[实用新型]光波导系统和近眼显示器

说明书

本实用新型提供了一种光波导系统和近眼显示器。光波导系统包括：光波导片；耦入光栅，耦入光栅设置在光波导片的一侧表面上，耦入光栅为一维光栅，耦入光栅用于将外部微投光机所发出的光耦入到光波导片内；转折光栅，转折光栅设置在光波导片上且与耦入光栅位于同一侧表面或不同侧表面，转折光栅为二维光栅，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅设置在光波导片的另一侧表面上，转折光栅和耦出光栅在光波导片上的投影至少部分重合，耦出光栅为二维光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片。本实用新型解决了现有技术中的光波导系统存在成像效果差的问题。

技术领域

本实用新型涉及衍射光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种光波导系统和近眼显示器。

背景技术

随着科技的不断发展和创新，虚拟现实(VR)，增强现实(AR)，混合现实(MR)已经逐步进入人们的生活当中，其中在AR增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步，它采用带有衍射光栅的平板光波导片，将微投光机出射的图像光传输并扩瞳到人眼，使得佩戴者在看到真实世界的同时观察到微投光机投出叠加在真实世界的虚像。

上述显示技术通常包括微投光机和光波导系统，微投光机提供单色或者彩色的图像信息，光波导系统负责将微投光机的图像信息扩瞳传输到人眼。微投光机与光波导系统的设计组合方式决定最终形成的产品形态，但目前的产品都有部分局限性，最大问题为显示效果不理想，显示效果不理想其原因是光线在光波导片中传输会使光强能量损失，以及衍射光栅的特性导致耦出光的效率不均匀。这种不均匀性会影响图像显示，导致人眼观察到成像效果差。

也就是说，现有技术中的光波导系统存在成像效果差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种光波导系统和近眼显示器，以解决现有技术中的光波导系统存在成像效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种光波导系统，包括：光波导片；耦入光栅，耦入光栅设置在光波导片的一侧表面上，耦入光栅为一维光栅，耦入光栅用于将外部微投光机所发出的光耦入到光波导片内；转折光栅，转折光栅设置在光波导片上且与耦入光栅位于同一侧表面或不同侧表面，转折光栅为二维光栅，转折光栅用于接收耦入光栅的光；耦出光栅，耦出光栅设置在光波导片的另一侧表面上，转折光栅和耦出光栅在光波导片上的投影至少部分重合，耦出光栅为二维光栅，耦出光栅用于接收耦入光栅和转折光栅的光并将光耦出光波导片。

进一步地，耦入光栅为多个，多个耦入光栅位于转折光栅的一侧，且多个耦入光栅沿一直线间隔排列；或者多个耦入光栅绕转折光栅的周向间隔设置。

进一步地，光波导片为一个或多个，当光波导片为多个时，多个光波导片叠加设置，各光波导片上对应设置有耦入光栅、转折光栅和耦出光栅，且各光波导片上的耦入光栅在相邻的光波导片上的投影互不重合。

进一步地，转折光栅包括第一光栅栅线方向和第二光栅栅线方向，第一光栅栅线方向与第二光栅栅线方向垂直设置；和/或耦出光栅包括第三光栅栅线方向和第四光栅栅线方向，第三光栅栅线方向与第四光栅栅线方向垂直设置。

进一步地，一维光栅为闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和一维多层光栅中的一种；和/或二维光栅为正方形光栅、长方形光栅、平行四边形光栅、菱形光栅和二维多层光栅中的一种。

进一步地，耦入光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或当耦入光栅为一维多层光栅时，一维多层光栅的层数大于等于1层且小于等于10层；和/或耦入光栅的高度大于等于50纳米且小于等于500纳米；和/或耦入光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。

进一步地，转折光栅的占空比大于等于30％且小于等于80％；和/或当转折光栅为二维多层光栅时，二维多层光栅的层数大于等于1层且小于等于10层；和/或转折光栅的高度大于等于30纳米且小于等于300纳米；和/或转折光栅的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。