[發(fā)明專利]無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010054200.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111123523B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔德卿;史曉剛;王丙杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京梟龍科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/124
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

本發(fā)明公開了一種無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)，包括：入射光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵、第三轉(zhuǎn)折光柵和出射光柵均設(shè)置在導(dǎo)基體表面上；入射光柵的兩側(cè)分別間隔設(shè)置第一轉(zhuǎn)折光柵和第二轉(zhuǎn)折光柵；第一轉(zhuǎn)折光柵的下方間隔設(shè)置第三轉(zhuǎn)折光柵；第三轉(zhuǎn)折光柵的外側(cè)設(shè)置出射光柵，該第三轉(zhuǎn)折光柵遮擋住第一轉(zhuǎn)折光柵與第三轉(zhuǎn)折光柵之間間隔的縫隙。由于布置了第一、第二和第三轉(zhuǎn)折光柵的三塊轉(zhuǎn)折光柵，具有雙轉(zhuǎn)折衍射波導(dǎo)的優(yōu)點，可以同時利用入射光柵+1級和?1級的衍射光，提升光的傳輸效率并利用兩級衍射效率互補(bǔ)提升圖像均勻性。另外，能有效避雙轉(zhuǎn)折光柵之間的暗帶問題，提高了衍射波導(dǎo)的整體性能，增加了衍射波導(dǎo)的實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)器件領(lǐng)域，尤其涉及一種無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)需要將虛擬信息與現(xiàn)實信息相結(jié)合，而近眼顯示技術(shù)作為增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的一種解決方案近些年快速發(fā)展。市面上已經(jīng)出現(xiàn)了多款基于不同光學(xué)原理的近眼顯示器件，這其中，基于衍射波導(dǎo)的近眼顯示器件具有質(zhì)量輕，透明度高，可提升空間大等優(yōu)點近些年受到廣泛關(guān)注。

用于近眼顯示的衍射光波導(dǎo)主要是利用波導(dǎo)上光柵的衍射效應(yīng)實現(xiàn)對顯示虛擬圖像的光轉(zhuǎn)向。通過光柵的轉(zhuǎn)向作用和波導(dǎo)的導(dǎo)光作用，衍射波導(dǎo)可以將波導(dǎo)角落處由微投影儀器或者微顯示屏幕產(chǎn)生的虛擬光傳遞至人眼正前方。虛擬光與直接透過波導(dǎo)片的現(xiàn)實世界的光相結(jié)合并同時入射進(jìn)人眼，最終實現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實效果。

現(xiàn)有技術(shù)的一種方案是使用兩塊轉(zhuǎn)折光柵分別收集來自入射光柵+1級和-1級的衍射光，并使得兩級衍射光同時向出射光柵傳輸。一方面直接提升對入射光的利用率，另一方面利用+1和-1級別衍射光在各個入射角的效率互補(bǔ)，最終提升衍射波導(dǎo)成像的成像均勻性。雙轉(zhuǎn)折光柵的光柵結(jié)構(gòu)和光束傳輸如圖1所示，該雙轉(zhuǎn)折光柵是二維擴(kuò)瞳雙轉(zhuǎn)折衍射光波導(dǎo)100，其中，波導(dǎo)101上分布設(shè)置入射光柵102、轉(zhuǎn)折光柵一103、轉(zhuǎn)折光柵二104、出射光柵105，來自微投影或微顯示屏的入射光106從入射光柵102入射，經(jīng)過雙轉(zhuǎn)折衍射波導(dǎo)二維擴(kuò)瞳后的出射光107從出射光柵105出射。這種結(jié)構(gòu)的雙轉(zhuǎn)折光柵的主要問題是：在兩塊轉(zhuǎn)折光柵之間的區(qū)域，沒有光被轉(zhuǎn)折進(jìn)入出射光柵105，這使耦出出射光柵的光束在中間位置形成暗帶。當(dāng)人眼處于中間位置觀察時，虛擬圖像亮度相對較低，或直接觀察不到虛擬圖像。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)，能解決現(xiàn)有使用兩塊轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)，存在的耦出出射光柵的光束在中間位置形成暗帶，暗帶位置的虛擬圖像亮度相對較低或不易觀察到虛擬圖像的問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施方式提供一種無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)，包括：

波導(dǎo)基體、入射光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵、第三轉(zhuǎn)折光柵和出射光柵；其中，

所述入射光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵、第三轉(zhuǎn)折光柵和出射光柵均設(shè)置在所述導(dǎo)基體表面上；

所述入射光柵的兩側(cè)分別間隔設(shè)置所述第一轉(zhuǎn)折光柵和所述第二轉(zhuǎn)折光柵；

所述第一轉(zhuǎn)折光柵的下方間隔設(shè)置所述第三轉(zhuǎn)折光柵；

所述第二轉(zhuǎn)折光柵的外側(cè)設(shè)置所述出射光柵，該第二轉(zhuǎn)折光柵遮擋住所述第一轉(zhuǎn)折光柵與所述第三轉(zhuǎn)折光柵之間間隔的縫隙。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的無顯示暗帶的衍射波導(dǎo)，其有益效果為：

由于在入射光柵的兩側(cè)分別設(shè)置間隔第一轉(zhuǎn)折光柵和第二轉(zhuǎn)折光柵，使得該衍射波導(dǎo)具有雙轉(zhuǎn)折衍射波導(dǎo)的優(yōu)點，可以同時利用入射光柵+1級和-1級的衍射光，提升光的傳輸效率并利用兩級衍射效率互補(bǔ)提升圖像均勻性；另外，通過在第一轉(zhuǎn)折光柵的下方間隔設(shè)置了第三轉(zhuǎn)折光柵，且第一轉(zhuǎn)折光柵與第三轉(zhuǎn)折光柵之間間隔的縫隙被第二轉(zhuǎn)折光柵遮擋住，不會在出射光柵上形成暗帶，提高了衍射波導(dǎo)的整體性能，增加了衍射波導(dǎo)的實用性。