一种波导显示系统及近眼显示设备技术方案

本发明专利技术涉及一种波导显示系统及近眼显示设备，在波导显示系统中，第一耦出光栅处两种来源不同的光线在发生衍射后各有一个级次的衍射光沿着有效成像方向出射，即沿着相同的方向出射，这两路光在人眼中成像时得以重合，所以，本申请所提供的波导显示系统，除了利用了耦入光栅处的1级衍射光，还利用到了耦入光栅处的n级衍射光，这相较于仅利用耦入光栅处的1级衍射光的显示方案，增加了波导显示系统的显示亮度，提升了显示效果。提升了显示效果。提升了显示效果。

【技术实现步骤摘要】
一种波导显示系统及近眼显示设备


[0001]本专利技术涉及，尤其涉及一种波导显示系统及近眼显示设备。

技术介绍

[0002]随着AR(Augmented Reality，增强现实)技术的快速发展，诸如智能眼镜等可穿戴设备得到了越来越多的应用，用户在戴具有AR功能的智能眼镜后，即可体验虚拟场景与现实场景的结合。不过目前的R眼镜普遍存在亮度低，显示效果不佳的问题。
[0003]因此，如何增加AR眼镜的显示亮度，提升AR眼镜的显示效果是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述相关技术的不足，本申请的目的在于提供一种波导显示系统及近眼显示设备，旨在解决现有AR眼镜显示亮度不足的问题。
[0005]本申请提供一种波导显示系统，包括：
[0006]彼此平行且层叠设置的第一波导与第二波导；
[0007]位于第一波导第一端的耦入光栅；
[0008]位于第一波导第二端的第一耦出光栅；以及
[0009]位于第二波导第二端，且与第一耦出光栅相对的第二耦出光栅；
[0010]其中，来自显示光源的初始光被耦入光栅耦入到第一波导中，初始光在耦入光栅处的n级衍射光被第一波导全反射传输至第一耦出光栅，并在第一耦出光栅处发生再次衍射，再次衍射产生的m级衍射光沿着有效成像方向射出第一波导，n＞1，m＞0；初始光在耦入光栅处的1级衍射光经过折射自第一波导进入第二波导，并被第二波导全反射传输至第二耦出光栅，在第二耦出光栅处发生再次衍射，再次衍射产生的1级衍射光穿过第二波导进入第一波导，随后在第一耦出光栅处发生三次衍射，三次衍射的0级衍射光沿着有效成像方向射出第一波导。
[0011]上述波导显示系统中，通过位于第一波导第一端的耦入光栅对来自显示光源的初始光进行衍射，衍射产生的n级衍射光在第一波导中全反射至第一耦出光栅出后再次发生衍射，第一耦出光栅处的m级衍射光沿着有效成像方向射出；另一方面，耦入光栅处衍射产生的1级衍射光因为衍射角小于第一波导的全反射角，所以会通过折射进入第二波导，然后被第二波导全反射至第二耦出光栅后再次发生衍射，第二耦出光栅处的1级衍射光作为有效利用光射向第一耦出光栅，在第一耦出光栅处发生三次衍射，三次衍射的0级衍射光也会沿着有效成像方向射出。所以，第一耦出光栅处两种来源不同的光线在发生衍射后各有一个级次的衍射光沿着有效成像方向出射，即沿着相同的方向出射，这两路光在人眼中成像时得以重合，所以，本申请所提供的波导显示系统，除了利用了耦入光栅处的1级衍射光，还利用到了耦入光栅处的n级衍射光，这相较于仅利用耦入光栅处的1级衍射光的显示方案，增加了波导显示系统的显示亮度，提升了显示效果。
[0012]可选地，n为2。
[0013]上述波导显示系统中，第二波导中传输的是耦入光栅处的2级衍射光，2级衍射光的能量相较于更高级次的衍射光而言更强，所以其在第一耦出光栅处的m级衍射光也会具有较高的能量，能够显著地增加波导显示系统的显示亮度。
[0014]可选地，m为1。
[0015]上述波导显示系统中，第一耦出光栅对第一波导中传输的光进行衍射后沿着有效成像方向射出的是1级衍射光，这样可以使得最终射向人眼成像的光具有较高的能量，进一步提升波导显示系统的显示效果。
[0016]可选地，耦入光栅与第二耦出光栅的光栅常数均为d，第一耦出光栅的光栅常数为d/2。
[0017]可选地，第二波导包括外层与芯层，外层的折射率渐变，初始光在耦入光栅处的1级衍射光进入芯层时的入射角与初始光在耦入光栅处的1级衍射光的衍射角相等。
[0018]可选地，波导显示系统还包括位于显示光源与耦入光栅之间的准直透镜，准直透镜与耦入光栅相对，其被配置为对来自显示光源的光进行准直处理后射向耦入光栅。
[0019]可选地，还包括显示光源，显示光源位于第一波导的第一端，与耦入光栅位置相对。
[0020]可选地，显示光源为基于Micro
‑
