衍射光学结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种衍射光学结构。衍射光学结构包括：光波导片，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件，耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。本实用新型专利技术解决了现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
衍射光学结构


[0001]本技术涉及衍射光学
，具体而言，涉及一种衍射光学结构。

技术介绍

[0002]目前，车载抬头显示设备和AR头戴式设备已经成为当下科研的热点，相关的设备已慢慢进入人们的生活中。衍射光学结构目前作为主流的车载抬头显示设备和AR头戴式设备中的设计方案由于其体积小的优点被广泛关注，但是现有技术中的衍射光学结构也存在一些固有缺陷，包括衍射效率不够高、耦出的光存在角度均匀性差和眼盒均匀性差等问题，这些问题严重制约了衍射光学结构产品走向大众消费。
[0003]也就是说，现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种衍射光学结构，以解决现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供了一种衍射光学结构，包括：光波导片，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件，耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。
[0006]进一步地，同一个衍射元件中，至少在两个彼此呈角度设置的方向上均排列有多个子区域；和/或同一个衍射元件中，所有子区域在第一表面上的投影呈拼接状设置。
[0007]进一步地，同一个衍射元件中的多个子区域在光波导片上的投影呈阵列设置。
[0008]进一步地，同一个衍射元件的多个子区域的周期相同；和/或同一个衍射元件的不同子区域的光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度中的至少一项不同。
[0009]进一步地，同一个衍射元件中位于光波导片的不同表面的子区域的折射率不同；和/或同一个衍射元件中位于光波导片的不同表面的子区域之间存在折射率差，折射率差大于等于0.05且小于等于1.5。
[0010]进一步地，同一个衍射元件中位于光波导片的同一表面的子区域为相邻或不相邻的。
[0011]进一步地，同一个衍射元件中多个子区域在光波导片上的投影中的相邻两个子区域之间存在重叠区域和/或空白区域。
[0012]进一步地，波浪状结构或锯齿状结构由多个顺次连接的面段组成，多个面段中的相邻两个面段呈角度设置，多个面段均为直面段；或者多个面段均为曲面段；或者多个面段包括直面段和曲面段的组合。
[0013]进一步地，仅转折衍射元件或仅耦出衍射元件被分为多个子区域，不同子区域的高度和占空比中的至少一项不同；和/或多个子区域中位于第一表面和第二表面中的一个面上的子区域的个数大于位于第一表面和第二表面中的另一个面上的子区域的个数。
[0014]进一步地，转折衍射元件和耦出衍射元件均被分为多个子区域，转折衍射元件和耦出衍射元件中的子区域的波浪状结构均由多个曲面段组成。
[0015]应用本技术的技术方案，衍射光学结构包括光波导片、耦入衍射元件、转折衍射元件和耦出衍射元件，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。
[0016]耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中并朝向转折衍射元件的方向传输，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并朝向耦出衍射元件的方向进行扩瞳传输，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件扩瞳的光并耦出至人眼进行显示。转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面，也就是说多个子区域中至少一个子区域位于第一表面上，至少另一个子区域位于第二表面上，通过将转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个进行分区域设置，使得多个子区域能够对不同视场角的光进行调制，以平衡不同视场角和相同视场角的光效率，进而能够实现光在光波导片内传输过程中，不同视场角以及相同视场角的光到达眼盒内不同位置时，光效率尽可能相等，以使得用户的眼睛处于眼盒内的不同位置时观察到的图像明暗差异较小，有利于提高视场角均匀性和眼盒均匀性；同时通过设置多个子区域，可分别对应光波导片内不同视场角范围的光进行调制并传输，以增加光波导片中光的利用率，进而有效提高衍射光学结构的整体衍射效率和整体衍射均匀性。
[0017]具体的，采用将转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个分成多个子区域的方式，有利于提升设计自由度，实际应用时可根据具体需求设置同一个衍射元件中不同子区域的结构参数，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，这样设置有利于投影上的相邻两个子区域之间的拼接，在保证加工成本可控情况下，实现显示效果最优。
附图说明
[0018]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：
[0019]图1示出了现有技术中的衍射光学结构的结构示意图；
[0020]图2示出了本技术的实施例一的衍射光学结构的示意图；
[0021]图3示出了图2中的光波导片的第一表面和第二表面的示意图；
[0022]图4示出了本技术的实施例二的衍射光学结构的示意图；
[0023]图5示出了图4中的光波导片的第一表面和第二表面的示意图；
[0024]图6示出了本技术的实施例一的子区域的光栅形貌分布情况；
[0025]图7示出了本技术的实施例二的子区域的光栅形貌分布情况。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]11、耦入光栅；12、转折光栅；13、耦出光栅；20、光波导片；21、第一表面；22、第二表面；30、耦入衍射元件；40、转折衍射元件；50、耦出衍射元件；61、第一子区域；62、第二子区域；63、第三子区域；64、第四子区域；65、第五子区域；66、第六子区域；67、第七子区域；68、第八子区域；69、第九子区域；70、第十子区域。
具体实施方式
[0028]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。
[0029]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。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衍射光学结构，其特征在于，包括：光波导片(20)，所述光波导片(20)具有相对设置的第一表面(21)和第二表面(22)；耦入衍射元件(30)，所述耦入衍射元件(30)用于将外部图像源发射的光耦入所述光波导片(20)中；转折衍射元件(40)，所述转折衍射元件(40)用于接收所述耦入衍射元件(30)的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件(50)，所述耦出衍射元件(50)用于接收所述转折衍射元件(40)的光并进行耦出；其中，所述转折衍射元件(40)和所述耦出衍射元件(50)中的至少一个被分为多个子区域，多个所述子区域中相邻两个所述子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个所述子区域中部分所述子区域位于所述光波导片(20)的不同表面。2.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中，至少在两个彼此呈角度设置的方向上均排列有多个所述子区域；和/或同一个衍射元件中，所有所述子区域在所述第一表面(21)上的投影呈拼接状设置。3.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中的多个所述子区域在所述光波导片(20)上的投影呈阵列设置。4.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件的多个所述子区域的周期相同；和/或同一个衍射元件的不同所述子区域的光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度中的至少一项不同。5.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中位于所述光波导片(20)的不同表面的所述子区域的折射...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹正坤，高一峰，熊羚鹤，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：