[发明专利]光栅结构、镜片及头戴显示设备

说明书

本发明公开了一种光栅结构、镜片及头戴显示设备，所述光栅结构包括基底和设于所述基底一表面的多个光栅部，多个光栅部在所述基底的延伸方向上间隔排布，所述光栅部的至少部分表面镀设有增强层，所述增强层的折射率大于所述光栅部的折射率。本发明的技术方案通过镀膜对光栅结构进行优化，提高光栅结构的折射率，从而提高光栅的衍射效率和均匀性。

技术领域

本发明涉及衍射光学器件技术领域，尤其涉及一种光栅结构、镜片及头戴显示设备。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)显示是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应的图像、视频、3D模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

AR显示一般是从图像源发出入射光，经镜片的反射和折射之后进入人眼观看，因此，镜片的性能直接影响AR设备的图像质量和体验效果。可知的，镜片包括衬底和设于衬底上的光栅结构，光栅结构一般包括有光耦入、光扩瞳、光耦出等功能区域，能实现光传输成像。

现有的光栅结构的材料折射率均较低，与空气介质的折射率差也较小，导致光传输效率偏低，且出现空间位置或不同角度的色彩与亮度均匀性差。而如果直接选择高折射率的材料，则加工工艺难度高，如直接刻蚀，加工成本高且不适于大规模量产。

发明内容

基于此，针对光栅结构折射率低，且对空间位置、角度不同而色彩与亮度不均匀的显示问题，有必要提供一种光栅结构、镜片及头戴显示设备，旨在有效提高光栅折射率，从而提高传输效率和获得不同位置和角度情况下的均匀性。

为实现上述目的，本发明提出的一种光栅结构，应用于头戴显示设备，所述光栅结构包括基底和设于所述基底一表面的多个光栅部，多个光栅部在所述基底的延伸方向上间隔排布，所述光栅部的至少部分表面镀设有增强层，所述增强层的折射率大于所述光栅部的折射率。

可选地，所述增强层的材料为二氧化钛、氧化铝和氧化镁中的一种；

和/或，所述增强层的折射率是所述光栅部的折射率的1.25倍及以上。

可选地，每一所述光栅部包括与所述基底表面相平行的顶面、和连接于所述顶面与所述基底表面的侧面，所述顶面、侧面及所述基底设有所述光栅部的表面均设有所述增强层；

和/或，所述基底的材料为二氧化硅或树脂；

和/或，所述光栅部的材料为二氧化硅和树脂。

可选地，所述顶面、侧面及所述基底的表面中的至少两者镀设的增强层的厚度不相同。

在多个所述光栅部的排布方向上，所述光栅部的高度大于所述光栅部的宽度，所述顶面和所述基底的表面镀设的增强层的厚度相同，并小于所述侧面镀设的增强层的厚度。

可选地，所述顶面镀设的增强层的厚度为所述侧面镀设的增强层的厚度的70％～80％。

可选地，在多个所述光栅部的排布方向上，所述光栅部的高度小于所述光栅部的宽度，所述顶面和所述基底的表面镀设的增强层的厚度相同，并大于所述侧面镀设的增强层的厚度。

可选地，设定所述光栅结构的周期为A，所述增强层的厚度D的范围为4％A～6％A。

可选地，每一所述光栅部的高度H的范围为40％A～60％A；

和/或，在多个所述光栅部排布的方向上，每一所述光栅部的宽度范围为15％A～35％A。

可选地，所述增强层通过原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积或磁控溅射的方式镀设；

和/或，所述光栅结构为耦入光栅或耦出光栅。