[发明专利]一种光波导及近眼显示系统

说明书

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种光波导及近眼显示系统。本发明实施例中提供的光波导包括波导基底、耦入区域、耦出区域和回光区域：耦入区域、耦出区域以及回光区域设置在所述波导基底上，耦入区域用于耦入带有图像信息的光束，耦出区域用于耦出所述带有图像信息的光束，回光区域用于反向回传所述带有图像信息的光束至所述耦出区域；所述耦出区域包括至少三侧边缘，所述耦出区域的至少一侧边缘设置有所述回光区域，当图像光束传播到耦出区域边缘时，由于回光区域的作用，部分图像光束会反向传播回到耦出区域，再经耦出区域耦出至人眼，从而提高二维扩展衍射光波导的能量利用率。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种光波导及近眼显示系统。

背景技术

目前，在AR(Augmented Reality，增强现实技术)设备中，浮雕光栅波导技术得到广泛关注。由于纳米压印的便利性，且浮雕光栅波导方案相比于其他波导方案更具有大视场和大眼动范围的优势，浮雕光栅波导方案越来越得到广泛研究。

现有的浮雕光栅波导的方案主要有基于一维光栅的波导方案和基于二维光栅的波导方案，其中，二维光栅波导方案包括光波导基底和设置于光波导基底的耦入光栅及耦出光栅，图像光源出射的图像光束经耦入光栅衍射耦入光波导基底，并在光波导基底内以全反射的方式传播，耦出光栅用于将光波导基底内的图像光衍射耦出，供用户观看。但是当图像光束传播到耦出光栅区域边缘时，由于没有耦出光栅的作用，部分图像光束没有完全耦出，能量利用率不佳，所以提高二维扩展衍射光波导的能量利用率十分迫切。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的目的是提供一种能提高能量利用率的二维扩展衍射光波导及近眼显示系统。

本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种光波导，包括波导基底、耦入区域、耦出区域和回光区域：

所述耦入区域、所述耦出区域以及所述回光区域设置在所述波导基底上，所述耦入区域用于耦入带有图像信息的光束，所述耦出区域用于耦出所述带有图像信息的光束，所述回光区域用于反向回传所述带有图像信息的光束至所述耦出区域；

所述耦出区域包括至少三侧边缘，所述耦出区域的至少一侧边缘设置有所述回光区域。

在一些实施例中，所述耦出区域的至少三侧边缘中，除面向所述耦入区域的边缘外，其他边缘均设置有所述回光区域。

在一些实施例中，所述耦出区域的至少三侧边缘中，第一侧边缘背向所述耦入区域，所述第一侧边缘设置有所述回光区域。

在一些实施例中，所述第一侧边缘具有相邻的第二侧边缘和第三侧边缘，所述第二侧边缘和/或所述第三侧边缘也设置有所述回光区域。

在一些实施例中，所述回光区域贴合设置在所述耦出区域的边缘。

在一些实施例中，所述回光区域与所述耦出区域的边缘之间存在间隙。

在一些实施例中，所述回光区域的宽度为D，所述波导基底的厚度为d,光束在所述波导基底内全反射传播时的最大全反射角为θ，三者满足的关系为：D＞2*d*tanθ。

在一些实施例中，所述回光区域的表面设置有镀膜层。

在一些实施例中，所述耦入区域的结构为反射镜、棱镜、自由曲面结构、光栅结构、超表面结构、体全息结构或者是共振光栅结构中的一种，所述回光区域和所述耦出区域为二维光栅结构、超表面结构、体全息结构或者是共振光栅结构中的一种。

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种近眼显示系统，包括：微投影光机，以及，如上述第一方面所述的光波导。