【技术实现步骤摘要】
本申请总的涉及光学，更具体地涉及一种光波导装置和显示设备。
技术介绍
1、光波导装置具有轻薄、易复制，加工良率高等优点，相对于阵列光波导的加工良率低和全息波导的量产困难，表面浮雕的光波导装置是比较理想的消费电子波导眼镜解决方案。光波导装置中，不管是一维转折式扩瞳光波导装置、蝴蝶式扩瞳光波导装置、二维扩瞳光波导装置，耦入光栅作为将整个发光装置引入波导的源，其耦入效率对于整个波导的整体效率起到至关重要的作用。
2、但是由于需要适配发光装置口径等原因，耦入区域的尺寸一般也较大，又由于目前普遍又有轻薄的需求，镜片厚度较薄，耦入+1级会多次打到耦入光栅上和耦入光栅另一面的基底上，由于密集视场的反射次数多，其耦入效率通常会低于稀疏视场。并且，在透射式耦入光栅的另一面，耦入零级和耦入+1级之间会呈现出分开的区域，这部分耦入零级光线也属于密集视场的一部分，但零级光线会沿远离耦出光栅的方向传播，能量出现了大量浪费。综合起来，出现密集视场偏暗的可能性很高。
3、因此，有必要对光波导装置和显示设备进行改进，以解决至少一个技术问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。具体地，本申请的第一方面提供一种光波导装置，所述光波导装置包括：
2、波导基板，所述波导基板具有相反的第一表面和第二表面，所述第一表面具有耦入区域，所述第二表面具有反射区域，所述波导基板还具有耦出区域；
3、耦入光栅，所述耦入光栅设置于所述波导基板的所述第一表面的所述
4、耦出光栅，所述耦出光栅设置于所述波导基板的所述耦出区域，所述耦出光栅用于将传播到所述耦出光栅中的光的至少一部分通过衍射耦合出所述波导基板；
5、反射光栅，所述反射光栅设置于所述第二表面的所述反射区域，所述反射光栅用于使得部分所述零级衍射光通过衍射形成正一级反射光，并使得所述正一级反射光在所述波导基板内通过全反射传播至所述耦出光栅；
6、其中，所述反射区域在所述第一表面的投影与所述耦入区域至少部分重合，并且重合部分的面积占据所述耦入区域面积的比率小于或等于40%。
7、根据本申请的光波导装置，利用反射光栅将零级衍射光的能量进行了利用，提高了密集视场的耦入效率，进而提高了密集视场的耦出亮度，改善了整体视场的均匀性。
8、可选地，可选地，所述重合部分占据所述耦入区域面积的比率小于或等于20%。
9、所述正一级反射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角与所述正一级衍射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角相等。
10、可选地，所述反射光栅在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内。
11、可选地，所述反射光栅包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内，所述第二部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围之外，并且所述第二部分沿第一方向的长度小于或等于所述第一部分沿所述第一方向的长度的2倍。
12、可选地，所述正一级衍射光首次投射于所述第二表面的光斑具有第二轮廓，所述第二轮廓位于所述反射区域内的面积小于或等于所述第二轮廓面积的20%。
13、可选地，所述第二轮廓位于所述反射区域之外。
14、可选地，所述第一轮廓与所述第二轮廓部分交叠以使得所述第一轮廓包括非交叠区域和交叠区域，其中所述非交叠区域位于所述反射区域内。
15、可选地，所述第一轮廓和所述第二轮廓是直径为d的圆形或者是短轴为d的椭圆形，所述波导基板的厚度为l；
16、其中，当0.5mm<l≤0.75mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓的面积的占比小于或等于80%。
17、可选地，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（d/2）×0.8。
18、可选地，当0.75mm<l≤1.0mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于75%。
19、可选地，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（d/2）×0.72。
20、可选地，当1.0mm<l≤1.5mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于70%。
21、可选地，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（d/2）×0.65。
22、可选地，当1.5mm<l≤2.0mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于65%。
23、可选地，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（d/2）×0.5。
24、可选地，所述波导基板具有第一折射率n1，所述耦入光栅具有第二折射率n2，其中0≤n2-n1≤0.4。
25、可选地，0≤n2-n1≤0.2。
26、可选地，所述耦入区域的面积小于或等于144mm2；并且/或者
27、所述耦入区域的形状为圆形、椭圆形、正方形或长方形。
28、可选地，所述耦入区域的面积小于或等于64mm2。
29、可选地，所述耦入光栅与所述反射光栅的周期相同；并且/或者
30、所述耦入光栅与所述反射光栅的占空比不同。
31、可选地，所述反射光栅对所述正一级衍射光的耦合效率大于所述耦入光栅对所述输入光的耦合效率。
32、本申请的第二方面提供一种显示设备，所述显示设备包括：
33、上述第一方面所述的光波导装置；以及
34、发光装置，所述发光装置用于向所述光波导装置的耦入光栅发出具有预定视场角范围内的输入光。
35、可选地，所述预定视场角范围内沿第一方向的值为v，所述预定视场角范围内沿第二方向的值为h，所述第二方向与所述第一方向正交，所述第一方向与所述第二方向相交形成的平面与所述第一表面大致平行；
36、所述发光装置的光轴与所述第一方向的夹角为α，所述发光装置的光轴与所述第二方向水平方向夹角为β；
37、沿所述第一方向的采样间隔为h，沿所述第二方向的采样间隔为v，采样点数为c，h=c×h，v=c×v；
38、其中，所述输入光投射在所述第一表面的光斑的沿所述第一方向的边缘顶点处的光线与所述第一表面的夹角为k1×h+α，其中0＜k1＜c；
39、所述输入光投射在所述第一表面的光斑的沿所述第二方向的边缘顶点处的光线与所述第一表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光波导装置，其特征在于，所述光波导装置包括：
2.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述重合部分占据所述耦入区域面积的比率小于或等于20%。
