[实用新型]光波导结构和头戴显示设备

说明书

本申请公开了一种光波导结构和头戴显示设备，所述光波导结构包括：光波导本体、第一光栅和第二光栅；所述光波导本体设置有耦入区和耦出区，入射光线经所述耦入区进入到所述光波导本体内部，并于所述耦出区射出；所述第一光栅设置于所述耦入区；所述第二光栅设置于所述耦出区，所述第一光栅为全息体光栅，所述第二光栅为表面浮雕光栅。本申请的技术方案既能够获得较高的耦合效率，又能够获得较大视场角度。

技术领域

本实用新型涉及近眼显示技术领域，尤其涉及一种光波导结构和头戴显示设备。

背景技术

在AR(Augmented Reality，增强现实)显示中，AR头戴显示设备通常采用光波导作为核心元件，光线可以在光波导内依据全反射原理进行传输。其中，在光波导的表面设置有衍射光栅，衍射光栅用于将光线耦合进入光波导内部，或者将光线耦出光波导显示成像。但是目前的衍射光栅在具备较大的视场角度情况下耦合效率低，或者是在具有较高的耦合效率的情况下，视场角度较小，难以做到兼具两种效果。

上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

基于此，针对目前的衍射光栅无法做到兼具较高耦合效率和较大视场角度的问题，有必要提供一种光波导结构和头戴显示设备，旨在保证经过衍射光栅的光线即具有较高的耦合效率，又具有较大视场角度。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种光波导结构，所述光波导结构包括：

光波导本体，所述光波导本体设置有耦入区和耦出区，入射光线经所述耦入区进入到所述光波导本体内部，并于所述耦出区射出；

第一光栅，所述第一光栅设置于所述耦入区；和

第二光栅，所述第二光栅设置于所述耦出区，所述第一光栅为全息体光栅，所述第二光栅为表面浮雕光栅。

可选地，所述光波导本体的表面还设置扩瞳区，入射光线于所述耦入区进入，经过所述扩瞳区后由所述耦出区射出，所述扩瞳区设置有第三光栅，所述第三光栅为表面浮雕光栅。

可选地，所述第一光栅的光栅周期为P₁，所述第二光栅的光栅周期为P₂，则P₁＝P₂。

可选地，定义所述第三光栅之光栅条纹的延伸线与所述第一光栅之光栅条纹的延伸线的夹角为α，所述第二光栅之光栅条纹的延伸线与所述第一光栅之光栅条纹的延伸线的夹角为β，则满足：β＝2α。

可选地，所述第三光栅的光栅周期为P₃，则P₃＝P₁/(2*cosα)。

可选地，所述第一光栅、所述第二光栅和所述第三光栅位于所述光波导本体的同一表面。

此外，为了实现上述目的，本实用新型还提供一种头戴显示设备，所述投影设备包括壳体和如上文所述光波导结构，所述光波导结构设置于所述壳体。

本实用新型提出的技术方案中，在光波导本体的表面设置有耦入区、扩瞳区和耦出区。第一光栅设置在耦入区，第一光栅为全息体光栅，全息体光栅具有较高的耦合效率，能够将更多光线耦合进入到光波导本体内部，进而获得较高的耦合效率。在光波导本体的耦出区设置第二光栅，第二光栅为表面浮雕光栅，表面浮雕光栅具有较大的折射率差，能够衍射更大波长范围的光线，将表面浮雕光栅设置在耦出区，保证出射光线获得较大出射角度，进而获得较大视场角度。本申请通过将全息体光栅和表面浮雕光栅结合起来，分别将全息体光栅设置在耦入区，将表面浮雕光栅设置在耦出区，如此既能够获得较高的耦合效率，又能够获得较大视场角度。

附图说明