[發(fā)明專利]衍射光波導(dǎo)和AR設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310170091.2
• 申請(qǐng)日: 2023-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN116299834A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵陳荻;游旭;蘭富洋;周興;關(guān)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海莫界科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/00
• 分類號(hào): G02B6/00;G02B27/01;G02B27/00;G02B27/42;G02B5/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;劉燚圣

本發(fā)明公開了一種衍射光波導(dǎo)和AR設(shè)備。該衍射光波導(dǎo)包括：光波導(dǎo)基底，光波導(dǎo)基底上具有耦入?yún)^(qū)和耦出區(qū)，耦出區(qū)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；耦出光柵設(shè)置于耦出區(qū)，耦出光柵位于第一區(qū)域的部分至少具有第一光柵矢量，且耦出光柵位于第二區(qū)域的部分至少具有第二光柵矢量，第一光柵矢量與第二光柵矢量方向不相同；耦入光柵設(shè)置于耦入?yún)^(qū)，其中耦入光柵具有第三光柵矢量，第一光柵矢量與第二光柵矢量之矢量和的方向與第三光柵矢量的夾角小于預(yù)設(shè)角度，矢量和的長(zhǎng)度與第三光柵矢量的長(zhǎng)度之差小于預(yù)設(shè)值。通過設(shè)置具有不同光柵矢量的兩個(gè)耦出區(qū)域，以減少波導(dǎo)光柵總面積和提升能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增強(qiáng)顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種衍射光波導(dǎo)和AR設(shè)備。

背景技術(shù)

在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented?reality,AR)、混合現(xiàn)實(shí)(Mixed?reality,MR)領(lǐng)域，相比Bird?Bath(BB，半反半透式)、蟲眼(離軸反射式)、自由曲面棱鏡等顯示方案，光波導(dǎo)方案更輕薄、眼盒更大，因此有更廣闊的應(yīng)用前景。眼盒指人眼在給定視距下能完整看到所給視場(chǎng)光線的二維區(qū)域(每個(gè)視場(chǎng)角的光線均能被觀察到)。在光波導(dǎo)方案中，相比使用部分透反膜的陣列光波導(dǎo)，衍射光波導(dǎo)生產(chǎn)制備工藝難度更低，在實(shí)現(xiàn)二維擴(kuò)瞳(兩個(gè)維度的出瞳拓展)時(shí)不存在柵格狀暗條紋，因此更受關(guān)注。

衍射光波導(dǎo)的研究難點(diǎn)在于如何減小波導(dǎo)面積以及如何進(jìn)一步增大眼盒。相比全一維光柵的光波導(dǎo)設(shè)計(jì)方案，由US10359635B2(Wave?Optics)提出的含有二維光柵的光波導(dǎo)設(shè)計(jì)方案可以無需轉(zhuǎn)折區(qū)即達(dá)到二維擴(kuò)瞳，因此能夠提供更大眼盒。

現(xiàn)有技術(shù)中的光波導(dǎo)耦出區(qū)域的光柵通常為一維光柵或二維光柵。耦出光柵全為一維光柵且光柵矢量均相同時(shí)，波導(dǎo)總光柵面積較大；耦出光柵全為二維光柵時(shí)，雖然總面積較小，但存在能量浪費(fèi)。因此波導(dǎo)總光柵面積和能量利用上難以兼顧。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：如何解決減少波導(dǎo)總光柵面積和提高能量利用率難以兼顧的問題。

一種衍射光波導(dǎo)，所述衍射光波導(dǎo)包括：

光波導(dǎo)基底，所述光波導(dǎo)基底上具有耦入?yún)^(qū)和耦出區(qū)，所述耦出區(qū)包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；

耦出光柵，所述耦出光柵設(shè)置于所述耦出區(qū)，所述耦出光柵位于所述第一區(qū)域的部分至少具有第一光柵矢量，且所述耦出光柵位于所述第二區(qū)域的部分至少具有第二光柵矢量，所述第一光柵矢量與所述第二光柵矢量方向不相同；

耦入光柵，所述耦入光柵設(shè)置于所述耦入?yún)^(qū)，所述耦入光柵用于將光線耦入到所述光波導(dǎo)基底中進(jìn)行全反射傳導(dǎo)并通過所述耦出光柵耦出，其中耦入光柵具有第三光柵矢量，所述第一光柵矢量與所述第二光柵矢量之矢量和的方向與所述第三光柵矢量的夾角小于預(yù)設(shè)角度，所述矢量和的長(zhǎng)度與所述第三光柵矢量的長(zhǎng)度之差小于預(yù)設(shè)值。

優(yōu)選地，所述第一光柵矢量、第二光柵矢量與第三光柵矢量的倒數(shù)大小范圍為200nm～2um。

優(yōu)選地，耦出光柵位于所述第一區(qū)域的部分還具有第二光柵矢量。

優(yōu)選地，所述耦出光柵包括位于所述第一區(qū)域的兩個(gè)一維光柵或等效一維光柵，兩個(gè)所述一維光柵或所述等效一維光柵的其中之一具有第一光柵矢量且其中另一具有第二光柵矢量，且兩個(gè)所述一維光柵或所述等效一維光柵在所述光波導(dǎo)基底的厚度方向上依次設(shè)置且至少部分重疊。

優(yōu)選地，所述耦出光柵包括位于所述第一區(qū)域的二維光柵，所述二維光柵具有所述第一光柵矢量和所述第二光柵矢量。

優(yōu)選地，所述耦出光柵還包括位于所述第二區(qū)域內(nèi)且具有所述第二光柵矢量的一維光柵或等效一維光柵。

優(yōu)選地，所述耦出區(qū)還包括第三區(qū)域，所述第一區(qū)域位于所述第二區(qū)域和所述第三區(qū)域之間，所述耦出光柵位于所述第三區(qū)域的部分具有第二光柵矢量。