[實(shí)用新型]彩色波導(dǎo)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202122302553.0
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN215833697U
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅明輝;喬文;李瑞彬;朱平;陳林森
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州蘇大維格科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 蘇州謹(jǐn)和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 唐靜芳

本申請涉及一種彩色波導(dǎo)，包括波導(dǎo)和設(shè)于波導(dǎo)表面上的耦入?yún)^(qū)域、轉(zhuǎn)折區(qū)域及耦出區(qū)域，耦入?yún)^(qū)域包括第一納米光柵和覆蓋在第一納米光柵上的覆蓋層，耦出區(qū)域包括第二納米光柵，第一納米光柵的取向與第二納米光柵的取向形成90°夾角，轉(zhuǎn)折區(qū)域包括相對設(shè)置在耦入?yún)^(qū)域兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)折分區(qū)和第二轉(zhuǎn)折分區(qū)，且第一轉(zhuǎn)折分區(qū)和第二轉(zhuǎn)折分區(qū)以耦入?yún)^(qū)域的中心軸對稱設(shè)置。圖像光線分別經(jīng)過耦入?yún)^(qū)域、轉(zhuǎn)折區(qū)域和耦出區(qū)域的衍射后，能實(shí)現(xiàn)彩色增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示，且覆蓋層能夠提升圖像光線的衍射效率，從而有助于提升可見光波段整體的寬帶衍射屬性，該彩色波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)簡單且合理，提高了耦合效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種彩色波導(dǎo)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置，屬于顯示設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)((Augmented Reality，AR)顯示是把真實(shí)世界信息和虛擬世界信息交融處理，把原本在自然世界中的感官刺激等，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬處理后將虛擬的信息疊加到真實(shí)世界，被人類感官所感知。而針對視覺信息的融合呈現(xiàn)被認(rèn)為是混合現(xiàn)實(shí)系列技術(shù)突破的重中之重。所謂視覺信息融合就是需要一種顯示技術(shù)，它能把周圍的視覺環(huán)境與虛擬的圖形信息融合，即把真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時地疊加到了同一個畫面或空間，這種技術(shù)又叫增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)。

在眾多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)方案中，光學(xué)波導(dǎo)因其全反射光學(xué)特性、超薄、表面可加工等特點(diǎn)，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域具備廣泛的應(yīng)用。然而，目前的大部分基于光學(xué)波導(dǎo)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)，需要采用兩片或兩片以上的疊合方式來實(shí)現(xiàn)彩色顯示的功能，且實(shí)際傳導(dǎo)效率也不高，因此，在實(shí)際顯示效果體驗(yàn)上差強(qiáng)人意。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種單片實(shí)現(xiàn)彩色顯示且耦合效率高的彩色波導(dǎo)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種彩色波導(dǎo)，包括波導(dǎo)和設(shè)于所述波導(dǎo)表面上的耦入?yún)^(qū)域、轉(zhuǎn)折區(qū)域及耦出區(qū)域，所述耦入?yún)^(qū)域被配置為將圖像光線耦合進(jìn)入所述波導(dǎo)，所述轉(zhuǎn)折區(qū)域用于將經(jīng)所述波導(dǎo)傳導(dǎo)的圖像光線改變方向，所述耦出區(qū)域被配置為將經(jīng)所述轉(zhuǎn)折區(qū)域及所述波導(dǎo)傳導(dǎo)的圖像光線射出所述波導(dǎo)，所述耦入?yún)^(qū)域包括第一納米光柵，所述耦出區(qū)域包括第二納米光柵，所述第一納米光柵的取向與所述第二納米光柵的取向形成90°夾角，所述耦出區(qū)域的光柵周期與所述耦入?yún)^(qū)域的光柵周期相同，所述轉(zhuǎn)折區(qū)域包括相對設(shè)置在所述耦入?yún)^(qū)域兩側(cè)的第一轉(zhuǎn)折分區(qū)和第二轉(zhuǎn)折分區(qū)，且所述第一轉(zhuǎn)折分區(qū)和所述第二轉(zhuǎn)折分區(qū)以所述耦入?yún)^(qū)域的中心軸對稱設(shè)置，所述耦入?yún)^(qū)域包括覆蓋在所述第一納米光柵上的覆蓋層。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)折區(qū)域包括第三納米光柵，所述第三納米光柵的取向與所述第一納米光柵的取向或所述第二納米光柵取向形成45°夾角。

進(jìn)一步地，所述第一轉(zhuǎn)折分區(qū)的第三納米光柵的取向和所述第二轉(zhuǎn)折分區(qū)的第三納米光柵的取向以所述耦入?yún)^(qū)域的中心軸對稱設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)折區(qū)域包括二維點(diǎn)陣。

進(jìn)一步地，所述第一納米光柵的折射率為1.4-2.0，所述覆蓋層的折射率為1.8-3.0。

進(jìn)一步地，所述覆蓋層的厚度大于所述第一納米光柵的高度，所述覆蓋層的厚度為300-600nm，所述第一納米光柵的高度為200-500nm。

進(jìn)一步地，所述覆蓋層的材料為氮化硅。

進(jìn)一步地，所述耦入?yún)^(qū)域的光柵周期為200-600nm，所述轉(zhuǎn)折區(qū)域的光柵周期為150-500nm。

本實(shí)用新型還提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示裝置包括圖像輸出源、成像元件、以及如上所述的彩色波導(dǎo)。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本申請所示的彩色波導(dǎo)，圖像光線分別經(jīng)過耦入?yún)^(qū)域、轉(zhuǎn)折區(qū)域和耦出區(qū)域的衍射后，能實(shí)現(xiàn)彩色增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示，且覆蓋層能夠提升圖像光線的衍射效率，從而有助于提升可見光波段整體的寬帶衍射屬性，結(jié)構(gòu)簡單且合理，提高了耦合效率。