[实用新型]一种衍射光栅波导元件

说明书

本实用新型公开了一种衍射光栅波导元件，包括：光学基板、入射光栅、正交光栅阵列、转折光栅和出射光栅；其中，所述入射光栅、转折光栅、正交光栅阵列和出射光栅间隔分布设置在所述光学基板的表面；所述转折光栅位于所述入射光栅的一侧，所述正交光栅阵列位于入射光栅的另一侧，处于所述转折光栅的对侧；所述出射光栅处于所述转折光栅的侧面。通过在入射光栅的另一侧设置正交光栅阵列，将入射光栅产生的原本成为杂散光的‑1级衍射光反射回转折光栅而被利用，提高了光栅波导元件的光效并减少了杂光。

技术领域

本实用新型涉及近眼显示器件领域，尤其涉及一种衍射光栅波导元件。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术逐渐被人们认识和接受，近眼显示设备得到了快速发展。在近眼显示设备中，光栅波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像。光栅波导技术具有透视效果好，轻薄，量产成本低等诸多优势，被认为是AR近眼显示技术的发展方向，但目前的光栅波导仍存在需要提高光能利用效率的问题。

目前的光栅波导器件结构如图1所示，整个器件由光学基板和位于光学基板表面的光栅组成。光学基板通常为平面结构，其材质可以是光学玻璃、光学塑料等光学材料。光学基板的主要光学面为两个互相平行的表面，光栅位于光学基板的一个表面上，通常有三个光栅区域：入射光栅110，转折光栅120和出射光栅130。光栅波导的工作原理如图2所示，投影系统210发出的带有图像信息的光线214投射到入射光栅110上，入射光栅110会发生衍射，产生+1级衍射光216和-1级衍射光218两束衍射光。当衍射光满足光学基板的全反射条件，即入射到光学表面的角度大于光学基板的全反射临界角时，光束会产生全反射而在光学基板中近乎无损传导。其中，入射光栅110产生的+1级衍射光216朝向+y方向(即y轴正向)，向转折光栅120方向传导，当入射至转折光栅120区域中时，由于受到转折光栅120的衍射作用，会在继续沿+y方向传导的同时，产生朝向出射光栅130传导的一系列衍射光，这部分衍射光传导至出射光栅130，被出射光栅130衍射后，出射的衍射光222进入人眼212被感知。而入射光栅110产生的-1级衍射光218朝向-y方向(即y轴负向)传导，无法传导至转折光栅120及出射光栅130，因此无法得到有效利用，这部分衍射光的一部分还可能会成为系统的杂散光，影响衍射波导器件的性能。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种衍射光栅波导元件，能有效利用入射光栅产生的-1级衍射光，解决现有光栅波导器件能量利用率低的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种衍射光栅波导元件，包括：

光学基板、入射光栅、正交光栅阵列、转折光栅和出射光栅；其中，

所述入射光栅、转折光栅、正交光栅阵列和出射光栅间隔分布设置在所述光学基板的表面；

所述转折光栅位于所述入射光栅的一侧，所述正交光栅阵列位于入射光栅的另一侧，处于所述转折光栅的对侧；

所述出射光栅处于所述转折光栅的侧面。

与现有技术相比，本实用新型所提供的衍射光栅波导元件，其有益效果包括：

通过在转折光栅对侧的入射光栅另一侧设置正交光栅阵列，由正交光栅阵列将入射光栅产生的-1级衍射光反射进入转折光栅进行利用，不仅充分利用了入射光栅产生的-1级衍射光，提高了光栅波导的光效，也避免了杂散光的产生，进一步提升显示效果。

附图说明