光波導(dǎo)系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備技術(shù)方案

本申請公開了光波導(dǎo)系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備。光波導(dǎo)系統(tǒng)包括波導(dǎo)基底、二維耦入光柵、折轉(zhuǎn)光柵以及耦出光柵。二維耦入光柵折轉(zhuǎn)光柵、耦出光柵設(shè)置于波導(dǎo)基底，用于將入射光耦入至光波導(dǎo)內(nèi)。入射光經(jīng)由二維耦入光柵衍射后分為沿第一方向傳播具有第一空間矢量K1的第一衍射光束以及沿其它方向傳播具有第二空間矢量Kn的第二衍射光束。耦出光柵位于第一衍射光束傳播路徑上，第一衍射光束經(jīng)過波導(dǎo)基底的傳輸后直接進入耦出光柵。折轉(zhuǎn)光柵位于第二衍射光束的傳播路徑上，用于將第二衍射光束進行折轉(zhuǎn)射向耦出光柵。折轉(zhuǎn)光柵具有空間矢量Km。空間矢量K1、Kn以及Km三者形成閉合矢量三角形。通過上述方式，本申請利用折轉(zhuǎn)光柵提高了耦出光的傳遞效率。的傳遞效率。的傳遞效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
光波導(dǎo)系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備


[0001]本申請涉及光學(xué)成像設(shè)備
，特別是涉及光波導(dǎo)系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備。

技術(shù)介紹

[0002]隨著信息時代不斷發(fā)展，人們在生產(chǎn)生活中對近眼顯示設(shè)備的性能要求越來越高，各種新型顯示技術(shù)層出不窮，其中利用全息波導(dǎo)技術(shù)的顯示系統(tǒng)是目前增強現(xiàn)實(AR)領(lǐng)域的研究熱點。全息波導(dǎo)是利用耦入光柵、波導(dǎo)材料以及耦出光柵實現(xiàn)大出瞳、大視場的一種光學(xué)技術(shù)，這種技術(shù)結(jié)合了全息記錄材料中光柵的衍射特性以及波導(dǎo)介質(zhì)邊界處光束的全反射特性，相比傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)具有更小的體積和更輕的質(zhì)量，在便攜/頭戴式顯示終端方面得到廣泛應(yīng)用，并在近年來增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實顯示頭盔方面取得一定成果。
[0003]在全息波導(dǎo)顯示結(jié)構(gòu)中，光束在通過耦出光柵衍射出波導(dǎo)的同時，還會在波導(dǎo)材料內(nèi)表面發(fā)生全反射，衍射出光的次數(shù)視耦出光柵尺寸和入射角的大小而定，由于發(fā)生全反射，隨著衍射次數(shù)的增加，入射到耦出光柵上的光強依次減弱，若耦出光柵的衍射效率一定，則會出現(xiàn)衍射出光不均勻的現(xiàn)象，整體視場的亮度均勻性不佳。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]本申請主要解決的技術(shù)問題是提供一種光波導(dǎo)系統(tǒng)以及近眼顯示設(shè)備，能夠改善視場的亮度不均勻的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的一個技術(shù)方案是：提供一種光波導(dǎo)系統(tǒng)，包括：
[0006]波導(dǎo)基底；
[0007]二維耦入光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，用于將入射光耦入至所述波導(dǎo)基底內(nèi)，所述入射光經(jīng)由所述二維耦入光柵衍射后分為沿第一方向傳播的第一衍射光束以及沿其它方向傳播的第二衍射光束，其中，所述第一衍射光束具有第一空間矢量K1，所述第二衍射光束具有第二空間矢量Kn；
[0008]耦出光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，且位于所述第一衍射光束在所述波導(dǎo)基底的傳播路徑上，所述第一衍射光束經(jīng)過所述波導(dǎo)基底的傳輸后直接進入所述耦出光柵；
[0009]折轉(zhuǎn)光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，且位于所述第二衍射光束在所述波導(dǎo)基底的傳播路徑上，用于將所述第二衍射光束進行折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵，所述折轉(zhuǎn)光柵具有空間矢量Km；
