[實用新型]一種體全息光波導及增強現實顯示設備

有效

• 申請號: 202222143245.2
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN217766905U
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 魏一振;丁毅;李瑤;張卓鵬
• 申請（專利權）人: 杭州光粒科技有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00;G02B27/01
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 劉鋒

本申請公開了一種體全息光波導及增強現實顯示設備，涉及光學顯示技術領域，本申請的體全息光波導，包括層疊貼合設置的多個波導單元，波導單元包括波導基底和嵌入在波導基底同一側的耦入光柵和耦出光柵，波導基底上與耦入光柵和耦出光柵相對的一側設有全反射光柵以使全反射光柵與相鄰波導單元的耦合光柵貼合。本申請提供的體全息光波導及增強現實顯示設置，能夠減少光束耦出波導時的菲涅爾損耗，提高耦出圖像亮度，增大多層波導強度。

技術領域

本申請涉及光學顯示技術領域，具體而言，涉及一種體全息光波導及增強現實顯示設備。

背景技術

增強現實(Augmented Reality,AR)技術，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，是把原本在現實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息，通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現實的感官體驗，真實的環境和虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。這種技術不僅展現了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強顯示中，用戶利用增強現實顯示設備，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起，便可以看到真實的世界圍繞著它。

增強現實顯示設備需要通過靠近人眼的光學器件將虛擬世界的圖像信息傳導到人眼中，衍射光波導由于其輕薄、低損耗的優勢得到了非常廣泛的關注和應用，衍射光波導對波長敏感，使其對特定波長的光束的衍射效率較高，而對其他波長的光束的衍射效率較低，從而導致傳輸全彩色畫面時存在較大色差，通常針對不同波長設置多個單色衍射光波導對單色光束進行衍射，并采用多個單色衍射光波導疊加來避免色差，其中，多個單色衍射光波導的工作區域為了實現全反射而保留空氣間隙，即多個疊加的波導之間留有空氣間隙。光束耦入波導內后在波導內發生多次全反射后耦出，光束每次耦出波導進入空氣間隙，透過波導與空氣間隙的界面時，均會有部分光束在界面處反射，造成一定的菲涅爾損耗，影響圖像亮度。

實用新型內容

本申請的目的在于提供一種體全息光波導及增強現實顯示設置，能夠減少光束耦出波導時的菲涅爾損耗，提高耦出圖像亮度，增大多層波導強度。

本申請的實施例一方面提供了一種體全息光波導，包括層疊貼合設置的多個波導單元，波導單元包括波導基底以及嵌入在波導基底同一側的耦入光柵和耦出光柵，波導基底上與耦入光柵和耦出光柵相對的一側嵌設有全反射光柵，以使全反射光柵與相鄰波導單元的耦出光柵貼合。

作為一種可實施的方式，全反射光柵與耦入光柵相靠近。

作為一種可實施的方式，波導單元包括三個，每一層耦入光柵分別響應不同的波長，其中，波導單元通過耦入光柵對特定波長的光束衍射使得特定波長的光束進入耦入光柵對應的波導單元，其余波長的光束穿透耦入光柵沿直線傳播直至入射相鄰波導單元的耦入光柵。

作為一種可實施的方式，波導基底沿層疊方向的厚度在0.1-5mm之間，耦入光柵的厚度在10-200μm之間,耦出光柵的厚度在10-200μm之間，全反射光柵的厚度在10-200μm之間。

作為一種可實施的方式，波導基底的折射率在1.3-2.0之間。

作為一種可實施的方式，相鄰兩個波導單元之間通過光學膠粘合。

作為一種可實施的方式，光學膠的折射率在1.3-2.0之間。

作為一種可實施的方式，耦入光柵、耦出光柵采用透射式光柵或者反射式光柵，全反射光柵采用反射式光柵。

作為一種可實施的方式，耦入光柵、耦出光柵和全反射光柵采用光敏樹脂制成。

本申請的實施例另一方面提供了一種增強現實顯示設備，包括圖像產生組件以及上述的體全息光波導，其中，圖像產生組件用于分別向體全息光波導的多個耦入光柵發射待顯示圖像光，體全息光波導的耦出光柵用于將待顯示圖像光耦出。