[发明专利]波导衍射装置和显示眼镜

说明书

本申请涉及一种波导衍射装置和显示眼镜，波导衍射装置包括：衍射波导，包括入瞳区、第一扩瞳区、第二扩瞳区和出瞳区，第一扩瞳区位于入瞳区的水平侧，第二扩瞳区位于入瞳区的下侧，出瞳区位于第一扩瞳区和第二扩瞳区的光路重叠处；入瞳区设置有两个入瞳光栅，第一扩瞳区和第二扩瞳区均设置有扩瞳光栅，出瞳区设置有两个出瞳光栅；投影光机，用于发出波长不同的第一入射光和第二入射光，第一入射光入射第一入瞳光栅，经第一扩瞳光栅衍射，由第一出瞳光栅射出；第二入射光入射第二入瞳光栅，经第二扩瞳光栅衍射，由第二出瞳光栅射出；由两个出瞳光栅射出的两个出瞳光在出瞳区合束形成彩色图像。本申请单片波导即可实现彩色显示，且能够保证色彩的均匀性和出光亮度。

技术领域

本申请属于显示技术领域，特别涉及一种波导衍射装置和显示眼镜。

背景技术

随着成像技术的进步，人们对沉浸式体验的需求越来越高，近年来VR/AR技术的发展，逐渐满足人们对视觉体验的追求。头戴式设备能解放人们的双手，降低对屏幕的依赖，同时营造更好的视觉效果。对于头戴式设备，近眼显示是其技术的关键，成像质量和轻薄性则是主要的考虑因素。近眼显示系统一般由图像远近光传输系统组成，图像源发出的图像画面，通过光学传输系统传递到人眼中。在此，区别于VR对外部环境的阻断，AR则需要有一定透过率，使佩戴者在看到图像画面的同时，可以看到外界的环境。

对于光学传输系统，业界有很多种方案，例如，自由空间光学，自由曲面光学，及显示光波导。其中，光波导技术由于其大eye box的特点，及其轻薄的特性，明显优于其他光学方案，成为各大公司的主流路径。

目前主流的AR眼镜大多采用衍射光波导技术，例如Microsoft的HoloLens一代和二代，Magic Leap的AR眼镜。由于光波衍射的低效率及光栅对波长的选择性，AR眼镜大多采用2～3层的波导来实现彩色显示，每层波导传播一种色光，最终在出瞳时合束，这种方法拥有较强的色彩均匀性，但透过率较低，且增加了佩戴重量。

发明内容

本申请提供一种波导衍射装置和显示眼镜，以解决彩色显示时波导体积和重量较大，显示透过率低的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种波导衍射装置，其特征在于，所述波导衍射装置包括：衍射波导，所述衍射波导包括入瞳区、第一扩瞳区、第二扩瞳区和出瞳区，所述第一扩瞳区位于所述入瞳区的水平侧，所述第二扩瞳区位于所述入瞳区的下侧，所述出瞳区位于所述第一扩瞳区和所述第二扩瞳区的光路重叠处；所述入瞳区设置有第一入瞳光栅和第二入瞳光栅，所述第一扩瞳区设置有第一扩瞳光栅，所述第二扩瞳区设置有第二扩瞳光栅，所述出瞳区设置有第一出瞳光栅和第二出瞳光栅；投影光机，所述投影光机用于发出波长不同的第一入射光和第二入射光，所述第一入射光入射所述第一入瞳光栅，经第一扩瞳光栅衍射，由第一出瞳光栅射出；所述第二入射光入射所述第二入瞳光栅，经第二扩瞳光栅衍射，由第二出瞳光栅射出；由所述第一出瞳光栅射出的第一出瞳光和由所述第二出瞳光栅射出的第二出瞳光在所述出瞳区合束。

在一个实施例中，所述衍射波导还包括：第一滤光带，所述第一滤光带设置于所述第一扩瞳区和所述入瞳区之间，和/或所述第一扩瞳区和所述出瞳区之间；第二滤光带，所述第二滤光带设置于所述第二扩瞳区和所述入瞳区之间，和/或所述第二扩瞳区和所述出瞳区之间。

在一个实施例中，所述第一入射光为蓝光和绿光，所述第二入射光为红光；所述第一滤光带用于截止红光，通过蓝光和绿光；所述第二滤光带用于截止蓝光和绿光，通过红光。

在一个实施例中，所述第一滤光带的厚度为1.5mm～3mm，第二滤光带的厚度为1.5mm～3mm。

在一个实施例中，所述第一入瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为0°，所述第二入瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为-90°；所述第一扩瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为-135°，所述第二扩瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为45°；所述第一出瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为90°，第二出瞳光栅的光栅方向与水平方向的夹角为180°。