本發(fā)明涉及ar顯示，特別是涉及一種光波導(dǎo)。

背景技術(shù)：

1、ar的光學(xué)模組，主要分為兩部分，第一部分是微型顯示模組，包括微顯（lcd屏，lcos/dlp顯示面板，uled/uoled，其他微投影），第二部分為入眼的波導(dǎo)，包括棱鏡波導(dǎo)（棱鏡的方式，主要公司為epson，耐德佳），陣列波導(dǎo)（由多片光柵片膠合的分光器件，主要廠(chǎng)家有上海理湃，瓏璟光電等），衍射波導(dǎo)（由納米壓印的方法在硅基玻璃上轉(zhuǎn)印出納米級(jí)別的微條紋，通過(guò)衍射的方式進(jìn)行光傳播），其他的波導(dǎo)方案。

2、現(xiàn)有技術(shù)中的波導(dǎo)片模型及ar眼鏡雖然可以實(shí)現(xiàn)單光機(jī)從中間實(shí)現(xiàn)一拖二雙目的顯示，但是最大的缺陷就是在實(shí)際使用中，因?yàn)楣鈾C(jī)在中間會(huì)導(dǎo)致眼鏡在鼻梁端會(huì)非常厚（光機(jī)的厚度），嚴(yán)重影響佩戴的美觀度；同時(shí)，因?yàn)楣鈾C(jī)在鼻梁側(cè)，光機(jī)的重量在鼻梁端，會(huì)使得鼻子的承重比較大，影響佩戴的舒適度。

3、綜上，現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種使用方便的光波導(dǎo)。

4、需要說(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于對(duì)本申請(qǐng)的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中至少一種技術(shù)問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種光波導(dǎo)，包括耦入棱鏡、橫向棱鏡、以及設(shè)置在所述橫向棱鏡內(nèi)的第一轉(zhuǎn)折面和第二轉(zhuǎn)折面、以及分別與所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置地第一衍射光柵和第二衍射光柵、用于耦出光束的第一耦出棱鏡陣列、第二耦出棱鏡陣列；光機(jī)與所述耦入棱鏡連接，用于提供投影圖像給所述耦入棱鏡；所述耦入棱鏡設(shè)置在所述橫向棱鏡的端側(cè)，用于將光束轉(zhuǎn)折進(jìn)入所述橫向棱鏡，所述光束在所述橫向棱鏡內(nèi)部通過(guò)全反射進(jìn)行橫向傳播并傳播至所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面；所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別將光束轉(zhuǎn)折向下進(jìn)入所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵；光束通過(guò)所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的擴(kuò)展最終通過(guò)所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列向外耦出；所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵矢量和均為0。

4、優(yōu)選地，所述橫向棱鏡是一個(gè)長(zhǎng)方體，由上至下包括第一層、第二層和第三層；所述第一轉(zhuǎn)折面到所述耦入棱鏡的距離小于所述第二轉(zhuǎn)折面到所述耦入棱鏡的距離；所述第一轉(zhuǎn)折面設(shè)置在所述第三層；所述第二轉(zhuǎn)折面設(shè)置在所述第二層；且所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面到所述橫向棱鏡中軸線(xiàn)的垂直距離相等。

5、優(yōu)選地，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的內(nèi)側(cè)。

6、優(yōu)選地，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng)；所述第一衍射光柵包括耦入光柵部分和擴(kuò)展光柵部分；定義xyz坐標(biāo)軸，z軸為所述耦入棱鏡的厚度方向，屬于縱向，xy為與所述z軸垂直的平面所在的方向的坐標(biāo)；所述耦入光柵部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于將所述第一轉(zhuǎn)折面的光束耦入所述第一衍射光柵；且與x軸負(fù)方向的夾角為θ131y，所述擴(kuò)展光柵部分的光柵方向和所述耦入光柵部分的方向一致；所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵周期為200nm~600nm。

7、優(yōu)選地，所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)一致，陣列的數(shù)目：5~20個(gè)，所述陣列的斜面與z軸的夾角為θ4z，θ4z和θ1z的關(guān)系：θ1z=θ4z，所述陣列的斜面的鍍膜的反射率范圍為r：2%~30%。

