【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及光学成像，更具体地，本申请实施例涉及一种光波导器件、光线传输方法及显示设备。
技术介绍
1、光波导器件作为光学系统中的关键光学器件，其被广泛应用于各种光学通信、显示和传感等领域。光波导器件在增强现实（ar）等显示技术中扮演着十分重要的作用。光波导器件主要是利用全反射原理实现光线传输，结合衍射光学元件，实现光线的定向传导，进而将成像的光线导向人眼，从而使用户可以看到投影的图像。然而，传统的光波导器件在传输光线时往往受到视场限制，无法满足日益增长的大视场等的视觉体验需求。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种光波导器件、光学传输方法及显示设备的新技术方案。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种光波导器件，所述光波导器件包括基底及设置于所述基底的耦入区、耦出区、第一转折区和第二转折区；
3、其中，所述第一转折区及所述第二转折区位于所述耦入区向所述耦出区传播光线的不同光学路径上，经所述耦入区耦合进入所述基底内部的光线根据波长不同的特性分别经所述第一转折区和所述第二转折区传播至所述耦出区耦出。
4、可选地，所述耦入区设置有耦入光栅，所述耦出区设置有耦出光栅；
5、所述耦入光栅具有至少两个耦入光栅矢量，包括第一耦入光栅矢量k11及第二耦入光栅矢量k12，且k12＞k11；
6、所述耦出光栅具有至少两个耦出光栅矢量，包括第一耦出光栅矢量k31及第二耦出光栅矢量k32，且k32＞k31。
7、可选地，所述第
8、所述第二转折区设置有第二转折光栅，所述第二转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第二转折光栅矢量k4；
9、所述光波导器件满足以下关系：
10、所述第一耦入光栅矢量k11、所述第一转折光栅矢量k2及所述第一耦出光栅矢量k31之和为零；
11、所述第二耦入光栅矢量k12、所述第二转折光栅矢量k4及所述第二耦出光栅矢量k32之和为零。
12、可选地，所述第一转折光栅用于将经所述耦入区耦合进入所述基底中的部分光线进行传播方向调制后向所述耦出区传播；
13、所述第二转折光栅用于将经所述耦入区耦合进入所述基底中的另一部分光线进行传播方向调制后向所述耦出区传播；
14、其中，所述第一转折光栅及所述第二转折光栅为一维光栅。
15、可选地，所述耦入光栅用于接收光线并将其耦合进所述基底中全反射传播，所述耦出光栅用于将所述基底中传播至所述耦出区的光线耦出；
16、所述耦入光栅及所述耦出光栅均为二维光栅，或者均为在所述基底相对的两个表面上设置的两个一维光栅。
17、可选地，经所述耦入光栅耦合进所述基底中的光线经衍射分散成第一波长光线、第二波长光线及第三波长光线，所述第一波长光线及部分视场的第二波长光线全反射传播至所述第一转折区后转向传播至所述耦出区耦出，所述第三波长光线及部分视场的第二波长光线全反射传播至所述第二转折区后转向传播至所述耦出区耦出；
18、其中，所述第二波长光线的波长位于所述第一波长光线的波长与所述第三波长光线的波长之间。
19、可选地，所述光波导器件包括第一辅助光栅及第二辅助光栅，所述第一辅助光栅及所述第二辅助光栅位于所述基底并分设在所述耦入光栅的两侧；
20、所述第一辅助光栅具有第一辅助光栅矢量k5，用于回收经所述耦入光栅的第一组合光栅矢量的衍射光线并传播至所述第一转折区；
21、所述第二辅助光栅具有第二辅助光栅矢量k6，用于回收经所述耦入光栅的第二组合光栅矢量的衍射光线并传播至所述第二转折区；
22、其中，所述第一辅助光栅矢量k5和所述第二辅助光栅矢量k6与所述耦入光栅的至少两个耦入光栅矢量存在设定关系，以使耦入进所述基底中的光线在通过对应的辅助光栅后能够沿着预定光学路径传播至所述耦出区耦出。
23、可选地，所述耦入光栅的至少两个耦入光栅矢量包括第一耦入光栅矢量k11和第二耦入光栅矢量k12；
24、所述第一辅助光栅矢量k5满足：k5=k12'；
25、所述第二辅助光栅矢量k6满足：k6=k11'；
26、其中，k11'为k11的共轭矢量，k12'为k12的共轭矢量。
27、可选地，所述第一辅助光栅用于接收经所述耦入光栅的第一组合矢量k11+k12'产生的衍射光线，并将其传播至所述第一转折区后经由所述耦出区耦出。
28、可选地，所述第二辅助光栅用于接收经所述耦入光栅的第二组合矢量k11'+k12产生的衍射光线，并将其传播至所述第二转折区后经由所述耦出区耦出。
29、可选地，所述耦入光栅、所述耦出光栅、所述第一转折光栅、所述第二转折光栅、所述第一辅助光栅及所述第二辅助光栅包括以下结构中的至少一种：表面浮雕光栅、体光栅。
