[發明專利]雙側對射出光均勻的衍射波導

有效

• 申請號: 202010055477.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111240015B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 史曉剛;薛正輝;孔德卿;王丙杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京梟龍科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00;G02B6/124
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

本發明公開了一種雙側對射出光均勻的衍射波導，包括：入射光柵，第一轉折光柵、第二轉折光柵、第三轉折光柵、第四轉折光柵和出射光柵均分布設置在波導基體上；入射光柵和出射光柵上下間隔設置在波導基體的中間部位；入射光柵的兩側分別間隔設置第一轉折光柵和第二轉折光柵；出射光柵的兩側分別間隔設置第三轉折光柵和第四轉折光柵。通過在入射光柵和出射光柵兩側分別設置四塊轉折光柵，能同時利用入射光柵+1級和?1級的衍射光，提升光傳輸效率并利用兩級衍射效率互補提升圖像均勻性；并且，由于光束分別經兩塊轉折光柵由兩側進入出射光柵，橫穿出射光柵的光強度衰減被抵消，直接提升出光均勻性，最終提升了衍射波導的顯示效果。

技術領域

本發明涉及近眼顯示器件領域，尤其涉及一種雙側對射出光均勻的衍射波導。

背景技術

近眼顯示器件作為增強現實技術最關鍵的硬件之一近年快速發展。市面上已出現多款基于不同光學原理的近眼顯示器件。這其中，基于衍射波導的近眼顯示器件具有質量輕，透明度高，可提升空間大等有點近些年受到廣泛關注。

用于近眼顯示的衍射光波導主要是利用透明波導上的光柵衍射原理實現對光的轉向，從而將波導角落處由微投影儀器或者微顯示屏幕產生的虛擬光傳遞至人眼正前方。虛擬光與直接透過波導片的現實世界的光相結合并同時入射進人眼，最終實現增強現實效果。

目前，常用的幾種結構衍射波導中，無論是設有一個轉折光柵，還是設有兩個光柵，來自入射光柵或者轉折光柵的光都是從一側進入出射光柵。如：圖3所示的是一種含有兩個轉折光柵的二維擴瞳衍射波導，這種方案雖能同時利用了入射光柵兩側±1級的衍射光，提升光柵的效率，使得衍射光在各個角度上的效率互補提升虛擬圖像的均勻性，但來自入射光柵經轉折光柵的光都是從一側進入出射光柵。這樣存在的問題是：由于光束在橫向穿過出射光柵時不斷將部分光耦合出衍射波導，穿過出射光柵的光束的強度不斷降低，使得出射光柵的光強度也逐漸降低，最終導致衍射波導呈現效率一側高一側低，出光不均勻。

發明內容

基于現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種雙側對射出光均勻的衍射波導，能解決現有的衍射波導，因來自入射光柵或者轉折光柵的光都是從一側進入出射光柵，存在衍射波導的效率一側高一側低，出光不均勻的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施方式提供一種雙側對射出光均勻的衍射波導，包括：

波導基體、入射光柵、第一轉折光柵、第二轉折光柵、第三轉折光柵、第四轉折光柵和出射光柵；其中，

所述入射光柵，第一轉折光柵、第二轉折光柵、第三轉折光柵、第四轉折光柵和出射光柵均分布設置在所述波導基體上；

所述入射光柵和出射光柵上下間隔設置在所述波導基體的中間部位；

所述入射光柵的兩側分別間隔設置所述第一轉折光柵和第二轉折光柵；

所述出射光柵的兩側分別間隔設置所述第三轉折光柵和第四轉折光柵。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的雙側對射出光均勻的衍射波導，其有益效果為：

通過在波導基體的中間部位設置上下間隔的入射光柵和出射光柵，在入射光柵和出射光柵的兩側分別設置第一轉折光柵、第二轉折光柵、第三轉折光柵、第四轉折光柵四塊轉折光柵，具備了雙轉折衍射波導的優點，能同時利用入射光柵+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提升圖像均勻性；并且，由于光束分別經過兩塊轉折光柵由兩側進入出射光柵，橫穿出射光柵的光的強度衰減被抵消，直接提升了出光均勻性，最終提升了衍射波導的顯示效果。

附圖說明