波导组件和头戴式显示设备制造技术

本申请公开了一种波导组件和头戴式显示设备，用于头戴式显示设备，具体实现方案为包括：显示光机，用于输出准直图像的准直光束，且准直光束的对角线视场角小于或等于70度；耦入光栅，用于将准直光束耦合到波导基底中；波导基底的表面成型有耦入端和耦出端，用于通过耦入端从耦入光栅接收准直光束，并对准直光束以及耦出光栅得到的衍射光束进行全反射传播；耦出光栅用于从耦出端接收准直光束，并对准直光束进行衍射得到衍射光束，以实现对准直图像的扩瞳处理，其中，耦出光栅为光栅矢量角为65.5度的二维光栅。度的二维光栅。度的二维光栅。

【技术实现步骤摘要】
波导组件和头戴式显示设备


[0001]本公开涉及显示
，尤其涉及一种波导组件和头戴式显示设备。

技术介绍

[0002]随着AR/VR技术的普及，头戴式显示设备(例如智能眼镜或AR眼镜)的应用也越来越广泛。
[0003]光波导因其轻薄及外界光线的高穿透特性而作为光学组件应用于头戴显示设备中。在光波导组件中，显示光机可以产生准直图像的光束，然后通过耦入光栅、波导基底和耦出光栅对光束进行传输和衍射，以实现准直图像的传输和扩瞳，最终将扩瞳后的图像呈现给用户。

技术实现思路

[0004]本公开的实施例提供了一种波导组件，用于头戴式显示设备，包括：显示光机，用于输出准直图像的光束(称为：准直光束)，且准直光束的对角线视场角不大于70度；耦入光栅，用于将准直光束耦合到波导基底中；波导基底的表面成型有耦入端和耦出端，用于通过耦入端从耦入光栅接收准直光束，并对准直光束以及耦出光栅得到的衍射光束进行全反射传播；耦出光栅用于从耦出端接收准直光束，并对准直光束进行衍射得到衍射光束，以实现对准直图像的扩瞳处理，其中，耦出光栅为光栅矢量角为65.5度的二维光栅。
[0005]本公开的实施例还提供了一种头戴式显示设备，包括上述实施例中的波导组件。
[0006]下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0007]通过结合附图对本公开实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0008]图1是本公开一示例性实施例提供的波导组件的总体结构示意图；
[0009]图2是本公开一示例性实施例提供的准直光束在波导基底的传输原理示意图；
[0010]图3是本公开一示例性实施例提供的波导组件的耦出光栅所构成的最小菱形单元的示意图；
[0011]图4是本公开一示例性实施例提供的波导组件处于工作状态时的结构示意图。
[0012]附图标记：
[0013]100
‑
显示光机；110
‑
耦入光栅；120
‑
波导基底；130
‑
耦出光栅；140
‑
准直光束；141
‑
第一子区域；142
‑
第二子区域；
[0014]310
‑
第一端点；320
‑
第二端点；330
‑
第三端点；340
‑
第四端点；350
‑
线段。
具体实施方式
[0015]下面，将参考附图详细地描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
[0016]应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
[0017]本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
[0018]还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
[0019]还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
[0020]另外，本公开中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0021]还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
[0022]同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0023]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
[0024]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0025]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，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0026]申请概述
[0027]在头戴式显示设备中，波导组件对显示光机输出的准直图像的光束进行传播和扩瞳处理时，光线(包括显示光机输出的准直图像的光束和/或经耦出光栅衍射得到的衍射光线)在波导基底中是通过全反射传播的，当图像经准直后的光束的对角线视场角超出波导基底的传播范围时，部分光线会泄露出波导基底，导致画面缺失。
[0028]在实现本公开的过程中，专利技术人发现，为了提高波导基底的传播能力，使其可以传播更大视场角的图像，往往是通过提高波导基底的材料折射率来实现的，这就导致波导组件以及头戴式显示设备的材料成本急剧增加，因此，如何兼顾波导组件的性能与成本，是一个值得关注的问题。
[0029]请参考图1，其示出了本公开的波导组件的一些实施例的结构示意图。在如图1所示的实施例中，波导组件用于头戴式显示设备。该波导组件包括：显示光机100，用于输出准直图像的准直光束140，且准直光束的对角线视场角小于或等于70度；耦入光栅110，用于将准直光束140耦合到波导基底120中；波导基底120的表面成型有耦入端和耦出端，用于通过
耦入端从耦入光栅接收准直光束140，并对准直光束140以及耦出光栅130得到的衍射光束进行全反射传播；耦出光栅130用于从耦出端接收准直光束140，并对准直光束140进行衍射得到衍射光束(图中未示出)，以实现对准直图像的扩瞳处理，其中，耦出光栅130为光栅矢量角α为65.5度的二维光栅。
[0030]显示光机输出的准直图像可以为16：9的图像。上述耦出光栅的二维光栅的圆柱之间的间隔可以为0.4微米。
[0031]可以理解的是，光栅矢量角α是计算得到的理想数值，在实际的生产加工过程中，会存在难以避免的误差，因此，只要光栅矢量角α在预设的误差范围内，均处于本申请的保护范围内，作为示例，误差范围可以是65.5
°±
0.1
°
、65.5
°±
0.2
°
或65.5
°±
0.3
°
。
[0032]在上述实施例中，头戴式显示设备向佩戴者呈现的显示图像经显示光机100中的光学系统准直后，可以具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导组件，用于头戴式显示设备，其特征在于，包括：显示光机，用于输出准直图像的准直光束，所述准直光束的对角线视场角小于或等于70度；耦入光栅，用于将所述准直光束耦合到波导基底中；所述波导基底的表面成型有耦入端和耦出端，用于通过耦入端从所述耦入光栅接收所述准直光束，并对所述准直光束以及耦出光栅得到的衍射光束进行全反射传播；所述耦出光栅用于从所述耦出端接收所述准直光束，并对所述准直光束进行衍射得到衍射光束，以实现对所述准直图像的扩瞳处理，其中，所述耦出光栅为光栅矢量角为65.5度的二维光栅。2.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述耦出光栅包括两个走向的光栅，所述两个走向的光栅形成最小菱形单元中，所述最小菱形单元的第一对角线与所述最小菱形单元的边形成的等腰三角形的底角角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：房涛，肖冰，
申请(专利权)人：优奈柯恩北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：