30、可选地，经所述耦入区耦合进入所述基底内部的光线由单个光机发出；
31、或，
32、经所述耦入区耦合进入所述基底内部的光线由多个按照设定方式排列后形成的光机组合发出，且每个光机可以发出特定波长的光线。
33、第二方面，本申请实施例提供了一种光线传输方法，应用如第一方面所述的光波导器件，所述光线传输方法包括：
34、由光源向所述光波导器件的耦入区发射出光线；其中，所述光源包括单个光机或多个按照设定方式排列后形成的光机组合；
35、通过所述耦入区将所述光线耦合进所述基底内部进行全反射传播；
36、耦合进所述基底内部的光线会根据波长不同的特性分别经所述第一转折区和所述第二转折区传播至所述耦出区耦出。
37、可选地，所述耦入区设置有耦入光栅，所述耦入光栅具有至少两个耦入光栅矢量，包括第一耦入光栅矢量k11及第二耦入光栅矢量k12，且k12＞k11；
38、所述耦出区设置有耦出光栅，所述耦出光栅具有至少两个耦出光栅矢量，包括第一耦出光栅矢量k31及第二耦出光栅矢量k32，且k32＞k31。
39、可选地，所述第一转折区设置有第一转折光栅，所述第一转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第一转折光栅矢量k2；
40、所述第二转折区设置有第二转折光栅，所述第二转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第二转折光栅矢量k4；
41、所述光线传输方法满足以下关系：
42、所述第一耦入光栅矢量k11、所述第一转折光栅矢量k2及所述第一耦出光栅矢量k31之和为零；
43、所述第二耦入光栅矢量k12、所述第二转折光栅矢量k4及所述第二耦出光栅矢量k32之和为零。
44、可选地，所述耦合进所述基底内部的光线会根据波长不同的特性分别经所述第一转折区和所述第二转折区传播至所述耦出区耦出，包括：
45、所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括基底（1）及设置于所述基底（1）的耦入区（2）、耦出区（3）、第一转折区（4）和第二转折区（5）；
2.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入区（2）设置有耦入光栅，所述耦出区（3）设置有耦出光栅；
3.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述第一转折区（4）设置有第一转折光栅，所述第一转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第一转折光栅矢量K2；
4.根据权利要求3所述的光波导器件，其特征在于，所述第一转折光栅用于将经所述耦入区（2）耦合进入所述基底（1）中的部分光线进行传播方向调制后向所述耦出区（3）传播；
5.根据权利要求2-4中任一项所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅用于接收光线并将其耦合进所述基底（1）中全反射传播，所述耦出光栅用于将所述基底（1）中传播至所述耦出区（3）的光线耦出；
6.根据权利要求4所述的光波导器件，其特征在于，经所述耦入光栅耦合进所述基底（1）中的光线经衍射分散成第一波长光线、第二波长光线及第三波长光线，所述第一波长光线及部分
7.根据权利要求6所述的光波导器件，其特征在于，所述光波导器件包括第一辅助光栅（6）及第二辅助光栅（7），所述第一辅助光栅（6）及所述第二辅助光栅（7）位于所述基底（1）并分设在所述耦入光栅的两侧；
8.根据权利要求7所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅的至少两个耦入光栅矢量包括第一耦入光栅矢量K11和第二耦入光栅矢量K12；
9.根据权利要求8所述的光波导器件，其特征在于，所述第一辅助光栅（6）用于接收经所述耦入光栅的第一组合矢量K11+K12'产生的衍射光线，并将其传播至所述第一转折区（4）后经由所述耦出区（3）耦出。
10.根据权利要求9所述的光波导器件，其特征在于，所述第二辅助光栅（7）用于接收经所述耦入光栅的第二组合矢量K11'+K12产生的衍射光线，并将其传播至所述第二转折区（5）后经由所述耦出区（3）耦出。
11.根据权利要求7所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅、所述耦出光栅、所述第一转折光栅、所述第二转折光栅、所述第一辅助光栅（6）及所述第二辅助光栅（7）包括以下结构中的至少一种：表面浮雕光栅、体光栅。