[0010]所述第一衍射光束、所述第二衍射光束以及所述折轉(zhuǎn)光柵三者的空間矢量K1、Kn以及Km三者形成閉合矢量三角形。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的一個技術(shù)方案是：提供一種近眼顯示設(shè)備，包括圖像源以及本申請?zhí)峁┑墓獠▽?dǎo)系統(tǒng)，所述圖像源向所述光波導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)射光，所述光波導(dǎo)系統(tǒng)將所述光耦出。
[0012]本申請的有益效果是：本申請的光波導(dǎo)系統(tǒng)包括波導(dǎo)基底、二維耦入光柵、折轉(zhuǎn)光
柵以及耦出光柵。其中二維耦入光柵設(shè)置于波導(dǎo)基底，用于將入射光耦入至光波導(dǎo)內(nèi)，入射光經(jīng)由所述二維耦入光柵衍射后分為沿第一方向傳播具有第一空間矢量K1的第一衍射光束以及沿其它方向傳播具有第二空間矢量Kn的第二衍射光束。耦出光柵設(shè)置于波導(dǎo)基底，且位于第一衍射光束在波導(dǎo)基底的傳播路徑上，第一衍射光束經(jīng)過波導(dǎo)基底的傳輸后直接進入耦出光柵。折轉(zhuǎn)光柵設(shè)置于波導(dǎo)基底上，且位于第二衍射光束在波導(dǎo)基底的傳播路徑上，用于將第二衍射光束進行折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵。折轉(zhuǎn)光柵具有空間矢量Km。第一衍射光束、第二衍射光束以及折轉(zhuǎn)光柵三者的空間矢量K1、Kn以及Km三者形成閉合矢量三角形。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本申請的光波導(dǎo)系統(tǒng)通過在波導(dǎo)基底上設(shè)置折轉(zhuǎn)光柵，提高二維耦入光柵耦入波導(dǎo)基底內(nèi)的光的利用效率，提高了整體的能量利用效率，使得耦入光分多條路徑進入耦出區(qū)域，改善了視場的亮度不均勻的問題。
附圖說明
[0013]圖1是本申請近眼顯示設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例中光線在波導(dǎo)基底的一種傳播路徑示意圖；
[0016]圖4是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例中光線在波導(dǎo)基底的另一種傳播路徑示意圖；
[0017]圖5是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例中光線在波導(dǎo)基底的又一種傳播路徑示意圖；
[0018]圖6是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例的光柵矢量示意圖；
[0019]圖7是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖8是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)又一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0021]下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0022]請參閱圖1，圖1是本申請近眼顯示設(shè)備一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]近眼顯示設(shè)備10包括佩戴框11、佩戴架12、圖像源13及光學(xué)透鏡組件14。所述佩戴架12與所述佩戴框11相連。所述圖像源13也可以稱為投影光機。
[0024]所述佩戴框11具有間隔設(shè)置的兩個視窗區(qū)，所述兩個視窗區(qū)的至少一個視窗區(qū)設(shè)置有光波導(dǎo)系統(tǒng)100，光波導(dǎo)系統(tǒng)100為本申請?zhí)峁┑墓獠▽?dǎo)系統(tǒng)。
[0025]所述圖像源13設(shè)置于光波導(dǎo)系統(tǒng)100的一側(cè)，用于根據(jù)所要顯示的圖像產(chǎn)生光線。所述光學(xué)透鏡組件14設(shè)置于所述圖像源13與所述光波導(dǎo)系統(tǒng)100之間，用于將所述光線按照預(yù)設(shè)規(guī)律投入光波導(dǎo)系統(tǒng)100，所述圖像源13及所述光學(xué)透鏡組件14中的至少一個設(shè)置于所述佩戴框 11連接所述佩戴架12的連接處。
[0026]需要說明的是，本申請中的近眼顯示設(shè)備可以包括智能眼鏡、虛擬現(xiàn)實智能眼鏡等。需要說明的是，本申請實施例中的術(shù)語“包括”和“具有”以及它們?nèi)魏巫冃危鈭D在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對于
