，保证使用效果。通过将膜层结构的设置在耦入元件对面的波导基底的表面上，保证了膜层结构位置设置的合理性，不影响用户使用佩戴的舒适体验，同时通过合理设计膜层结构的层系，确保了膜层结构的结构稳定性和性能稳定性，保证波导装置可长时间保持高性能的使用效果。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了本技术的一个可选实施例的波导装置的结构示意图。
[0021]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0022]10、波导基底；20、膜层结构；21、过渡层；22、金属层；23、材料层；24、保护层；30、耦入元件；40、转折元件；50、耦出元件；60、人眼。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0024]需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本技术。
[0026]为了解决现有技术中的波导装置存在波导装置的光能利用率差的问题，本技术提供了一种波导装置和增强现实设备。
[0027]如图1所示，波导装置包括波导基底10、耦入元件30和膜层结构20，耦入元件30和膜层结构20分别设置在波导基底10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导装置，其特征在于，包括：波导基底(10)；耦入元件(30)；膜层结构(20)，所述耦入元件(30)和所述膜层结构(20)分别设置在所述波导基底(10)的两侧表面，且所述膜层结构(20)在所述波导基底(10)上的投影覆盖所述耦入元件(30)在所述波导基底(10)上的投影，所述膜层结构(20)沿远离所述波导基底(10)方向依次包括过渡层(21)、金属层(22)和保护层(24)。2.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，所述耦入元件(30)为透射式耦入元件(30)。3.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，所述波导装置还包括转折元件(40)和耦出元件(50)，所述转折元件(40)和所述耦出元件(50)分别设置在所述波导基底(10)的两侧表面，且所述转折元件(40)在所述波导基底(10)上的投影与所述耦出元件(50)在所述波导基底(10)上的投影对应设置。4.根据权利要求3所述的波导装置，其特征在于，所述转折元件(40)与所述膜层结构(20)间隔设置在所述波导基底(10)的一侧表面；或者所述耦出元件(50)与所述膜层结构(20)间隔设置在所述波导基底(10)的一侧表面。5.根据权利要求1所述的波导装置，其特征在于，所述膜层结构(20)还包括材料层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊羚鹤，高一峰，尹正坤，杨神武，张晴雯，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：舜宇奥来半导体光电上海有限公司，
类型：新型
国别省市：