12.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，经所述耦入区（2）耦合进入所述基底（1）内部的光线由单个光机发出；
13.一种光线传输方法，其特征在于，应用如权利要求1-12中任一项所述的光波导器件，所述光线传输方法包括：
14.根据权利要求13所述的光线传输方法，其特征在于，所述耦入区（2）设置有耦入光栅，所述耦入光栅具有至少两个耦入光栅矢量，包括第一耦入光栅矢量K11及第二耦入光栅矢量K12，且K12＞K11；
15.根据权利要求14所述的光线传输方法，其特征在于，所述第一转折区（4）设置有第一转折光栅，所述第一转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第一转折光栅矢量K2；
16.根据权利要求13所述的光线传输方法，其特征在于，所述耦合进所述基底（1）内部的光线会根据波长不同的特性分别经所述第一转折区（4）和所述第二转折区（5）传播至所述耦出区（3）耦出，包括：
17.根据权利要求15所述的光线传输方法，其特征在于，所述光线传输方法还包括：
18.根据权利要求17所述的光线传输方法，其特征在于，所述耦入光栅的至少两个耦入光栅矢量包括第一耦入光栅矢量K11和第二耦入光栅矢量K12；
19.根据权利要求18所述的光线传输方法，其特征在于，所述第一辅助光栅（6）能够接收经所述耦入光栅的第一组合矢量K11+K12'产生的衍射光线，并将其传播至所述第一转折区（4）后经由所述耦出区（3）耦出。
20.根据权利要求19所述的光线传输方法，其特征在于，所述第二辅助光栅（7）能够接收经所述耦入光栅的第二组合矢量K11'+K12产生的衍射光线，并将其传播至所述第二转折区（5）后经由所述耦出区（3）耦出。
21.一种显示设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括基底（1）及设置于所述基底（1）的耦入区（2）、耦出区（3）、第一转折区（4）和第二转折区（5）；
2.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入区（2）设置有耦入光栅，所述耦出区（3）设置有耦出光栅；
3.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述第一转折区（4）设置有第一转折光栅，所述第一转折光栅具有至少一个转折光栅矢量，包括第一转折光栅矢量k2；
4.根据权利要求3所述的光波导器件，其特征在于，所述第一转折光栅用于将经所述耦入区（2）耦合进入所述基底（1）中的部分光线进行传播方向调制后向所述耦出区（3）传播；
5.根据权利要求2-4中任一项所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅用于接收光线并将其耦合进所述基底（1）中全反射传播，所述耦出光栅用于将所述基底（1）中传播至所述耦出区（3）的光线耦出；
6.根据权利要求4所述的光波导器件，其特征在于，经所述耦入光栅耦合进所述基底（1）中的光线经衍射分散成第一波长光线、第二波长光线及第三波长光线，所述第一波长光线及部分视场的第二波长光线全反射传播至所述第一转折区（4）后转向传播至所述耦出区（3）耦出，所述第三波长光线及部分视场的第二波长光线全反射传播至所述第二转折区（5）后转向传播至所述耦出区（3）耦出；
7.根据权利要求6所述的光波导器件，其特征在于，所述光波导器件包括第一辅助光栅（6）及第二辅助光栅（7），所述第一辅助光栅（6）及所述第二辅助光栅（7）位于所述基底（1）并分设在所述耦入光栅的两侧；
8.根据权利要求7所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入光栅的至少两个耦入光栅矢量包括第一耦入光栅矢量k11和第二耦入光栅矢量k12；
9.根据权利要求8所述的光波导器件，其特征在于，所述第一辅助光栅（6）用于接收经所述耦入光栅的第一组合矢量k11+k12'产生的衍射光线，并将其传播至所述第一转折区（4）后经由所述耦出区（3）耦出。
10.根据权利要求9所述的光波导器件，其特征在于，所述第二辅助光栅（7）用于接收经所述耦入光栅的第二组合矢量k1...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶轶，魏如东，程鑫，
申请(专利权)人：歌尔光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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