[實用新型]光波導結構和頭戴顯示設備

有效

• 申請號: 202021108767.3
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN212083824U
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 杜凱凱;趙東峰;李琨;程鑫;趙恩;楊鎮源
• 申請（專利權）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 張毅

本申請公開了一種光波導結構和頭戴顯示設備，所述光波導結構包括：光波導本體、第一光柵和第二光柵；所述光波導本體設置有耦入區和耦出區，入射光線經所述耦入區進入到所述光波導本體內部，并于所述耦出區射出；所述第一光柵設置于所述耦入區；所述第二光柵設置于所述耦出區，所述第一光柵為全息體光柵，所述第二光柵為表面浮雕光柵。本申請的技術方案既能夠獲得較高的耦合效率，又能夠獲得較大視場角度。

技術領域

本實用新型涉及近眼顯示技術領域，尤其涉及一種光波導結構和頭戴顯示設備。

背景技術

在AR(Augmented Reality，增強現實)顯示中，AR頭戴顯示設備通常采用光波導作為核心元件，光線可以在光波導內依據全反射原理進行傳輸。其中，在光波導的表面設置有衍射光柵，衍射光柵用于將光線耦合進入光波導內部，或者將光線耦出光波導顯示成像。但是目前的衍射光柵在具備較大的視場角度情況下耦合效率低，或者是在具有較高的耦合效率的情況下，視場角度較小，難以做到兼具兩種效果。

上述內容僅用于輔助理解本申請的技術方案，并不代表承認上述內容是現有技術。

實用新型內容

基于此，針對目前的衍射光柵無法做到兼具較高耦合效率和較大視場角度的問題，有必要提供一種光波導結構和頭戴顯示設備，旨在保證經過衍射光柵的光線即具有較高的耦合效率，又具有較大視場角度。

為實現上述目的，本實用新型提出的一種光波導結構，所述光波導結構包括：

光波導本體，所述光波導本體設置有耦入區和耦出區，入射光線經所述耦入區進入到所述光波導本體內部，并于所述耦出區射出；

第一光柵，所述第一光柵設置于所述耦入區；和

第二光柵，所述第二光柵設置于所述耦出區，所述第一光柵為全息體光柵，所述第二光柵為表面浮雕光柵。

可選地，所述光波導本體的表面還設置擴瞳區，入射光線于所述耦入區進入，經過所述擴瞳區后由所述耦出區射出，所述擴瞳區設置有第三光柵，所述第三光柵為表面浮雕光柵。

可選地，所述第一光柵的光柵周期為P₁，所述第二光柵的光柵周期為P₂，則P₁＝P₂。

可選地，定義所述第三光柵之光柵條紋的延伸線與所述第一光柵之光柵條紋的延伸線的夾角為α，所述第二光柵之光柵條紋的延伸線與所述第一光柵之光柵條紋的延伸線的夾角為β，則滿足：β＝2α。

可選地，所述第三光柵的光柵周期為P₃，則P₃＝P₁/(2*cosα)。

可選地，所述第一光柵、所述第二光柵和所述第三光柵位于所述光波導本體的同一表面。

此外，為了實現上述目的，本實用新型還提供一種頭戴顯示設備，所述投影設備包括殼體和如上文所述光波導結構，所述光波導結構設置于所述殼體。

本實用新型提出的技術方案中，在光波導本體的表面設置有耦入區、擴瞳區和耦出區。第一光柵設置在耦入區，第一光柵為全息體光柵，全息體光柵具有較高的耦合效率，能夠將更多光線耦合進入到光波導本體內部，進而獲得較高的耦合效率。在光波導本體的耦出區設置第二光柵，第二光柵為表面浮雕光柵，表面浮雕光柵具有較大的折射率差，能夠衍射更大波長范圍的光線，將表面浮雕光柵設置在耦出區，保證出射光線獲得較大出射角度，進而獲得較大視場角度。本申請通過將全息體光柵和表面浮雕光柵結合起來，分別將全息體光柵設置在耦入區，將表面浮雕光柵設置在耦出區，如此既能夠獲得較高的耦合效率，又能夠獲得較大視場角度。

附圖說明