[實用新型]基于復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵的AR眼鏡波導(dǎo)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920905136.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN210166565U
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏一振;楊培培;張卓鵬;陳達如
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州光?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/124
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本實用新型涉及一種基于復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵的AR眼鏡波導(dǎo)。它由復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵通過金屬模板壓膜而成，所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵包括波導(dǎo)基板、聚合物和浮雕光柵，波導(dǎo)基板的上方為聚合物，聚合物上刻蝕有浮雕光柵，所述的浮雕光柵是由兩個具有不同傾斜角的光柵組合而成，實現(xiàn)耦合效率的疊加，且上述兩個光柵具有相同的基底長度。本實用新型采用復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵能夠?qū)Σ煌肷浞较虻墓膺M行有效的疊加，從而來擴大AR波導(dǎo)眼鏡的視場角。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及增強現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵的AR眼鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來增強現(xiàn)實技術(shù)正在吸引越來越多的目光，該技術(shù)能夠?qū)⑻摂M圖像投影在真實場景中，從而在不影響使用者觀察周圍環(huán)境的前提下感知投影圖像，瀏覽和處理虛擬信息。增強現(xiàn)實技術(shù)的實現(xiàn)依賴近眼投影顯示設(shè)備。采用光波導(dǎo)技術(shù)實現(xiàn)近眼顯示，可以顯著簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備的重量和體積，對增強現(xiàn)實設(shè)備的商業(yè)化和普及化具有重要的意義，因此利用光波導(dǎo)技術(shù)來制作AR眼鏡成為近年來的研究熱點。

對于基于光柵耦合元件的波導(dǎo)系統(tǒng)，一個關(guān)鍵問題是光柵的衍射效率隨著入射角度變化時無法保持穩(wěn)定，目前傾斜光柵對應(yīng)的傾斜角只對特定角度范圍內(nèi)的光耦合進去，并且衍射效率比較高，但是現(xiàn)有的光柵視場角較小。

對于傾斜光柵在特定的衍射級中具有高效率，故通常被用于將光耦合到光波導(dǎo)中。隨著如今人們對波導(dǎo)AR眼鏡的研究，傾斜光柵經(jīng)常用于增強現(xiàn)實應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種基于復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵的AR眼鏡結(jié)構(gòu)。

本實用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

本實用新型由復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵通過金屬模板壓膜而成，所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵包括波導(dǎo)基板、聚合物和浮雕光柵，波導(dǎo)基板的上方為聚合物，聚合物上刻蝕有浮雕光柵，所述的浮雕光柵是由兩個具有不同傾斜角的光柵組合而成，實現(xiàn)耦合效率的疊加，且上述兩個光柵具有相同的基底長度。

進一步說，所述的浮雕光柵中的兩個光柵的深度不同。

本實用新型的有益效果：本實用新型采用復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵能夠?qū)Σ煌肷浞较虻墓膺M行有效的疊加，從而來擴大AR波導(dǎo)眼鏡的視場角。

附圖說明

圖1是本實用新型中所涉及的復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是傾角為15°傾斜光柵對不同角度光的耦合效率圖。

圖3是傾角為24°傾斜光柵對不同角度光的耦合效率圖。

圖4是將上述兩個不同傾角的光柵復(fù)合在一起后對不同角度光的耦合效率圖。

具體實施方式

本實用新型由復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵通過金屬模板壓膜而成，即AR眼鏡波導(dǎo)聚合物的結(jié)構(gòu)與浮雕光柵結(jié)構(gòu)成鏡像，所述的復(fù)合結(jié)構(gòu)浮雕光柵見圖1，包括聚合物1、玻璃基板2、傾斜光柵3和傾斜光柵4。其中兩個傾斜光柵的基底長度d相同，這樣就把兩個光柵能夠復(fù)合在一起，同時考慮到光柵高度對不同角度光的耦合效率，該結(jié)構(gòu)中兩個光柵的深度H1、H2可以進行調(diào)節(jié)，其中光柵H1、H2的數(shù)值可以是不同的。而結(jié)構(gòu)中采用的是折射率為1.5玻璃作為基板，所用的聚合物折射率為1.61，空氣的折射率為1，這樣就構(gòu)成了波導(dǎo)系統(tǒng)，使被傾斜光柵3、4耦合到玻璃基板中的光，進行全反射傳播，其中傾斜光柵的傾角a、b兩個值不同，并且能在耦合效率上能實現(xiàn)疊加的效果。

為了證明能本實用新型對不同角度的光具有疊加效果，進行了以下工作：

（1）首先，選用532nm綠光作為光源，光柵深度H為0.5um，傾角b為15°，基底長度d為0.42um的傾斜光柵，耦合效率和入射角度的關(guān)系如附圖2所示，大約在5°至26°范圍內(nèi)有較高耦合效率。