8、優(yōu)選地，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的中間。

9、優(yōu)選地，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵結(jié)構(gòu)一致；所述第一衍射光柵包括依序設(shè)置地光柵周期一致的第一部分、中間部分和第二部分，所述中間部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置，為一個(gè)二維光柵；所述第一部分和所述第二部分將光束向兩邊進(jìn)行擴(kuò)展并向下傳播；所述中間部分分別和所述第一部分、所述第二部分的光柵矢量疊加上矢量和為0，形成閉環(huán)。

10、優(yōu)選地，所述中間部分的衍射效率為：0級(jí)光:≤20%，1級(jí)光：≥80%；所述第一部分的衍射效率為：0級(jí)光：10%~90%，1級(jí)光：90%~10%；所述第二部分的衍射效率為：0級(jí)光：10%~90%，1級(jí)光：90%~10%。

11、優(yōu)選地，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的外側(cè)。

12、優(yōu)選地，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng)；所述第一衍射光柵包括耦入光柵部分和擴(kuò)展光柵部分；定義xyz坐標(biāo)軸，z軸為所述耦入棱鏡的厚度方向，屬于縱向，xy為與所述z軸垂直的平面所在的方向的坐標(biāo)；所述耦入光柵部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于將所述第一轉(zhuǎn)折面的光束耦入所述第一衍射光柵；且與x軸負(fù)方向的夾角為θ131y，所述擴(kuò)展光柵部分的光柵方向和所述耦入光柵部分的方向一致；所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵周期為200nm~600nm。

13、本發(fā)明具有有益效果：

14、在優(yōu)選的技術(shù)方案中，耦入棱鏡設(shè)置在端側(cè)通過(guò)橫向棱鏡實(shí)現(xiàn)橫向傳輸，從而改善了波導(dǎo)片模型的沒(méi)關(guān)系以及鼻梁端厚重的問(wèn)題。

15、進(jìn)一步地，本發(fā)明的主體是陣列波導(dǎo)，光效高；同時(shí)因?yàn)槎际窃诠獠▽?dǎo)內(nèi)部傳播，所以衍射光柵通過(guò)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損傳播。所以本發(fā)明通過(guò)幾何陣列光波導(dǎo)和衍射光波導(dǎo)的方案有效提高光效，與橫向棱鏡相結(jié)合，形成單光機(jī)雙目方案。

技術(shù)特征：

1.一種光波導(dǎo)，其特征在于，包括耦入棱鏡、橫向棱鏡、以及設(shè)置在所述橫向棱鏡內(nèi)的第一轉(zhuǎn)折面和第二轉(zhuǎn)折面、以及分別與所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置地第一衍射光柵和第二衍射光柵、用于耦出光束的第一耦出棱鏡陣列、第二耦出棱鏡陣列；

2.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述橫向棱鏡是一個(gè)長(zhǎng)方體，由上至下包括第一層、第二層和第三層；

3.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的內(nèi)側(cè)。

4.如權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng)；

5.如權(quán)利要求4所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)一致，陣列的數(shù)目：5~20個(gè)，所述陣列的斜面與z軸的夾角為θ4z，θ4z和θ1z的關(guān)系：

6.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的中間。

7.如權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵結(jié)構(gòu)一致；

8.如權(quán)利要求7所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述中間部分的衍射效率為：0級(jí)光:≤20%，1級(jí)光：≥80%；

9.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的外側(cè)。

10.如權(quán)利要求9所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種光波導(dǎo)，光機(jī)與耦入棱鏡連接，用于提供投影圖像給所述耦入棱鏡；耦入棱鏡設(shè)置在所述橫向棱鏡的端側(cè)，用于將光束轉(zhuǎn)折進(jìn)入所述橫向棱鏡，光束在所述橫向棱鏡內(nèi)部通過(guò)全反射進(jìn)行橫向傳播并傳播至所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面；第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別將光束轉(zhuǎn)折向下進(jìn)入所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵；光束通過(guò)所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的擴(kuò)展最終通過(guò)第一耦出棱鏡陣列、第二耦出棱鏡陣列向外耦出；第一衍射光柵和第二衍射光柵的光柵矢量和均為0。耦入棱鏡設(shè)置在端側(cè)通過(guò)橫向棱鏡實(shí)現(xiàn)橫向傳輸，從而改善了波導(dǎo)片模型的沒(méi)關(guān)系以及鼻梁端厚重的問(wèn)題；提高光效。

技術(shù)研發(fā)人員：楊樂(lè)寶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州明德光學(xué)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28