[發明專利]一種二維光柵、光波導和AR眼鏡

在審

• 申請號: 202110276256.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112965157A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 宋強;郭曉明;黃浩;馬國斌
• 申請（專利權）人: 深圳瓏璟光電技術有限公司
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B27/01
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 孟麗平

本發明實施例涉及光學技術領域，特別涉及一種二維光柵、光波導和AR眼鏡。本發明實施方式提供一種二維光柵、光波導和AR眼鏡，所述二維光柵包括至少一個周期，所述二維光柵在每一個所述周期內的長邊尺寸與短邊尺寸的比例為一方面，增加了光束擴展傳播方向的多樣性，另一方面，可以在每一個周期內自由設計光柵結構、尺寸，從而增加了設計的多樣性，并將設計好的光柵結構應用于光波導和AR眼鏡中，有利于解決光波導和AR眼鏡中的出瞳均勻性和視場均勻性的問題。

技術領域

本發明實施例涉及光學技術領域，特別涉及一種二維光柵、光波導和AR眼鏡。

背景技術

基于光波導的AR眼鏡是目前最具大規模應用前景的AR眼鏡之一。由于光波導結構小、質量輕、光學功能強大，是實現輕便型AR眼鏡的核心器件。目前基于浮雕光柵的光波導是AR眼鏡光波導的主流選擇。浮雕光柵波導目前的方案路徑主要有基于一維光柵的波導方案和基于二維光柵的波導方案。基于一維光柵波導的方案，會有一個擴展區域，這個區域會占用很大一部分面積，而且當視場增大時，擴展區域也跟著急劇增大，所以一維光柵波導方案受限于視場。二維光柵波導分為耦入區域和耦出區域，耦出區域兼顧了擴展和耦出的功能，所以大大增加了眼動范圍，同時也可以實現更大的視場。

目前的基于二維光柵的光波導方案中，光柵的衍射級次是固定的，導致光柵波導在耦出區域內的擴展和耦出的形式也是固定的，設計形式較單一。

發明內容

本發明實施例主要解決的技術問題是提供一種二維光柵、光波導和AR眼鏡，提供另一種衍射級次的光柵結構，增加設計的多樣性。

為解決上述技術問題，第一方面，本發明實施方式采用的一個技術方案是：提供一種二維光柵，所述二維光柵包括至少一個周期，所述二維光柵在每一個所述周期內的長邊尺寸與短邊尺寸的比例為

為解決上述技術問題，第二方面，本發明實施方式提供一種光波導，包括耦入區域、耦出區域和波導基底；所述耦出區域設有如第一方面所述的二維光柵；所述耦入區域和所述耦出區域均設置于所述波導基底上。

在一些實施例中，所述耦入區域設有一維光柵，所述一維光柵的柵線方向垂直于主光線，所述主光線為所述耦入區域的中心區域和所述耦出區域的中心區域的連線。

在一些實施例中，所述耦出區域的二維光柵的長邊周期方向與所述主光線平行。

在一些實施例中，所述耦入區域設有如第一方面所述的二維光柵。

在一些實施例中，所述耦入區域的二維光柵的長邊周期方向和所述耦出區域的二維光柵的長邊周期方向相同，所述耦入區域的二維光柵的短邊周期方向和所述耦入區域的二維光柵的短邊周期方向相同。

在一些實施例中，所述耦入區域設有交叉一維光柵，所述交叉一維光柵包含沿兩個方向周期排布的第一組一維光柵和第二組一維光柵，所述第一組一維光柵的第一柵線方向垂直于第一前傳主光線，所述第一前傳主光線為所述耦入區域為如第一方面所述的二維光柵時的第一衍射級次方向；所述第二組一維光柵的第二柵線方向垂直于第二前傳主光線，所述第二前傳主光線為所述耦入區域為如第一方面所述的二維光柵時的第二衍射級次方向。

在一些實施例中，所述第一組一維光柵的周期和所述第二組光柵的周期相等。

為解決上述技術問題，第三方面，本發明實施方式還提供一種AR眼鏡，所述AR眼鏡包括：鏡架，所述鏡架包括鏡腿和鏡框；至少一個光波導，所述光波導包括波導基底、耦入區域和耦出區域；所述波導基底嵌設于所述鏡框；其中，所述光波導為第二方面任意一項所述的光波導。

在一些實施例中，所述AR眼鏡還包括微投影裝置，所述微投影裝置設置于所述鏡腿；所述耦入區域設置在所述波導基底靠近所述鏡腿的左上區域內，和/或，所述耦入區域設置在所述波導基底靠近所述鏡腿的右上區域內。