[实用新型]彩色波导及增强现实显示装置

说明书

本申请涉及一种彩色波导，包括波导和设于波导表面上的耦入区域、转折区域及耦出区域，耦入区域包括第一纳米光栅和覆盖在第一纳米光栅上的覆盖层，耦出区域包括第二纳米光栅，第一纳米光栅的取向与第二纳米光栅的取向形成90°夹角，转折区域包括相对设置在耦入区域两侧的第一转折分区和第二转折分区，且第一转折分区和第二转折分区以耦入区域的中心轴对称设置。图像光线分别经过耦入区域、转折区域和耦出区域的衍射后，能实现彩色增强现实显示，且覆盖层能够提升图像光线的衍射效率，从而有助于提升可见光波段整体的宽带衍射属性，该彩色波导的结构简单且合理，提高了耦合效率。

技术领域

本实用新型涉及一种彩色波导及增强现实显示装置，属于显示设备技术领域。

背景技术

增强现实((Augmented Reality，AR)显示是把真实世界信息和虚拟世界信息交融处理，把原本在自然世界中的感官刺激等，通过计算机技术，模拟处理后将虚拟的信息叠加到真实世界，被人类感官所感知。而针对视觉信息的融合呈现被认为是混合现实系列技术突破的重中之重。所谓视觉信息融合就是需要一种显示技术，它能把周围的视觉环境与虚拟的图形信息融合，即把真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间，这种技术又叫增强现实显示技术。

在众多增强现实显示技术方案中，光学波导因其全反射光学特性、超薄、表面可加工等特点，在增强现实领域具备广泛的应用。然而，目前的大部分基于光学波导的增强现实显示技术，需要采用两片或两片以上的叠合方式来实现彩色显示的功能，且实际传导效率也不高，因此，在实际显示效果体验上差强人意。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单片实现彩色显示且耦合效率高的彩色波导。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种彩色波导，包括波导和设于所述波导表面上的耦入区域、转折区域及耦出区域，所述耦入区域被配置为将图像光线耦合进入所述波导，所述转折区域用于将经所述波导传导的图像光线改变方向，所述耦出区域被配置为将经所述转折区域及所述波导传导的图像光线射出所述波导，所述耦入区域包括第一纳米光栅，所述耦出区域包括第二纳米光栅，所述第一纳米光栅的取向与所述第二纳米光栅的取向形成90°夹角，所述耦出区域的光栅周期与所述耦入区域的光栅周期相同，所述转折区域包括相对设置在所述耦入区域两侧的第一转折分区和第二转折分区，且所述第一转折分区和所述第二转折分区以所述耦入区域的中心轴对称设置，所述耦入区域包括覆盖在所述第一纳米光栅上的覆盖层。

进一步地，所述转折区域包括第三纳米光栅，所述第三纳米光栅的取向与所述第一纳米光栅的取向或所述第二纳米光栅取向形成45°夹角。

进一步地，所述第一转折分区的第三纳米光栅的取向和所述第二转折分区的第三纳米光栅的取向以所述耦入区域的中心轴对称设置。

进一步地，所述转折区域包括二维点阵。

进一步地，所述第一纳米光栅的折射率为1.4-2.0，所述覆盖层的折射率为1.8-3.0。

进一步地，所述覆盖层的厚度大于所述第一纳米光栅的高度，所述覆盖层的厚度为300-600nm，所述第一纳米光栅的高度为200-500nm。

进一步地，所述覆盖层的材料为氮化硅。

进一步地，所述耦入区域的光栅周期为200-600nm，所述转折区域的光栅周期为150-500nm。

本实用新型还提供一种增强现实显示装置，所述增强现实显示装置包括图像输出源、成像元件、以及如上所述的彩色波导。

本实用新型的有益效果在于：本申请所示的彩色波导，图像光线分别经过耦入区域、转折区域和耦出区域的衍射后，能实现彩色增强现实显示，且覆盖层能够提升图像光线的衍射效率，从而有助于提升可见光波段整体的宽带衍射属性，结构简单且合理，提高了耦合效率。