[实用新型]一种光栅波导元件及近眼显示设备

说明书

本实用新型公开了一种光栅波导元件，包括光学基板，光学基板包括第一光学表面和与第一光学表面平行的第二光学表面；第一光学表面上设有入射光栅、第一转折光栅和第一出射光栅；所述第二光学表面上设有第二转折光栅和第二出射光栅，该结构具有更大的光束扩展性能，能够适配更小出瞳的投影光束系统，从而能使得整个近眼显示装置体积和重量更小，且具有更高的光效。本实用新型还提供了一种近眼显示设备，包括上述光栅波导元件，该设备较目前主流的光栅波导近眼显示装置具有更小的体积和重量，更高的光效，且结构简单。本实用新型作用效果显著，适于广泛推广。

技术领域

本实用新型涉及光栅波导技术领域，特别涉及，一种光栅波导元件及近眼显示设备。

背景技术

光栅波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像。采用光栅波导元件制作的近眼显示装置通常以LCOS或DMD作为微显示元件，采用LED光源作为光源照射微显示元件产生图像光线，图像光线通过中继准直光学系统准直后，耦合进入衍射波导组件。LED光源光效较低，限制了虚拟图像的亮度，光栅波导镜片虽可以和普通眼镜片一样轻薄，但投影系统的体积和重量都较大，限制了其进一步应用和在AR行业的发展。因此，目前的光栅波导近眼显示装置系统复杂，体积和重量较大，不利于实际的使用。

现有的光栅波导元件由于只在元件的单侧制作了光栅结构，光束在传导过程中，只在有光栅的一侧表面发生复制，在无光栅的一侧表面不发生复制，因此现有的光栅波导元件具有较低的光束复制能力，对光束的扩展能力不足，不适合极细光束(或超小出瞳)的投影系统。而出瞳的减小(光束变细)有利于投影系统体积和重量的减小，这使得目前的光栅波导元件不利于整个近眼显示系统体积和重量的进一步减小。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种光栅波导元件及近眼显示设备，以解决现在技术所存在的系统复杂，体积和重量都较大，不利于实际的使用；光束复制能力差，传递效率低的问题。

本实用新型提供了一种光栅波导元件，包括：光学基板，所述光学基板包括第一光学表面和与所述第一光学表面平行的第二光学表面；所述第一光学表面上设有入射光栅、第一转折光栅和第一出射光栅；所述第二光学表面上设有第二转折光栅和第二出射光栅。

优选地，所述第一转折光栅和所述第二转折光栅的位置相对设置；所述第一出射光栅和所述第二出射光栅的位置相对设置。

优选地，所述第一转折光栅和所述第二转折光栅呈镜向对称设置；所述第一出射光栅和所述第二出射光栅呈镜向对称设置。

优选地，所述第一出射光栅和所述第二出射光栅的光栅线槽方向分别与所述入射光栅的光栅线槽方向垂直。

优选地，所述第一转折光栅和所述第二转折光栅的光栅线槽方向分别与所述入射光栅的光栅线槽方向呈一定夹角。

优选地，所述夹角为45度，60度或其它角度。

优选地，所述入射光栅设置于所述第一转折光栅的上方；所述第一出射光栅设置于所述第一转折光栅的一侧。

本实用新型还提供了一种近眼显示设备，包括上述任一项所述的光栅波导元件。

优选地，还包括：

光源发生器，用于向所述光栅波导元件提供用于显示图像的激光束；

准直透镜，设置于所述光源发生器的一侧，用于接收并将所述激光束准直；

MEMS振镜，用于接收准直后的所述激光束，并将光束反射至所述光栅波导元件上；

控制器，分别与所述光源发生器和所述MEMS振镜电连接。

优选地，所述光源发生器为单色激光器或多色激光器。