[發(fā)明專(zhuān)利]一種光波導(dǎo)及近眼顯示系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010674955.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111679362A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋強(qiáng);郭曉明;黃浩;馬國(guó)斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳瓏璟光電技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B6/00
• 分類(lèi)號(hào): G02B6/00;G02B5/18;G02B27/01
• 代理公司: 深圳市六加知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44372
• 代理人: 孟麗平

本發(fā)明實(shí)施例涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光波導(dǎo)及近眼顯示系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)施例中提供的光波導(dǎo)包括波導(dǎo)基底、耦入?yún)^(qū)域、耦出區(qū)域和回光區(qū)域：耦入?yún)^(qū)域、耦出區(qū)域以及回光區(qū)域設(shè)置在所述波導(dǎo)基底上，耦入?yún)^(qū)域用于耦入帶有圖像信息的光束，耦出區(qū)域用于耦出所述帶有圖像信息的光束，回光區(qū)域用于反向回傳所述帶有圖像信息的光束至所述耦出區(qū)域；所述耦出區(qū)域包括至少三側(cè)邊緣，所述耦出區(qū)域的至少一側(cè)邊緣設(shè)置有所述回光區(qū)域，當(dāng)圖像光束傳播到耦出區(qū)域邊緣時(shí)，由于回光區(qū)域的作用，部分圖像光束會(huì)反向傳播回到耦出區(qū)域，再經(jīng)耦出區(qū)域耦出至人眼，從而提高二維擴(kuò)展衍射光波導(dǎo)的能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光波導(dǎo)及近眼顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，在AR(Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù))設(shè)備中，浮雕光柵波導(dǎo)技術(shù)得到廣泛關(guān)注。由于納米壓印的便利性，且浮雕光柵波導(dǎo)方案相比于其他波導(dǎo)方案更具有大視場(chǎng)和大眼動(dòng)范圍的優(yōu)勢(shì)，浮雕光柵波導(dǎo)方案越來(lái)越得到廣泛研究。

現(xiàn)有的浮雕光柵波導(dǎo)的方案主要有基于一維光柵的波導(dǎo)方案和基于二維光柵的波導(dǎo)方案，其中，二維光柵波導(dǎo)方案包括光波導(dǎo)基底和設(shè)置于光波導(dǎo)基底的耦入光柵及耦出光柵，圖像光源出射的圖像光束經(jīng)耦入光柵衍射耦入光波導(dǎo)基底，并在光波導(dǎo)基底內(nèi)以全反射的方式傳播，耦出光柵用于將光波導(dǎo)基底內(nèi)的圖像光衍射耦出，供用戶觀看。但是當(dāng)圖像光束傳播到耦出光柵區(qū)域邊緣時(shí)，由于沒(méi)有耦出光柵的作用，部分圖像光束沒(méi)有完全耦出，能量利用率不佳，所以提高二維擴(kuò)展衍射光波導(dǎo)的能量利用率十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種能提高能量利用率的二維擴(kuò)展衍射光波導(dǎo)及近眼顯示系統(tǒng)。

本發(fā)明實(shí)施例的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，第一方面，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種光波導(dǎo)，包括波導(dǎo)基底、耦入?yún)^(qū)域、耦出區(qū)域和回光區(qū)域：

所述耦入?yún)^(qū)域、所述耦出區(qū)域以及所述回光區(qū)域設(shè)置在所述波導(dǎo)基底上，所述耦入?yún)^(qū)域用于耦入帶有圖像信息的光束，所述耦出區(qū)域用于耦出所述帶有圖像信息的光束，所述回光區(qū)域用于反向回傳所述帶有圖像信息的光束至所述耦出區(qū)域；

所述耦出區(qū)域包括至少三側(cè)邊緣，所述耦出區(qū)域的至少一側(cè)邊緣設(shè)置有所述回光區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述耦出區(qū)域的至少三側(cè)邊緣中，除面向所述耦入?yún)^(qū)域的邊緣外，其他邊緣均設(shè)置有所述回光區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述耦出區(qū)域的至少三側(cè)邊緣中，第一側(cè)邊緣背向所述耦入?yún)^(qū)域，所述第一側(cè)邊緣設(shè)置有所述回光區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述第一側(cè)邊緣具有相鄰的第二側(cè)邊緣和第三側(cè)邊緣，所述第二側(cè)邊緣和/或所述第三側(cè)邊緣也設(shè)置有所述回光區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，所述回光區(qū)域貼合設(shè)置在所述耦出區(qū)域的邊緣。

在一些實(shí)施例中，所述回光區(qū)域與所述耦出區(qū)域的邊緣之間存在間隙。

在一些實(shí)施例中，所述回光區(qū)域的寬度為D，所述波導(dǎo)基底的厚度為d,光束在所述波導(dǎo)基底內(nèi)全反射傳播時(shí)的最大全反射角為θ，三者滿足的關(guān)系為：D＞2*d*tanθ。

在一些實(shí)施例中，所述回光區(qū)域的表面設(shè)置有鍍膜層。

在一些實(shí)施例中，所述耦入?yún)^(qū)域的結(jié)構(gòu)為反射鏡、棱鏡、自由曲面結(jié)構(gòu)、光柵結(jié)構(gòu)、超表面結(jié)構(gòu)、體全息結(jié)構(gòu)或者是共振光柵結(jié)構(gòu)中的一種，所述回光區(qū)域和所述耦出區(qū)域?yàn)槎S光柵結(jié)構(gòu)、超表面結(jié)構(gòu)、體全息結(jié)構(gòu)或者是共振光柵結(jié)構(gòu)中的一種。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，第二方面，本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種近眼顯示系統(tǒng)，包括：微投影光機(jī)，以及，如上述第一方面所述的光波導(dǎo)。