[实用新型]耦入光栅结构及衍射光波导、增强现实设备

说明书

本实用新型提供了一种耦入光栅结构及衍射光波导、增强现实设备，该耦入光栅结构被配置为能够将图像光束耦入波导基底内；耦入光栅结构的不同部位的光栅参数不同；不同部位沿波导基底的表面分布或沿光栅深度方向分布。本实用新型的技术方案，衍射效率好，FOV带宽宽，FOV均匀性好。

技术领域

本实用新型涉及AR技术领域，尤其涉及一种耦入光栅结构及衍射光波导、增强现实设备。

背景技术

增强现实(AR)是一种将真实世界和虚拟信息相融合的技术，AR显示系统通常包括微型投影仪和光学显示屏，微型投影仪为AR显示系统提供虚拟内容，该虚拟内容通过光学显示屏投射到人眼中，光学显示屏通常是透明的光学部件，这样可以使得用户可以透过光学显示屏同时看到真实世界。

光波导是光学显示屏的一种实现路径。当传输介质折射率大于周围介质且在波导中的入射角大于全反射临界角时，光即可在波导内无泄漏地传输，发生全反射。来自投影仪的虚拟内容的光束被耦合进入波导后，光束就能在波导内继续无损地传播以传输虚拟内容，直到被后续光学结构耦出。目前市面上光波导通常被分为几何阵列波导和衍射光波导，其中衍射光波导又分为体全息波导和表面浮雕光栅波导，衍射光波导的本质都是通过光栅衍射将入射光束耦入到波导中，表面浮雕光栅波导以其极高的设计自由度和由纳米压印加工带来的可量产性，在众多方案中具有明显的优势。

一方面，AR显示系统是将来自投影仪的虚拟内容的光束被耦合进入波导后，耦入光波导的图像光束才能为后续所用，所以需要耦入尽量高效。以衍射光波导系统为例，耦入结构设置为耦入光栅，所以要求耦入光栅的耦入级次的衍射效率尽可能高。

另一方面，AR(增强现实)眼镜是将微投光机出射的图像光扩瞳并投射到人眼的过程，使佩戴者在看到真实世界的同时能观察到微投光机投出的虚像。以衍射光波导系统为例，AR眼镜光学系统通常包括微投光机和光波导镜片，二者的设计组合方式决定最终形成的产品形态。作为一款以显示为目的的产品，其最重要也是最基本的需求是较好的显示效果，包括理想的eyebox均匀性、FOV均匀性和较高的效率。

上述的倾斜光栅的衍射效率虽然比常规的矩形光束衍射效率高，但是其FOV带宽不够理想，FOV均匀性不佳。

综上所述，现有的耦入光栅无法兼顾衍射效率、带宽、均匀性的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种耦入光栅结构及衍射光波导、增强现实设备，以解决现有技术中无法兼顾衍射效率、带宽、均匀性的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

根据本实用新型的第一方面，提供一种耦入光栅结构，其被配置为能够将图像光束耦入波导基底内；

所述耦入光栅结构的不同部位的光栅参数不同；

所述不同部位沿所述波导基底的表面分布或沿光栅深度方向分布。

较佳地，所述不同部位沿所述波导基底的表面分布时，所述耦入光栅结构的不同部位的多个光栅参数中至少有一个光栅参数不同；

所述多个光栅参数包括：光栅倾斜角、光栅深度、光栅占空比。

较佳地，所述耦入光栅结构的不同部位的一个光栅参数不同，其他光栅参数相同。

较佳地，所述耦入光栅结构的不同部位的一个光栅参数不同，其他光栅参数相同具体为：

所述耦入光栅结构的不同部位的光栅占空比不同，其他光栅参数相同；

或者，所述耦入光栅结构的不同部位的光栅倾斜角不同，其他光栅参数相同；

或者，所述耦入光栅结构的不同部位的光栅深度不同，其他光栅参数相同。

较佳地，所述不同部位沿着所述耦入光栅结构的光栅方向分布。