[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、光学输入元件和光学输出元件；光学输入元件设置在波导基底的光波输入区域，用于使输入的光波耦合进入波导基底，其中，光学输入元件包括设置在波导基底的上表面的第一衍射光栅和设置在波导基底的下表面的第二衍射光栅；波导基底，用于将耦合进入波导基底的光波采用全反射的方式传输至光学输出元件；光学输出元件设置在波导基底的光波输出区域，用于输出传输至光学输出元件的光波，其中，光学输出元件包括设置在波导基底的上表面的第三衍射光栅和设置在波导基底的下表面的第四衍射光栅。通过该技术方案，可以提高光效，改善显示效果。

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。

现有的衍射光波导技术，光波在经过耦入端衍射后会有大量的0级光透射出波导基底，这样，会导致光效较低和对面亦可视，降低用户的使用体验。

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、光学输入元件和光学输出元件；

所述光学输入元件设置在所述波导基底的光波输入区域，用于使输入的光波耦合进入波导基底，其中，所述光学输入元件包括设置在所述波导基底的上表面的第一衍射光栅和设置在所述波导基底的下表面的第二衍射光栅；

所述波导基底，用于将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光学输出元件；

所述光学输出元件设置在所述波导基底的光波输出区域，用于输出传输至所述光学输出元件的光波，其中，所述光学输出元件包括设置在所述波导基底的上表面的第三衍射光栅和设置在所述波导基底的下表面的第四衍射光栅。

在一个实施例中，优选地，所述第一衍射光栅、所述第二衍射光栅、所述第三衍射光栅和所述第四衍射光栅包括表面浮雕光栅。

在一个实施例中，优选地，所述表面浮雕光栅包括微纳米结构光栅。

在一个实施例中，优选地，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，所述第一衍射光栅、所述第二衍射光栅、所述第三衍射光栅和所述第四衍射光栅包括体全息光栅。

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，耦合进入波导基底的光波与波导的夹角角度θ满足以下条件：

θ＞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，可以根据具体需要设置不同衍射光栅的具体衍射参数，所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅的衍射参数可以相同也可以不同，所述第三衍射光栅和所述第四衍射光栅的衍射参数可以相同也可以不同。

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。

在一个实施例中，优选地，所述增强现实显示设备还包括：微显示屏、照明系统和目镜系统；