3.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述正一级反射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角与所述正一级衍射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角相等。
4.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述反射光栅在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内。
5.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述反射光栅包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内，所述第二部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围之外，并且所述第二部分沿第一方向的长度小于或等于所述第一部分沿所述第一方向的长度的2倍。
6.根据权利要求5所述的光波导装置，其特征在于，所述第二部分沿第一方向的长度小于或等于所述第一部分沿所述第一方向的长度。
7.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述正一级衍射光首次投射于所
8.根据权利要求7所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓位于所述反射区域之外。
9.根据权利要求7所述的光波导装置，其特征在于，所述第一轮廓与所述第二轮廓部分交叠以使得所述第一轮廓包括非交叠区域和交叠区域，其中所述非交叠区域位于所述反射区域内。
10.根据权利要求9所述的光波导装置，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（D/2）×0.8。
12.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，当0.75mm<L≤1.0mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于75%。
13.根据权利要求12所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（D/2）×0.72。
14.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，当1.0mm<L≤1.5mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于70%。
15.根据权利要求14所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（D/2）×0.65。
16.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，当1.5mm<L≤2.0mm时，所述交叠区域的面积相对于所述第一轮廓和/或所述第二轮廓面积的占比小于65%。
17.根据权利要求16所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（D/2）×0.5。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的光波导装置，其特征在于，所述波导基板具有第一折射率n1，所述耦入光栅具有第二折射率n2，其中0≤n2-n1≤0.4。
19.根据权利要求18所述的光波导装置，其特征在于，0≤n2-n1≤0.2。
20.根据权利要求1-17中任一项所述的光波导装置，其特征在于，
21.根据权利要求20所述的光波导装置，其特征在于，所述耦入区域的面积小于或等于64mm2。
22.根据权利要求1-17中任一项所述的光波导装置，其特征在于，
23.根据权利要求1-17中任一项所述的光波导装置，其特征在于，所述反射光栅对所述正一级衍射光的耦合效率大于所述耦入光栅对所述输入光的耦合效率。
24.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括：
25.根据权利要求24所述的显示设备，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种光波导装置，其特征在于，所述光波导装置包括：
2.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述重合部分占据所述耦入区域面积的比率小于或等于20%。
3.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述正一级反射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角与所述正一级衍射光在所述第一表面和/或所述第二表面的入射角相等。
4.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述反射光栅在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内。
5.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述反射光栅包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围内，所述第二部分在所述第一表面的投影位于所述耦入区域的范围之外，并且所述第二部分沿第一方向的长度小于或等于所述第一部分沿所述第一方向的长度的2倍。
6.根据权利要求5所述的光波导装置，其特征在于，所述第二部分沿第一方向的长度小于或等于所述第一部分沿所述第一方向的长度。
7.根据权利要求1所述的光波导装置，其特征在于，所述正一级衍射光首次投射于所述第二表面的光斑具有第二轮廓，所述第二轮廓位于所述反射区域内的面积小于或等于所述第二轮廓面积的20%。
8.根据权利要求7所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓位于所述反射区域之外。
9.根据权利要求7所述的光波导装置，其特征在于，所述第一轮廓与所述第二轮廓部分交叠以使得所述第一轮廓包括非交叠区域和交叠区域，其中所述非交叠区域位于所述反射区域内。
10.根据权利要求9所述的光波导装置，其特征在于，
11.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，所述第二轮廓的几何中心到所述反射光栅与所述几何中心最近的边的距离大于（d/2）×0.8。
12.根据权利要求10所述的光波导装置，其特征在于，当0.75mm<l≤1.0mm时，所述交叠...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋昱铭，范真涛，隋磊，田克汉，
申请(专利权)人：驭光科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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