[发明专利]一种光栅波导元件及近眼显示装置

说明书

本发明提供了一种光栅波导元件及近眼显示装置，属于光栅波导技术领域，包括光学基板、第一光栅区以及第二光栅区，第一光栅区设置于光学基板某一面上，用于衍射入射光线，并导出第一光束阵列；第二光栅区设置于光学基板另一面上，且与第一光栅区呈镜向对称设置，用于衍射入射光线，并导出与第一光束阵列朝向相同的第二光束阵列。本发明提供的一种光栅波导元件及近眼显示装置，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。

技术领域

本发明属于光栅波导技术领域，更具体地说，是涉及一种光栅波导元件及近眼显示装置。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术逐渐被人们认识和接受，近眼显示装置得到了快速发展，如微软的Hololens和Magic Leap公司的Magic Leap One。增强现实技术中的近眼显示装置可以将虚拟图像叠加到现实景物中，同时兼具透视特性，不影响对现实景物的正常观察。

利用传统光学元件将虚拟图像耦合进入人眼的方式已经被采用，包括棱镜、半透半反镜片、自由曲面波导、镜面阵列波导、光栅波导等。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。

现有的光栅波导元件一般如图1所示，整个元件由光学基板101和位于光学基板一侧表面的光栅区组成。光栅区包括：入射光栅102，转折光栅103和出射光栅104。现有的光栅波导元件的光束复制能力较低，对光能的利用率较低，现有的光栅波导元件不利于投影系统体积和重量的减小。导致现有的近眼显示装置体积和重量较大，不利于实际的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光栅波导元件及近眼显示装置，旨在现有的近眼显示装置体积和重量较大，不利于实际的使用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种光栅波导元件，包括：

光学基板；

第一光栅区，设置于所述光学基板某一面上，用于衍射入射光线，并导出第一光束阵列；以及

第二光栅区，设置于所述光学基板另一面上，且与所述第一光栅区呈镜向对称设置，用于衍射入射光线，并导出与第一光束阵列朝向相同的第二光束阵列。

作为本申请另一实施例，所述第一光栅区包括：

入射光栅，设置于所述光学基板某一面上，用于衍射入射光线；

第一转折光栅，与所述入射光栅设置于同一面上，用于衍射经过所述入射光栅的入射光线，并产生若干束衍射光；以及

第一出射光栅，与所述第一转折光栅设置于同一面上，用于接收所述第一转折光栅产生的若干束衍射光，并导出第一光束阵列。

作为本申请另一实施例，所述第二光栅区包括：

反射光学件，设置于所述光学基板另一面上，与所述入射光栅的位置相对设置，用于反射透过所述入射光栅的入射光线。

作为本申请另一实施例，所述第二光栅区还包括：

第二转折光栅，与所述反射光学件相邻设置，用于多次衍射经过所述入射光栅的入射光线；以及

第二出射光栅，与所述第二转折光栅相邻设置，用于衍射经过所述第二转折光栅或/和第一转折光栅衍射的入射光线，并将所述入射光线导出。

作为本申请另一实施例，所述入射光栅与所述反射光学件形状相同，位置相对；所述第一转折光栅与所述第二转折光栅形状相同，位置相对；所述第一出射光栅与所述第二出射光栅形状相同，位置相对。