【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学显示，特别是涉及近眼显示。
技术介绍
1、近些年来，近眼显示的相关技术被广泛关注并快速发展，在虚拟现实(virtualreality，vr)和增强现实(augmented reality，ar)领域展现出重要的应用价值。
2、而通常光机发出的携带图像信息的光(本文中称为信息光)经过近眼显示的耦入光栅和耦出光栅的衍射进入人眼后，其能量利用率通常不超过1％，导致进入人眼的信息光的亮度较低。然而近眼显示又可能在室外较为明亮的场所使用，需要使得进入人眼的信息光的亮度比较高，由于耦入光栅和耦出光栅的衍射效率越高，则能量利用率越高，因此，在功耗一定，光机输出能量有限的情况下，这就要求尽可能地提升耦入和耦出光栅的衍射效率。然而受限于光线在波导中的传输路径，若提升耦出光栅的衍射效率，则容易造成视场的中心纵向条带区域的显示能量大幅高于其周围的其他视场(即中心视场亮条效应)或使得视场边缘的显示能量大幅低于其周围的其他视场(即暗角效应)，从而难以获得良好的显示均匀度。因此，目前用于近眼显示的光波导技术中的较大问题就是信息光能量利用率和视场均匀度难以平衡，显示效果较差。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种用于近眼显示的光波导及近眼显示设备，以实现在提高信息光的能量利用率的同时避免视场不均匀，从而，提高近眼显示的显示效果。具体技术方案如下：
2、耦入光栅区域、波导基底、扩瞳和耦出光栅区域；
3、所述耦入光栅区域，用于接收信息光，所述信息光通过所
4、所述波导基底，用于接收通过所述耦入光栅区域耦合进入的所述信息光，所述信息光通过所述波导基底传输至扩瞳和耦出光栅区域；
5、所述扩瞳和耦出光栅区域包括由基本单位元周期性排布构成的阵列，所述基本单位元包括嵌套结构组，每个所述嵌套结构组包括第一亚波长光学结构和第二亚波长光学结构，所述信息光通过所述扩瞳和耦出光栅区域扩展并耦出，所述信息光通过所述第一亚波长光学结构时朝向所述光波导外围方向的空间波矢被抑制，所述信息光通过所述第二亚波长光学结构时空间波矢被扩展到多个级次。
6、本申请实施例有益效果：
7、本申请实施例提供的用于近眼显示的光波导，在扩瞳和耦出光栅区域包含由基本单位元周期性排布构成的阵列，基本单位元又包含嵌套结构组，而该嵌套结构组包含至少两种可以提供不同作用的亚波长光学结构，即抑制信息光朝向光波导外围方向的空间波矢从而提高信息光朝向光波导扩瞳和耦出方向的衍射效率和提供扩展信息光到多个级次的空间波矢，因此，扩瞳和耦出光栅区域的信息光在通过该嵌套结构组后耦出，可以使得用于近眼显示的光波导通过嵌套结构组实现利用中两种不同亚波长光学结构的特点，在提高信息光的能量利用率的同时避免视场不均匀，从而，提高近眼显示的显示效果。
8、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种用于近眼显示的光波导，其特征在于，所述光波导包括：
2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述基本单位元为第一基本单位元，所述第一基本单位元包含同维度嵌套结构组，所述同维度嵌套结构组中的第一亚波长光学结构和第二亚波长光学结构的维度相同且形状不同，所述维度为所述亚波长光学结构在垂直方向横截面的图形的几何维度。
3.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，一种同维度嵌套结构组包括横截面为二聚体矩形形状的亚波长光学结构和横截面为单一矩形形状的亚波长光学结构。
4.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述扩瞳和耦出光栅区域由扩瞳光栅区域和耦出光栅区域组成，所述耦出光栅区域为所述扩瞳和耦出光栅区域中除所述扩瞳光栅区域之外的区域；
5.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，一种多维度嵌套结构组包括维度为一维的第一亚波长光学结构和维度为二维的第二亚波长光学结构。
6.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅区域包含由第一基本单位元周期性排布构成的阵列。
7.根据权利要求2、3或6任一所述的光
8.根据权利要求1-7任一所述的光波导，其特征在于，所述嵌套结构组的结构高度取值为10nm-500nm，所述嵌套结构组中的嵌套间隙的宽度为所述嵌套结构组整体宽度的0.05-0.08倍，所述嵌套结构组的整体面积为所述基本单位元的面积的0.01-0.99，所述嵌套结构组中使用的光学材料的折射率的取值为1.40-2.30。
9.根据权利要求1-7任一所述的光波导，其特征在于，所述嵌套结构组上覆有镀膜或涂层，所述镀膜或涂层的材料包括：二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、五氧化二钽、二氧化铪或二氧化锆中的一种材料或多种材料的组合，其中，每种材料的光学薄膜或涂层的厚度小于所述光波导的工作波长。
10.一种近眼显示设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的光波导，用于在人眼近处视场范围显示增强现实和/或虚拟现实图像源。
...【技术特征摘要】
1.一种用于近眼显示的光波导，其特征在于，所述光波导包括：
2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述基本单位元为第一基本单位元，所述第一基本单位元包含同维度嵌套结构组，所述同维度嵌套结构组中的第一亚波长光学结构和第二亚波长光学结构的维度相同且形状不同，所述维度为所述亚波长光学结构在垂直方向横截面的图形的几何维度。
3.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，一种同维度嵌套结构组包括横截面为二聚体矩形形状的亚波长光学结构和横截面为单一矩形形状的亚波长光学结构。
4.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述扩瞳和耦出光栅区域由扩瞳光栅区域和耦出光栅区域组成，所述耦出光栅区域为所述扩瞳和耦出光栅区域中除所述扩瞳光栅区域之外的区域；
5.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，一种多维度嵌套结构组包括维度为一维的第一亚波长光学结构和维度为二维的第二亚波长光学结构。
6.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述耦出光栅区域包含由第一基本单位元周期性排布构成的阵列。
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚丽，王嘉楠，蔡宏，毛慧，浦世亮，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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