[实用新型]基于复合结构浮雕光栅的AR眼镜波导

说明书

本实用新型涉及一种基于复合结构浮雕光栅的AR眼镜波导。它由复合结构浮雕光栅通过金属模板压膜而成，所述的复合结构浮雕光栅包括波导基板、聚合物和浮雕光栅，波导基板的上方为聚合物，聚合物上刻蚀有浮雕光栅，所述的浮雕光栅是由两个具有不同倾斜角的光栅组合而成，实现耦合效率的叠加，且上述两个光栅具有相同的基底长度。本实用新型采用复合结构浮雕光栅能够对不同入射方向的光进行有效的叠加，从而来扩大AR波导眼镜的视场角。

技术领域

本实用新型涉及增强现实技术领域，具体涉及一种基于复合结构浮雕光栅的AR眼镜系统。

背景技术

近年来增强现实技术正在吸引越来越多的目光，该技术能够将虚拟图像投影在真实场景中，从而在不影响使用者观察周围环境的前提下感知投影图像，浏览和处理虚拟信息。增强现实技术的实现依赖近眼投影显示设备。采用光波导技术实现近眼显示，可以显著简化系统的结构，降低设备的重量和体积，对增强现实设备的商业化和普及化具有重要的意义，因此利用光波导技术来制作AR眼镜成为近年来的研究热点。

对于基于光栅耦合元件的波导系统，一个关键问题是光栅的衍射效率随着入射角度变化时无法保持稳定，目前倾斜光栅对应的倾斜角只对特定角度范围内的光耦合进去，并且衍射效率比较高，但是现有的光栅视场角较小。

对于倾斜光栅在特定的衍射级中具有高效率，故通常被用于将光耦合到光波导中。随着如今人们对波导AR眼镜的研究，倾斜光栅经常用于增强现实应用中。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于复合结构浮雕光栅的AR眼镜结构。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

本实用新型由复合结构浮雕光栅通过金属模板压膜而成，所述的复合结构浮雕光栅包括波导基板、聚合物和浮雕光栅，波导基板的上方为聚合物，聚合物上刻蚀有浮雕光栅，所述的浮雕光栅是由两个具有不同倾斜角的光栅组合而成，实现耦合效率的叠加，且上述两个光栅具有相同的基底长度。

进一步说，所述的浮雕光栅中的两个光栅的深度不同。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用复合结构浮雕光栅能够对不同入射方向的光进行有效的叠加，从而来扩大AR波导眼镜的视场角。

附图说明

图1是本实用新型中所涉及的复合结构浮雕光栅的结构示意图。

图2是倾角为15°倾斜光栅对不同角度光的耦合效率图。

图3是倾角为24°倾斜光栅对不同角度光的耦合效率图。

图4是将上述两个不同倾角的光栅复合在一起后对不同角度光的耦合效率图。

具体实施方式

本实用新型由复合结构浮雕光栅通过金属模板压膜而成，即AR眼镜波导聚合物的结构与浮雕光栅结构成镜像，所述的复合结构浮雕光栅见图1，包括聚合物1、玻璃基板2、倾斜光栅3和倾斜光栅4。其中两个倾斜光栅的基底长度d相同，这样就把两个光栅能够复合在一起，同时考虑到光栅高度对不同角度光的耦合效率，该结构中两个光栅的深度H1、H2可以进行调节，其中光栅H1、H2的数值可以是不同的。而结构中采用的是折射率为1.5玻璃作为基板，所用的聚合物折射率为1.61，空气的折射率为1，这样就构成了波导系统，使被倾斜光栅3、4耦合到玻璃基板中的光，进行全反射传播，其中倾斜光栅的倾角a、b两个值不同，并且能在耦合效率上能实现叠加的效果。

为了证明能本实用新型对不同角度的光具有叠加效果，进行了以下工作：

（1）首先，选用532nm绿光作为光源，光栅深度H为0.5um，倾角b为15°，基底长度d为0.42um的倾斜光栅，耦合效率和入射角度的关系如附图2所示，大约在5°至26°范围内有较高耦合效率。