這些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或組件。
[0027]請參閱圖2，圖2是本申請光波導(dǎo)系統(tǒng)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]在本申請中，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本申請的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0029]在本實施例中，光波導(dǎo)系統(tǒng)100包括波導(dǎo)基底110、二維耦入光柵 120、折轉(zhuǎn)光柵(圖未編號)以及耦出光柵150。
[0030]波導(dǎo)基底110是引導(dǎo)光在其內(nèi)部傳播的介質(zhì)，光在波導(dǎo)基底110內(nèi)部發(fā)射全反射，用于將光源的光傳播至人眼，波導(dǎo)基底110可以是平面光波導(dǎo)。可選地，波導(dǎo)基底110為高折射率玻璃，波導(dǎo)基底110的折射率大于等于1.7且小于等于2.3，這樣設(shè)置有利于保證波導(dǎo)基底110的高折射率特性，高折射率可提高視場角的大小，以實現(xiàn)超大視場角的光波導(dǎo)片。當然，也可根據(jù)實際需求選擇不同的材料。
[0031]二維耦本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光波導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括：波導(dǎo)基底；二維耦入光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，用于將入射光耦入至所述波導(dǎo)基底內(nèi)，所述入射光經(jīng)由所述二維耦入光柵衍射后分為沿第一方向傳播的第一衍射光束以及沿其它方向傳播的第二衍射光束，其中，所述第一衍射光束具有第一空間矢量K1，所述第二衍射光束具有第二空間矢量Kn；耦出光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，且位于所述第一衍射光束在所述波導(dǎo)基底的傳播路徑上，所述第一衍射光束經(jīng)過所述波導(dǎo)基底的傳輸后直接進入所述耦出光柵；折轉(zhuǎn)光柵，設(shè)置于所述波導(dǎo)基底，且位于所述第二衍射光束在所述波導(dǎo)基底的傳播路徑上，用于將所述第二衍射光束進行折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵，所述折轉(zhuǎn)光柵具有空間矢量Km；所述第一衍射光束、所述第二衍射光束以及所述折轉(zhuǎn)光柵三者的空間矢量K1、Kn以及Km三者形成閉合矢量三角形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述折轉(zhuǎn)光柵包括第一折轉(zhuǎn)光柵組件和第二折轉(zhuǎn)光柵組件，所述第一折轉(zhuǎn)光柵組件與所述耦出光柵位于所述二維耦入光柵的同側(cè)，所述第一折轉(zhuǎn)光柵組件用于將射向所述耦出光柵范圍之外的所述第二衍射光束中折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵，所述第二折轉(zhuǎn)光柵組件與所述耦出光柵位于所述二維耦入光柵的相對側(cè)，所述第二折轉(zhuǎn)光柵組件用于將背離所述耦出光柵方向射出的第二衍射光束中折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一折轉(zhuǎn)光柵組件包括具有空間矢量Km1的第一折轉(zhuǎn)光柵和具有空間矢量Km2的第二折轉(zhuǎn)光柵，所述第一折轉(zhuǎn)光柵與所述第二折轉(zhuǎn)光柵間隔設(shè)置在所述二維耦入光柵靠近所述耦出光柵一側(cè)，所述第一折轉(zhuǎn)光柵用于將射向所述耦出光柵范圍之外對應(yīng)具有空間矢量Kn1的所述第二衍射光束中折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵，所述第二折轉(zhuǎn)光柵用于將射向所述耦出光柵范圍之外對應(yīng)具有空間矢量Kn2的所述第二衍射光束中折轉(zhuǎn)射向所述耦出光柵；其中，空間矢量K1、Kn1以及Km1三者形成閉合矢量三角形，空間矢量K1、Kn2以及Km2三者形成閉合矢...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴子深，亓新波，趙鵬，李屹，
申請(專利權(quán))人：深圳光峰科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：