[发明专利]光波导结构和近眼显示器

说明书

本发明提供了一种光波导结构和近眼显示器。光波导结构包括光波导片；耦入光栅为二维光栅；转折光栅，多个转折光栅至少包括两个转折光栅，两个转折光栅分别设置在光波导片的相同或不同的表面上，且两个转折光栅在光波导片上的投影呈角度设置，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片，耦出光栅为多个，多个耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅，第一耦出光栅为一维光栅，第二耦出光栅为二维光栅，第一耦出光栅和第二耦出光栅位于光波导片的不同表面上，且第一耦出光栅和第二耦出光栅在光波导片上的投影重合。本发明解决了现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。

技术领域

本发明涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种光波导结构和近眼显示器。

背景技术

随着社会的发展和科技的不断创新，虚拟现实(VR)，增强现实(AR)，混合现实(MR)已经逐步进入人们的生活中，其中在AR增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步，它采用带有衍射光栅的平板光波导片，将光源组件出射的图像传输并扩瞳到人眼，使得用户在看到真实世界的同时观察到光源组件投出叠加在世界的虚像。

目前市面上有多种多样的设计方案，但显示效果还不够理想，其原因是光线在光波导片中的传输会使光强能量造成损失，以及衍射光栅的特性导致耦出光的效率不均匀。这种不均匀性会影响图像显示，导致人眼观察到成像效果差。

也就是说，现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光波导结构和近眼显示器，以解决现有技术中的光波导结构存在成像效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光波导结构，包括：光波导片；耦入光栅，耦入光栅设置在光波导片上，耦入光栅为二维光栅，耦入光栅用于将外部光源组件所发出的光耦入到光波导片内；转折光栅，转折光栅为多个，多个转折光栅至少包括两个转折光栅，两个转折光栅分别设置在光波导片的相同或不同的表面上，且两个转折光栅在光波导片上的投影呈角度设置，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片，耦出光栅为多个，多个耦出光栅至少包括第一耦出光栅和第二耦出光栅，第一耦出光栅为一维光栅，第二耦出光栅为二维光栅，第一耦出光栅和第二耦出光栅位于光波导片的不同表面上，且第一耦出光栅和第二耦出光栅在光波导片上的投影重合。

进一步地，耦入光栅为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种；和/或转折光栅为一维光栅，一维光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或第一耦出光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和多层光栅中的一种；和/或第二耦出光栅为长方形光栅、平行四边形光栅和菱形光栅中的一种。

进一步地，耦入光栅包括第一光栅栅线方向和第二光栅栅线方向，第一光栅栅线方向与第二光栅栅线方向之间具有夹角，夹角为锐角或钝角。

进一步地，两个转折光栅在光波导片上沿一直线排布，且耦入光栅位于两个转折光栅在光波导片上的投影之间；或者耦入光栅位于两个转折光栅在光波导片上的投影之间，且耦入光栅和两个转折光栅之间呈八字形排布。

进一步地，耦入光栅、转折光栅和耦出光栅均为衍射光栅。

进一步地，耦入光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或耦入光栅的高度大于等于100纳米且小于等于500纳米；和/或耦入光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。

进一步地，转折光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或转折光栅的高度大于等于30纳米且小于等于300纳米；和/或当转折光栅为多层光栅时，多层光栅的层数大于等于1层且小于等于10层；和/或转折光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。