[實用新型]一種衍射光波導顯示裝置及系統

有效

• 申請號: 202022144069.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN212694109U
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 魏海明;丁毅;魏一振;張卓鵬
• 申請（專利權）人: 杭州光粒科技有限公司
• 主分類號: G02B6/124
• 分類號: G02B6/124;G02B27/01
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王云曉

本實用新型公開了一種衍射光波導顯示裝置，包括光機、光波導、耦入光柵和耦出光柵；光波導包括光耦入區域和光耦出區域，耦入光柵位于光耦入區域表面，耦出光柵位于光耦出區域表面；光機與光耦入區域相對設置；耦出光柵包括多個耦出子光柵，多個耦出子光柵沿光柵矢量方向分布；位于光耦出區域最左側的耦出子光柵的可衍射的出射角度不對應向左的視場角，位于光耦出區域最右側的耦出子光柵的可衍射的出射角度不對應向右的視場角，耦出子光柵所耦出的光線在人眼視場范圍內重合。通過減小人眼視場范圍之外損耗區域的范圍，從而增加最終生成圖像的亮度。本實用新型還提供了一種系統，同樣具有上述有益效果。

技術領域

本實用新型涉及AR設備技術領域，特別是涉及一種衍射光波導顯示裝置以及一種衍射光波導顯示系統。

背景技術

增強現實(augment reality，AR)，是將虛擬世界信息實時疊加到現實圖景的新技術。由于增強現實技術強大的多感官體驗能力，使得該技術被廣泛應用于教育、游戲、工業、零售以及醫療等多個領域。

為了追求增強現實顯示設備的輕薄性，以衍射光波導來作為傳輸媒介的光學顯示方案成為了近年來研究的熱點。光波導雖然具有最為輕薄的光學體積，卻能保證光線在波導內無損地傳輸，再結合波導表面的一個或多個光學元件控制圖像分步輸出，實現出瞳擴展，擴大了人眼接收圖像的范圍，因而成為了目前的主流方案。

基于波導的顯示方案大都采用衍射光學器件如面浮雕光柵、體全息光柵等，這一類波導顯示技術又被稱之為衍射光波導顯示技術。其中衍射光波導顯示技術是利用衍射光柵實現光能量的耦入、轉折和耦出，并基于全反射原理在波導中傳輸光線，因而能夠做到結構緊湊、器件輕便，是目前最具競爭力的增強現實設備核心光學器件。其中，光柵的衍射效率是實現光波導耦入效率和耦出效率的關鍵參數。

在目前的衍射光波導設計方案中，耦出光柵的衍射效率函數都覆蓋了全視場角的光線，但是人眼在接收圖像時，并不會接收耦出光柵耦出的全部光線，在人眼兩側會有大量的光線被浪費，從而導致目前的衍射光波導顯示方案耦出圖像亮度較暗，光能量使用效率低下。所以如何提高衍射光波導耦出圖像的亮度時本領域技術人員急需解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種衍射光波導顯示裝置，耦出圖像具有較高的亮度；本實用新型的另一目的在于提供一種衍射光波導顯示系統，耦出圖像具有較高的亮度。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種衍射光波導顯示裝置，包括光機、光波導、耦入光柵和耦出光柵；

所述光波導包括光耦入區域和光耦出區域，所述耦入光柵位于所述光耦入區域表面，所述耦出光柵位于所述光耦出區域表面；所述光機與所述光耦入區域相對設置；

所述耦出光柵包括多個耦出子光柵，多個所述耦出子光柵沿光柵矢量方向分布；位于所述光耦出區域最左側的耦出子光柵的可衍射的出射角度不對應向左的視場角，位于所述光耦出區域最右側的耦出子光柵的可衍射的出射角度不對應向右的視場角，所述耦出子光柵所耦出的光線在人眼視場范圍內重合；所述耦出子光柵的光柵周期相同。

可選的，位于所述光耦出區域最左側的耦出子光柵的可衍射的出射角度僅對應向右傳播的視場角，位于所述光耦出區域最右側的耦出子光柵的可衍射的出射角度僅對應向左的視場角。

可選的，位于所述光耦出區域中間部的耦出子光柵的可衍射的出射角度對應多個視場角，任一所述視場角的光線由多個所述耦出子光柵耦出光波導。

可選的，所述耦出子光柵的數量的取值范圍為2個至20個，包括端點值。

可選的，所述耦出子光柵和所述耦入光柵的光柵周期相同。

可選的，所述耦出子光柵的衍射效率的取值范圍在0.05至1.0之間，包括端點值。

可選的，多個所述耦出子光柵位于所述光波導的同一側。