[实用新型]一种光波导及增强现实设备

说明书

本实用新型实施例公开了一种光波导及增强现实设备，光波导包括波导基底，波导基底的第一侧包括耦入区域和耦出区域，波导基底的第二侧设置有介质层；在介质层的至少部分区域，介质层远离波导基底一侧的折射率小于介质层靠近波导基底一侧的折射率；图像光束至少包括两种不同波段的光束，不同波段的光束在介质层的传输深度不同，光束在介质层的传输深度与光束的波长负相关。本实用新型实施例的技术方案，光波导通过使不同波段的光束具有不同的传输深度，进而具有接近的全反射传输周期，有效避免耦入区域耦出光束导致能量损失，而且有利于使不同波段的耦出光束密度相当，有利于优化色彩均匀性。

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种光波导及增强现实设备。

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，将微型投影仪上的像素通过光学显示屏投射到人眼中，同时，用户可以透过光学显示屏看到真实世界。微型投影仪为设备提供虚拟内容，光学显示屏通常是透明的光学部件。

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折射率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。来自微型投影仪的光被耦合进入波导后，光就在波导内继续无损地传播图像，直到被后续结构耦出。

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。目前对AR设备的彩色显示需求越来越强烈，但不同颜色的光束在波导中的传输周期差别大，会导致色彩均匀性不佳的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光波导及增强现实设备，该光波导通过使不同波段的光束具有不同的传输深度，进而具有接近的全反射传输周期，有利于使不同波段的耦出光束密度相当，有利于优化色彩均匀性。

根据本实用新型的一方面，提供了一种光波导，包括：

波导基底，所述波导基底的第一侧包括耦入区域和耦出区域，所述波导基底的第二侧设置有介质层，所述第一侧与所述第二侧相对设置；

在所述介质层的至少部分区域，所述介质层远离所述波导基底一侧的折射率小于所述介质层靠近所述波导基底一侧的折射率；

图像光束从所述耦入区域耦入所述波导基底内，在所述波导基底和/或所述介质层内传输后在所述耦出区域耦出；

所述图像光束至少包括两种不同波段的光束，不同波段的光束在所述介质层的传输深度不同，光束在所述介质层的传输深度与光束的波长负相关。

可选的，所述介质层包括第一区域和第二区域，所述第一区域与所述耦入区域对应，所述第二区域与所述耦出区域对应；

在所述第一区域，所述介质层具有恒定折射率，所述第一区域的折射率小于所述波导基底的折射率；

在所述第二区域，所述介质层远离所述波导基底一侧的折射率小于所述介质层靠近所述波导基底一侧的折射率。

可选的，所述波导基底的折射率n1满足1.7≤n1≤2.4，所述第一区域的介质层的折射率n2满足1.4≤n21.7，所述第二区域的介质层的折射率n3满足1.5≤n3≤2.4。

可选的，所述波导基底的厚度d1满足0.2mm≤n1≤0.8mm，所述第一区域的介质层的厚度d2满足0.2mm≤n1≤2.0mm，所述第二区域的介质层的厚度d3满足0.3mm≤n1≤1.0mm。

可选的，所述第二区域的介质层包括折射率渐变介质层、折射率梯度变化介质层或多个层叠的子介质层，不同所述子介质层的折射率不同。