[發明專利]AR光波導耦出光柵的設計方法及AR光波導的設計方法

有效

• 申請號: 202110798760.1
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113625447B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 趙興明;范真濤;朱慶峰;隋磊;田克漢
• 申請（專利權）人: 嘉興馭光光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B27/01;G02B27/42
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 郝文博

1.一種AR光波導的耦出光柵的設計方法，所述AR光波導包括耦入光柵、光波導主體及所述耦出光柵，所述設計方法的特征在于，包括：

S101：根據光束入射至所述耦入光柵的角度、所述光束的波長和所述耦入光柵的光柵周期，計算所述光束通過所述耦入光柵衍射耦入至所述光波導主體的衍射耦入角度；

S102：根據所述衍射耦入角度和所述光波導主體的厚度計算所述光束在所述耦出光柵上相鄰兩次耦出位置之間的距離；

S103：根據所述耦出光柵的最大衍射效率計算經所述耦出光柵多次耦出后的所述光束的亮度差異率；

S104：根據所述耦出光柵的長度、人眼對所述光束的敏感度、所述亮度差異率和所述相鄰兩次耦出位置之間的距離，計算所述耦出光柵的分區數量。

2.如權利要求1所述的設計方法，其中所述光束以具有一定視場角的錐形光束入射，步驟S101進一步包括：

根據所述錐形光束的中心入射角度或所述錐形光束入射角度的正極值/負極值計算所述衍射耦入角度。

3.一種AR光波導的設計方法，所述AR光波導包括耦入光柵、光波導主體以及耦出光柵，所述設計方法的特征在于，包括：

S201：根據光束入射至所述耦入光柵的角度、所述光束的波長對所述耦入光柵的光柵參數進行優化，所述光柵參數包括光柵周期、光柵深度以及光柵占空比；

S202：根據所述耦入光柵的光柵周期以及光柵深度確定所述耦出光柵的光柵周期以及光柵深度；

S203：采用如權利要求1或2所述的設計方法，對所述耦出光柵進行分區；

S204：以所述耦出光柵的耦出總光功率以及非均勻性為優化目標，得到所述耦出光柵的各分區的光柵占空比。

4.如權利要求3所述的設計方法，其中步驟S201進一步包括：

S2011：根據初始光柵參數，所述光束的波長確定所述光柵參數的優化范圍；

S2012：根據最大衍射耦入角度及設定耦入角度步長，計算不同耦入角度下的衍射效率；

S2013：根據所述不同耦入角度下的衍射效率，計算所述耦入光柵的平均衍射效率和非均勻性參數；

S2014：以所述平均衍射效率和非均勻性參數為優化目標，得到優化后的所述耦入光柵的光柵周期、調制深度和占空比。

5.如權利要求4所述的設計方法，其中步驟S2014進一步包括：

采用最速下降法、遺傳算法、粒子群算法或模擬退火算法進行優化。

6.如權利要求3-5中任一項所述的設計方法，其中步驟S202進一步包括：

所述耦出光柵設計為與所述耦入光柵具有一致的光柵深度、光柵周期。

7.如權利要求3-5中任一項所述的設計方法，其中步驟S204進一步包括：

S2041：將所述耦出光柵的眼動范圍根據瞳孔尺寸劃分為多個眼動子區域，計算各個眼動子區域的耦出光功率；

S2042：根據所述各個眼動子區域的耦出光功率，計算所述耦出光柵的眼動范圍內耦出光功率的非均勻性參數；

S2044：以所述耦出光柵的耦出總光功率以及所述非均勻性參數、作為優化目標，得到優化后的所述分區的光柵占空比。

8.如權利要求7所述的設計方法，其中步驟S2044進一步包括：

采用最速下降法、遺傳算法、粒子群算法或模擬退火算法進行優化。

9.一種用于AR眼鏡的光波導，采用如權利要求3-8中任一項所述的設計方法設計制成。