[发明专利]波导显示装置和增强现实显示设备

说明书

本公开是关于一种波导显示装置和增强现实显示设备，波导显示装置，包括：波导基底、几何光学输入元件和衍射光学输出元件；几何光学输入元件设置在波导基底的光波输入区域，用于将输入的光波通过几何光学的方式耦合进入波导基底；波导基底，用于将通过几何光学输入元件耦合进入波导基底的光波采用全反射的方式传输至衍射光学输出元件；衍射光学输出元件设置在波导基底的光波输出区域，用于通过衍射光学的方式输出传输至衍射光学输出元件的光波。

技术领域

本公开涉及增强现实显示技术领域，尤其涉及一种波导显示装置和增强现实显示设备。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术的发展，近眼式显示设备得到快速发展，增强现实的近眼式显示是一种将光场成像在现实空间的技术，并且可以同时兼顾虚拟和现实的操作。利用传统光学光波导元件耦合图像光进入人眼的方式已经被采用，包括使用棱镜、反射镜、半透半反光光波导、全息及衍射光栅。光波导显示系统是利用全反射原理实现光波传输，结合衍射元件，实现光线的定向传导，进而将图像光导向人眼，使用户可以看到投影的图像。

如今主要的波导技术分为两大类：几何光波导和衍射光波导，几何光波导成像质量较好，不易出现色差，但是制造成本高，工艺复杂困难；衍射光波导几次衍射后成像容易出现色差，但是制造成本低，工艺简单，两种方法各有优劣。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种波导显示装置和增强现实显示设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种波导显示装置，包括：波导基底、几何光学输入元件和衍射光学输出元件；

所述几何光学输入元件设置在所述波导基底的光波输入区域，用于将输入的光波通过几何光学的方式耦合进入波导基底；

所述波导基底，用于将通过所述几何光学输入元件耦合进入所述波导基底的光波采用全反射的方式传输至所述衍射光学输出元件；

所述衍射光学输出元件设置在所述波导基底的光波输出区域，用于通过衍射光学的方式输出传输至所述衍射光学输出元件的光波。

在一个实施例中，优选地，所述几何光学输入元件包括表面镀有反光膜的斜面。

在一个实施例中，优选地，所述几何光学输入元件包括棱镜。

在一个实施例中，优选地，所述衍射光学输出元件包括体全息衍射光栅。

在一个实施例中，优选地，所述体全息衍射光栅通过对光敏材料进行曝光实现。

在一个实施例中，优选地，当所述衍射光学输出元件包括体全息衍射光栅时，所述几何光学输入元件满足以下条件：

α+2β(n1/n2)=π/2

其中，α为耦合进入波导基底的光波与波导的夹角角度，β为所述斜面或者所述棱镜的顶角角度，n1为所述波导基底的折射率，n2为所述体全息衍射光栅的折射率。

在一个实施例中，优选地，耦合进入波导基底的光波与波导的夹角角度α满足以下条件：

α＞arcsin（n0/n1）

其中，n1为所述波导基底的折射率，n0为空气的折射率。

在一个实施例中，优选地，所述衍射光学输出元件包括微纳米结构光栅，所述微纳米结构光栅为采用纳米压印的方式将光刻胶固化而成。

在一个实施例中，优选地，所述几何光学输入元件和所述衍射光学输出元件均设置在所述波导基底的上表面。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种增强现实显示设备，包括：

上述第一方面任一项所述的波导显示装置。