LED的微显示器、基于Micro
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OLED的微显示器、基于OLED的微显示器、LCD微显示器中的任意一种。
[0021]基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种近眼显示设备，包括镜架以及两套上述任一项中的波导显示系统，镜架包括：
[0022]彼此连接的两个镜框；以及
[0023]两个镜腿，镜腿与镜框连接；
[0024]其中，一套波导显示系统对应一个镜框，且波导显示系统中的第一波导及第二波导各自有部分区域位于镜框的框内区域中。
[0025]上述近眼显示设备的波导显示系统第一耦出光栅处两种来源不同的光线在发生衍射后各有一个级次的衍射光沿着有效成像方向出射，即沿着相同的方向出射，这两路光在人眼中成像时得以重合，所以，本申请所提供的波导显示系统，除了利用了耦入光栅处的1级衍射光，还利用到了耦入光栅处的n级衍射光，这相较于仅利用耦入光栅处的1级衍射光的显示方案，增加了波导显示系统的显示亮度，提升了显示效果。
[0026]可选地，近眼显示设备中具有两个显示光源，两个显示光源分别设置于两个镜腿中，且一个显示光源与一套波导显示系统中的耦入光栅相对。
[0027]上述近眼显示设备中，两套波导显示系统具有各自的显示光源，且显示光源设置于镜腿中，这样避免了显示光源遮挡镜框内的区域，维护了获取外部环境的视野范围，有利于提升近眼显示设备性能。
附图说明
[0028]图1为相关技术中的一种波导显示系统及其显示原理的示意图；
[0029]图2本专利技术一可选实施例中提供的波导显示系统及其显示原理的示意图；
[0030]图3本专利技术一可选实施例中提供的另一种波导显示系统及其显示原理的示意图；
[0031]图4为本专利技术一可选实施例中提供的近眼显示设备的一种结构示意图；
[0032]图5为本专利技术一可选实施例中提供的近眼显示设备的另一种结构示意图；
[0033]图6本专利技术一可选实施例中提供的一种近眼显示设备及其显示原理的示意图。
[0034]附图标记说明：
[0035]10
‑
波导显示系统；11
‑
耦入光栅；12
‑
波导；13
‑
耦出光栅；20
‑
波导显示系统；200
‑
显示光源；21
‑
耦入光栅；22
‑
第一波导；23
‑
第二波导；24
‑
第一耦出光栅；25
‑
第二耦出光栅；26
‑
准直透镜；30
‑
波导显示系统；4
‑
近眼显示设备；41
‑
镜架；411
‑
镜框；412
‑
镜腿；42
‑
两套波导显示系统；6
‑
近眼显示设备；611
‑
显示光源；612
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导显示系统，其特征在于，包括：彼此平行且层叠设置的第一波导与第二波导；位于所述第一波导第一端的耦入光栅；位于所述第一波导第二端的第一耦出光栅；以及位于所述第二波导第二端，且与所述第一耦出光栅相对的第二耦出光栅；其中，来自显示光源的初始光被所述耦入光栅耦入到所述第一波导中，所述初始光在所述耦入光栅处的n级衍射光被所述第一波导全反射传输至所述第一耦出光栅，并在所述第一耦出光栅处发生再次衍射，再次衍射产生的m级衍射光沿着有效成像方向射出所述第一波导，所述n＞1，所述m＞0；所述初始光在所述耦入光栅处的1级衍射光经过折射自所述第一波导进入所述第二波导，并被所述第二波导全反射传输至所述第二耦出光栅，在所述第二耦出光栅处发生再次衍射，再次衍射产生的1级衍射光穿过所述第二波导进入所述第一波导，随后在所述第一耦出光栅处发生三次衍射，三次衍射的0级衍射光沿着所述有效成像方向射出所述第一波导。2.如权利要求1所述的波导显示系统，其特征在于，所述n为2。3.如权利要求1所述的波导显示系统，其特征在于，所述m为1。4.如权利要求1所述的波导显示系统，其特征在于，所述耦入光栅与所述第二耦出光栅的光栅常数均为d，所述第一耦出光栅的光栅常数为d/2。5.如权利要求1所述的波导显示系统，其特征在于，所述第二波导包括外层与芯层，所述外层的折射率渐变，所述初始光在所述耦入光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋光平，林浩翔，萧俊龙，
申请(专利权)人：重庆康佳光电技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：