[發(fā)明專利]能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010054230.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111123524A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔德卿;史曉剛;王丙杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京梟龍科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/01
• 分類號(hào): G02B27/01;G02B27/42
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)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(kāi)了一種能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)，包括：波導(dǎo)基體、入射光柵、均光光柵陣列和出射光柵；其中，所述入射光柵、所述均光光柵陣列和所述出射光柵依次間隔排列設(shè)置在所述波導(dǎo)基體的表面，所述入射光柵經(jīng)所述均光光柵陣列至所述出射光柵形成傳輸光路。通過(guò)在入射光柵與出射光柵之間的波導(dǎo)基體上設(shè)置均光光柵陣列，使入射光柵的光經(jīng)均光光柵陣列進(jìn)入出射光柵，實(shí)現(xiàn)了在保證衍射波導(dǎo)光效的前提下，大范圍二維擴(kuò)瞳的同時(shí)，提供較高的出光均勻性，從而有效改善現(xiàn)有衍射波導(dǎo)的整體性能，能擴(kuò)展衍射波導(dǎo)的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及近眼顯示器件領(lǐng)域，尤其涉及一種能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)。

背景技術(shù)

近眼顯示器件作為增強(qiáng)顯示技術(shù)的核心硬件，近年來(lái)快速發(fā)展并且成功應(yīng)用于軍用器件，工業(yè)生產(chǎn)，醫(yī)療診斷以及日常生活等眾多領(lǐng)域。近眼顯示器件可以將虛擬圖像與現(xiàn)實(shí)世界圖像同時(shí)投射進(jìn)人眼，使得觀測(cè)者可以看到疊加在現(xiàn)實(shí)景物中的虛擬圖像。在實(shí)現(xiàn)近眼顯示器件的眾多方案中，衍射波導(dǎo)具有輕便，高透明度，提升潛力大等特點(diǎn)在近些年受到廣泛關(guān)注。

衍射波導(dǎo)主要利用波導(dǎo)上不同區(qū)域的光柵相互協(xié)同工作。來(lái)自微投影或者微顯示屏(用于顯示虛擬圖像)的光的經(jīng)過(guò)波導(dǎo)角落處的入射光柵耦合進(jìn)入波導(dǎo)，再經(jīng)過(guò)波導(dǎo)的導(dǎo)光以及轉(zhuǎn)折光柵的轉(zhuǎn)向和擴(kuò)瞳，最終通過(guò)出射光柵從波導(dǎo)一側(cè)出射，與現(xiàn)實(shí)世界光一同入射進(jìn)人眼。

現(xiàn)有的光柵衍射波導(dǎo)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)功能以及性能的需求，光柵個(gè)數(shù)從兩塊到數(shù)塊不等，光柵形式可以是一維光柵或者二維光柵，形貌可以是矩形光柵、傾斜光柵、閃耀光柵或者全息光柵。如，目前分別有沒(méi)有轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)和設(shè)有一塊轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)的方案，或存在出曈范圍小，或存在出光不均勻等問(wèn)題。目前常用的是圖1所示的設(shè)有兩塊轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)，該方案通過(guò)兩塊轉(zhuǎn)折光柵，收集入射光柵的±1級(jí)衍射，一方面提升光傳輸效率，另一方面雙側(cè)縱向擴(kuò)瞳提高出曈范圍。但這種方案存在更嚴(yán)重的出射效率不均的問(wèn)題。主要體現(xiàn)于兩個(gè)轉(zhuǎn)折光柵的中間寬度為D的區(qū)域?qū)](méi)有光被轉(zhuǎn)折進(jìn)入出射光柵，最終導(dǎo)致觀察時(shí)出現(xiàn)明顯的暗帶，影響虛擬圖像的顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)，能解決現(xiàn)有設(shè)有兩塊轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)，因兩個(gè)轉(zhuǎn)折光柵的中間分隔的區(qū)域沒(méi)有光被轉(zhuǎn)折進(jìn)入出射光柵，導(dǎo)致觀察時(shí)出現(xiàn)明顯的暗帶，影響虛擬圖像的顯示效果的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施方式提供一種能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)，包括：

波導(dǎo)基體、入射光柵、均光光柵陣列和出射光柵；其中，

所述入射光柵、所述均光光柵陣列和所述出射光柵依次間隔排列設(shè)置在所述波導(dǎo)基體的表面，所述入射光柵經(jīng)所述均光光柵陣列至所述出射光柵形成傳輸光路。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的能擴(kuò)瞳且出光均勻的衍射波導(dǎo)，其有益效果為：

通過(guò)在入射光柵與出射光柵之間的波導(dǎo)基體上設(shè)置均光光柵陣列，使入射光柵的光經(jīng)均光光柵陣列進(jìn)入出射光柵，實(shí)現(xiàn)了在保證衍射波導(dǎo)光效的前提下，大范圍二維擴(kuò)瞳的同時(shí)，提供較高的出光均勻性，從而有效改善現(xiàn)有衍射波導(dǎo)的整體性能，能擴(kuò)展衍射波導(dǎo)的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的具有兩塊轉(zhuǎn)折光柵的衍射波導(dǎo)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的衍射波導(dǎo)的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的衍射波導(dǎo)的均光光柵陣列的示意圖；