[发明专利]衍射波导装置、近眼显示设备及制造方法

说明书

本申请提供一种衍射波导装置，其包括波导基底及光栅结构，所述光栅结构设置于所述波导基底的表面，所述光栅结构包括若干光栅单元，所述若干光栅单元具有在第一方向上的第一周期和在与所述第一方向不同的第二方向上的第二周期，通过调节所述第一周期及所述第二周期，以使所述光栅结构的二维扩瞳角度为180°。本申请的光栅结构的有效耦出光栅区域概呈矩形，因此，所述光栅结构无需部分光栅单元仅用于进行扩瞳，使所述光栅结构的光栅单元用于有效耦出的面积增大，增加了所述光栅结构的有效显示面积，提高了光栅利用率。本申请的还提供设有所述衍射波导装置的近眼显示设备及所述衍射波导装置的制造方法。

技术领域

本申请涉及衍射光学器件技术领域，具体涉及一种衍射光波导装置、设有所述衍射光波导装置的近眼显示设备，以及所述衍射光波导装置的制造方法。

背景技术

随着技术的发展，增强现实(Augmented Reality，AR)显示装置，比如AR眼镜，既能看到外部真实的世界也需要看到虚拟的图像。近眼显示设备通常包括衍射波导系统，现有基于光栅的衍射波导系统分别两类，第一类为三片及以上一维光栅区域的衍射波导系统；第二类为两片光栅区域的二维衍射波导系统。所述第一类衍射波导系统包括波导基底、耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，图像源产生的显示图像的光线通过所述耦入光栅进入所述波导基底，经所述转折光栅进行扩瞳后，再经过所述耦出光栅耦出而出射至人眼。所述二维衍射波导系统包括波导基底、耦入光栅和二维耦出光栅，图像源产生的显示图像的光线通过所述耦入光栅进入所述波导基底，再经过所述耦出光栅耦出而出射至人眼。

然，上述第一类衍射波导系统由于转折光栅需占用波导基底的面积，因此导致耦出光栅的设置面积较小，使得波导基底的利用率较低，从而限制眼动范围(Eye Box)；如图1所示，现有的上述第二类衍射波导系统中的二维光栅主要利用六角格子的周期性结构，所述周期性结构的扩瞳角度为120°，因此，需要一部分光栅区域进行扩瞳，即图1中的虚线框a0表示有效耦出光栅区域，而虚线框a0左侧的光栅为进行扩瞳的无效耦出光栅，从而导致有效耦出光栅面积减小。

发明内容

本申请第一方面提供了一种衍射波导装置，所述衍射波导装置包括：

波导基底；以及

光栅结构，所述光栅结构设置于所述波导基底的表面，所述光栅结构包括若干光栅单元，所述若干光栅单元具有在第一方向上的第一周期和在与所述第一方向不同的第二方向上的第二周期，通过调节所述第一周期及所述第二周期，以使所述光栅结构的二维扩瞳角度为180°。

本申请的光栅结构的有效耦出光栅区域概呈矩形，因此，所述光栅结构无需部分光栅单元仅用于进行扩瞳，使所述光栅结构的光栅单元用于有效耦出的面积增大，增加了所述光栅结构的有效显示面积，提高了光栅利用率。

本申请第二方面还提供了一种近眼显示设备，所述近眼显示设备包括如第一方面所述的衍射波导装置。

本申请的近眼显示设备通过设置的衍射波导装置，使光栅结构的二维扩瞳角度为180°，以使衍射波导装置的有效耦出光栅区域概呈矩形，所述光栅结构无需部分光栅单元仅用于进行扩瞳，使所述光栅结构的光栅单元用于有效耦出的面积增大，增加了所述光栅结构的有效显示面积，提高了光栅利用率。

本申请第三方面提供了一种衍射波导装置的制造方法，包括：

提供波导基底；及

形成光栅结构于所述波导基底的一表面，其中所述光栅结构包括若干光栅单元，所述若干光栅单元具有在第一方向上的第一周期和在与所述第一方向不同的第二方向上的第二周期，通过调节所述第一周期及所述第二周期的值，以使所述光栅结构的二维扩瞳角度为180°。

附图说明

图1是现有技术的二维耦出光栅的光线扩瞳的示意图；

图2是本申请第一实施例提供的衍射波导装置的使用状态示意图；