[发明专利]一种二维光栅、光波导和AR眼镜

说明书

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种二维光栅、光波导和AR眼镜。本发明实施方式提供一种二维光栅、光波导和AR眼镜，所述二维光栅包括至少一个周期，所述二维光栅在每一个所述周期内的长边尺寸与短边尺寸的比例为一方面，增加了光束扩展传播方向的多样性，另一方面，可以在每一个周期内自由设计光栅结构、尺寸，从而增加了设计的多样性，并将设计好的光栅结构应用于光波导和AR眼镜中，有利于解决光波导和AR眼镜中的出瞳均匀性和视场均匀性的问题。

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种二维光栅、光波导和AR眼镜。

背景技术

基于光波导的AR眼镜是目前最具大规模应用前景的AR眼镜之一。由于光波导结构小、质量轻、光学功能强大，是实现轻便型AR眼镜的核心器件。目前基于浮雕光栅的光波导是AR眼镜光波导的主流选择。浮雕光栅波导目前的方案路径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。基于一维光栅波导的方案，会有一个扩展区域，这个区域会占用很大一部分面积，而且当视场增大时，扩展区域也跟着急剧增大，所以一维光栅波导方案受限于视场。二维光栅波导分为耦入区域和耦出区域，耦出区域兼顾了扩展和耦出的功能，所以大大增加了眼动范围，同时也可以实现更大的视场。

目前的基于二维光栅的光波导方案中，光栅的衍射级次是固定的，导致光栅波导在耦出区域内的扩展和耦出的形式也是固定的，设计形式较单一。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种二维光栅、光波导和AR眼镜，提供另一种衍射级次的光栅结构，增加设计的多样性。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种二维光栅，所述二维光栅包括至少一个周期，所述二维光栅在每一个所述周期内的长边尺寸与短边尺寸的比例为

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施方式提供一种光波导，包括耦入区域、耦出区域和波导基底；所述耦出区域设有如第一方面所述的二维光栅；所述耦入区域和所述耦出区域均设置于所述波导基底上。

在一些实施例中，所述耦入区域设有一维光栅，所述一维光栅的栅线方向垂直于主光线，所述主光线为所述耦入区域的中心区域和所述耦出区域的中心区域的连线。

在一些实施例中，所述耦出区域的二维光栅的长边周期方向与所述主光线平行。

在一些实施例中，所述耦入区域设有如第一方面所述的二维光栅。

在一些实施例中，所述耦入区域的二维光栅的长边周期方向和所述耦出区域的二维光栅的长边周期方向相同，所述耦入区域的二维光栅的短边周期方向和所述耦入区域的二维光栅的短边周期方向相同。

在一些实施例中，所述耦入区域设有交叉一维光栅，所述交叉一维光栅包含沿两个方向周期排布的第一组一维光栅和第二组一维光栅，所述第一组一维光栅的第一栅线方向垂直于第一前传主光线，所述第一前传主光线为所述耦入区域为如第一方面所述的二维光栅时的第一衍射级次方向；所述第二组一维光栅的第二栅线方向垂直于第二前传主光线，所述第二前传主光线为所述耦入区域为如第一方面所述的二维光栅时的第二衍射级次方向。

在一些实施例中，所述第一组一维光栅的周期和所述第二组光栅的周期相等。

为解决上述技术问题，第三方面，本发明实施方式还提供一种AR眼镜，所述AR眼镜包括：镜架，所述镜架包括镜腿和镜框；至少一个光波导，所述光波导包括波导基底、耦入区域和耦出区域；所述波导基底嵌设于所述镜框；其中，所述光波导为第二方面任意一项所述的光波导。

在一些实施例中，所述AR眼镜还包括微投影装置，所述微投影装置设置于所述镜腿；所述耦入区域设置在所述波导基底靠近所述镜腿的左上区域内，和/或，所述耦入区域设置在所述波导基底靠近所述镜腿的右上区域内。