一种显示模组及AR设备制造技术

本申请公开了一种显示模组及AR设备，涉及光学显示技术领域，本申请的显示模组，包括激光束扫描光源以及光波导，光波导包括耦入面，以及平行相对的第一耦出面和第二耦出面，激光束扫描光源出射的激光束由耦入面耦入光波导，光波导的第一耦出面和第二耦出面分别设置有衍射光学元件以分别形成光波导的耦出区域，在光波导内全反射的激光束经衍射光学元件的衍射由耦出区域耦出光波导，分别由耦出区域耦出的激光束在预设观察位置形成显示图像。本申请提供的显示模组及AR设备，能够在实现较大的视场角的情况下，无需使用大尺寸的光学元件。无需使用大尺寸的光学元件。无需使用大尺寸的光学元件。

【技术实现步骤摘要】
一种显示模组及AR设备


[0001]本申请涉及光学显示
，具体而言，涉及一种显示模组及AR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。
[0003]激光光束扫描（Laser Beam Scanning,LBS）、以其亮度高，体积小，可量产的优点备受从业者的关注。但是，LBS出瞳直径较小，成像的eyebox相应较小，为了实现扩瞳，LBS需要配合大尺寸小焦距的光学衍射元件为系统提供较大的eyebox和视场角（Field of View，FOV），但是此类型光学衍射元件的尺寸较大，佩戴不舒适，而且较大的光学衍射元件制备难度较高。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种显示模组及AR设备，能够无需使用大尺寸的光学元件，实现较大的视场角和eyebox。
[0005]本申请的实施例一方面提供了一种显示模组，包括激光束扫描光源以及光波导，光波导包括耦入面，以及平行相对的第一耦出面和第二耦出面，激光束扫描光源出射的激光束由耦入面耦入光波导，光波导的第一耦出面和第二耦出面分别设置有衍射光学元件以分别形成光波导的耦出区域，在光波导内全反射的激光束经衍射光学元件的衍射由耦出区域耦出光波导，分别由耦出区域耦出的激光束在预设观察位置形成显示图像。
[0006]作为一种可实施的方式，预设观察位置位于第二耦出面外，衍射光学元件沿激光束在光波导内的全反射光路在第一耦出面和第二耦出面上交替设置，设置在第一耦出面的衍射光学元件为反射式光学元件，设置在第二耦出面的衍射光学元件为透射式光学元件。
[0007]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件均全覆盖激光束投射在第一耦出面或第二耦出面上的光斑范围，激光束经过衍射光学元件衍射出的正一级衍射光由耦出区域耦出，在预设观察位置处形成显示图像，零级衍射光继续在光波导内全反射。
[0008]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件覆盖部分激光束投射在第一耦出面或第二耦出面上的光斑范围，照射至衍射光学元件处的激光束经过衍射光学元件衍射由对应的耦出区域耦出，其余未被衍射光学元件衍射的激光束继续在光波导内全反射，其中，每个衍射光学元件覆盖激光束的部分相互错开，经过耦出区域耦出的激光束在预设观察位置拼接形成显示图像。
[0009]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件覆盖激光束投射的光斑范围的比例相同，使得沿激光束在光波导内的全反射光路，衍射光学元件的尺寸逐渐增大，相邻两个衍射光学元件之间的间隔逐渐增大。
[0010]作为一种可实施的方式，显示模组还包括准直光学元件，准直光学元件设置于激光束扫描光源的出光侧，用于对激光束扫描光源出射的光束进行准直形成平行光，平行光
由耦入面耦入光波导。
[0011]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件全覆盖平行光投射在第一耦出面或第二耦出面上的光斑范围，平行光经过衍射光学元件衍射出的正一级衍射光由耦出区域耦出，在预设观察位置处形成显示图像，零级衍射光继续在光波导内全反射。
[0012]作为一种可实施的方式，第一耦出面上设置至少一个反射式光学元件，第二耦出面上设置至少两个透射式光学元件，相邻两个透射式光学元件之间的距离大于等于两个透射式光学元件之间的反射式光学元件的尺寸。
[0013]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件覆盖部分平行光投射在第一耦出面或第二耦出面上的光斑范围，照射至衍射光学元件处的平行光经过衍射光学元件衍射由对应的耦出区域耦出，其余未被衍射光学元件衍射的平行光继续在光波导内全反射，其中，每个衍射光学元件覆盖平行光的部分相互错开，经过耦出区域耦出的平行光在预设观察位置拼接形成显示图像。
[0014]作为一种可实施的方式，每个衍射光学元件的尺寸相等。
[0015]作为一种可实施的方式，耦入面包括斜面或者光栅面，其中斜面包括以下情况中的一种：设置于第一耦出面和第二耦出面之间的斜面，斜面与第一耦出面呈第一预设夹角；显示模组还包括设置于第一耦出面上的耦入棱镜，耦入棱镜包括斜面，斜面与第一耦出面呈第二预设夹角。
