[实用新型]一种光栅结构、一维光栅、光波导和近眼显示设备

说明书

本实用新型实施例中提供了一种光栅结构、一维光栅、光波导和近眼显示设备，该光栅结构包括至少两层光栅单元；光栅单元沿第一方向依次层叠设置，至少两层光栅单元中的至少一层光栅单元为功能层；其中，功能层包括沿第二方向依次交替设置的第一区域光栅和第二区域光栅，第一方向垂直于第二方向，第一区域光栅的折射率不等于第二区域光栅的折射率。在该光栅结构中，通过设置功能层，利用同一层内不同折射率材料对光线进行衍射，能提高衍射光谱范围和光线入射角度范围，后续应用于光波导中，能提高光线耦入至光波导内部的效率，并使其在光波导内传播时满足全反射条件。

技术领域

本实用新型实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种光栅结构、一维光栅、光波导和近眼显示设备。

背景技术

目前，对于消费级AR眼镜，通常采用衍射波导片，在实现全彩显示时，可采用多层波导片分别对不同光线进行衍射传播、或采用单层波导片同时对不同光线进行衍射传播。

对于多层波导片全彩显示方案，如图1所示，微投影光机100发出的红、绿、蓝光分别通过三片波导基底200的耦入区域210耦入至各自的波导基底内，经各自波导基底上的耦出区域220进行耦出扩展。然而，在这种方案中，不同颜色的光线分层传播，容易导致拖影、彩虹色彩失真等现象，显示效果较差、且这种方案使用多层波导片，导致成本高、限制其在市场的推广。因此，单层波导片实现全彩显示的方案成为近期研究热点。然而，现有的耦入光栅多为直光栅、倾斜光栅、闪耀光栅等，这些常规光栅的衍射光谱范围和光线入射角度范围窄、耦入效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种光栅结构、一维光栅、光波导和近眼显示设备，提供的光栅结构能提高衍射光谱范围和光线入射角度范围，后续应用于光波导中，能提高光线耦入至光波导内部的效率。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是提供一种光栅结构，该光栅结构包括：至少两层光栅单元；所述光栅单元沿第一方向依次层叠设置，所述至少两层光栅单元中的至少一层光栅单元为功能层；其中，所述功能层包括沿第二方向依次交替设置的第一区域光栅和第二区域光栅，所述第一方向垂直于所述第二方向，所述第一区域光栅的折射率不等于所述第二区域光栅的折射率。

在一些实施例中，不同层的所述功能层内的所述第一区域光栅的折射率不相同。

在一些实施例中，所述至少两层光栅单元中的至少一层光栅单元为间隔层；所述间隔层与所述功能层沿所述第一方向层叠设置。

在一些实施例中，所述功能层与所述间隔层依次沿所述第一方向交替层叠设置。

在一些实施例中，所述功能层的层数大于所述间隔层的层数。

在一些实施例中，任意两层所述功能层内的各所述第一区域光栅在第一方向上的投影部分重叠或完全错开。

在一些实施例中，在同一层所述功能层中，所述第一区域光栅的高度与所述第二区域光栅的高度不相等，所述第一区域光栅的宽度与所述第二区域光栅的宽度不相等。

第二方面，本实用新型实施例中提供一种一维光栅，该一维光栅包括如第一方面任意一项所述的光栅结构。

第三方面，本实用新型实施例中提供一种光波导，该光波导包括波导基底、以及如第二方面任意一项所述的一维光栅。

第四方面，本实用新型实施例还提供一种近眼显示设备，该近眼显示设备包括如第三方面任意一项所述的光波导。