[0016]作为一种可实施的方式，衍射光学元件为体全息光栅。
[0017]本申请的实施例另一方面提供了一种AR设备，包括上述显示模组。
[0018]本申请实施例的有益效果包括：本申请提供的显示模组，包括激光束扫描光源以及光波导，光波导包括耦入面，以及平行相对的第一耦出面和第二耦出面，激光束扫描光源出射的激光束由耦入面耦入光波导，光波导的第一耦出面和第二耦出面分别设置有衍射光学元件以分别形成光波导的耦出区域，在光波导内全反射的激光束经衍射光学元件的衍射由耦出区域耦出光波导，分别由耦出区域耦出的激光束在预设观察位置形成显示图像。本申请采用多个衍射光学元件对激光束进行耦出，在衍射光学元件尺寸较小的情况下也能够实现激光束的耦出，不需要较大的光学元件；因此，本申请提供的显示模组及AR设备，无需使用大尺寸的光学元件，实现较大的视场角和eyebox。
附图说明
[0019]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。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图之一；图2为本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图之二；图3为本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图之三；图4为本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图之四；图5为本申请实施例提供的一种显示组件的结构示意图之五；
图6为本申请实施例提供的人眼成像的原理图。
[0021]图标：10
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显示模组；11
‑
激光束扫描光源；12
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光波导；13
‑
耦入面；14
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第一耦出面；15
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第二耦出面；16
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衍射光学元件；17
‑
准直光学元件。
具体实施方式
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种显示模组，其特征在于，包括激光束扫描光源（11）以及光波导（12），所述光波导（12）包括耦入面（13），以及平行相对的第一耦出面（14）和第二耦出面（15），所述激光束扫描光源（11）出射的激光束由所述耦入面（13）耦入所述光波导（12），所述光波导（12）的第一耦出面（14）和第二耦出面（15）分别设置有衍射光学元件（16）以分别形成所述光波导（12）的耦出区域，在所述光波导（12）内全反射的激光束经所述衍射光学元件（16）的衍射由所述耦出区域耦出所述光波导（12），分别由所述耦出区域耦出的所述激光束在预设观察位置形成显示图像。2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述预设观察位置位于所述第二耦出面（15）外，所述衍射光学元件（16）沿所述激光束在所述光波导（12）内的全反射光路在所述第一耦出面（14）和所述第二耦出面（15）上交替设置，设置在所述第一耦出面（14）的所述衍射光学元件（16）为反射式光学元件，设置在所述第二耦出面（15）的所述衍射光学元件（16）为透射式光学元件。3.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，每个所述衍射光学元件（16）均全覆盖所述激光束投射在所述第一耦出面（14）或所述第二耦出面（15）上的光斑范围，激光束经过所述衍射光学元件（16）衍射出的正一级衍射光由所述耦出区域耦出，在预设观察位置处形成显示图像，零级衍射光继续在所述光波导（12）内全反射。4.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，每个所述衍射光学元件（16）覆盖部分所述激光束投射在所述第一耦出面（14）或所述第二耦出面（15）上的光斑范围，照射至所述衍射光学元件（16）处的激光束经过所述衍射光学元件（16）衍射由对应的耦出区域耦出，其余未被所述衍射光学元件（16）衍射的激光束继续在所述光波导（12）内全反射，其中，每个所述衍射光学元件（16）覆盖所述激光束的部分相互错开，经过所述耦出区域耦出的激光束在所述预设观察位置拼接形...

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