CN114740619B - 双层双面压印光栅波导、显示模组及车载抬头显示装置 - Google Patents

双层双面压印光栅波导、显示模组及车载抬头显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，该双层双面压印光栅波导包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。本发明通过所述双层双面压印光栅波导，在成像时可同时任意拼接水平和垂直方向FOV，以解决全息衍射波导可观看FOV小的问题；而当多个出瞳区域成像画面完全重合时，其画面亮度相当于单光源波导的多倍超级亮度，从而解决单光机波导显示亮度不足的问题。

Description

双层双面压印光栅波导、显示模组及车载抬头显示装置
技术领域
本发明涉及光学显示技术领域，特别涉及双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置。
背景技术
AR衍射波导显示是新兴的技术，虽然目前已经达到了较高的技术水平，但仍存在很多挑战，如可观看视场角和入眼亮度难以增大就是一个急需解决的问题。
衍射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。然而要满足全反射的条件，光线的入射角要大于临界角而小于90°，那么进入到人眼的光线角度大小等于90°减去临界角，但是材料的最高折射率2.0决定了临界角的大小最小为30°，所以最终显示视场角难以超过60°。车载AR HUD(增强现实抬头显示器)由于出光面积大、出瞳距离长、eye box范围大，视场角受到限制。在现有材料和方法的基础上，可以通过拼接FOV的方法，解决AR显示可观看视场小的问题。
另一个问题，AR波导显示的入眼亮度比较低，在室内灯光下可以正常使用，但是到室外光线充足的环境下，比如室外使用AR HUD，波导显示画面亮度远远不够。因此，如何解决单光机波导显示亮度不足是本领域技术人员所面临的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，旨在解决单光机波导显示亮度不足的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种双层双面压印光栅波导，包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。
进一步的，所述第二层波导相对于所述第一层波导旋转90°后与所述第一层波导层叠组合。
进一步的，每一所述光栅模组均包括一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域；
所述双层双面压印光栅波导共包含4个入瞳区域、4个扩瞳区域和4个出瞳区域；
所述第一层波导第一面上的出瞳区域和第二层波导第一面上的出瞳区域对齐，所述第一层波导第二面上的出瞳区域和第二层波导第二面上的出瞳区域对齐，且4个出瞳区域合成为所述大出瞳区域；
所述第一层波导上的入瞳区域与所述第二层波导上入瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布，以及所述第一层波导上的扩瞳区域与所述第二层波导上扩瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布。
进一步的，所述入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域均采用衍射光栅；
所述第一层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于y方向，所述第一层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于x方向；所述第二层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于x方向，所述第二层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于y方向；
所述扩瞳区域与入瞳区域之间的光栅方向夹角为40°～50°。
进一步的，所述第一层波导和第二层波导之间设置有空气间隙，所述空气间隙宽度小于1mm。
进一步的，所述入瞳区域为圆形状，所述入瞳区域的直径范围为4～12mm；
所述扩瞳区域为梯形状，所述扩瞳区域的高度为入瞳区域直径的3～6倍，上底边长度为入瞳区域直径的2～3倍，下底边长度为入瞳区域直径的3～5倍；
所述出瞳区域为矩形状，所述出瞳区域的高度为所述扩瞳区域高度的80％～90％，长度为所述出瞳区域高度的1.5～2倍。
第二方面，本发明实施例提供了一种双层双面压印光栅波导显示模组，包括如上任一项所述的双层双面压印光栅波导，以及与所述双层双面压印光栅波导中的每一入瞳区域相对应的多个输入光源。
进一步的，所述输入光源的光源出光孔与对应的入瞳区域的中心距离小于1mm。
进一步的，所述双层双面压印光栅波导存在用于传播特定波长光的上路径、下路径、左路径和右路径；
特定波长光在所述上路径、下路径、左路径和右路径分别进行传导，并对应输出第一输出图像、第二输出图像、第三输出图像和第四输入图像，其中，所述第一输出图像和第三输出图像重合弥补上下画面均匀性，所述第二输出图像和第四输出图像重合弥补左右画面均匀性。
第三方面，本发明实施例提供了一种车载抬头显示装置，包括如上任一项所述的双层双面压印光栅波导显示模组。
本发明实施例提供了一种双层双面压印光栅波导、显示及车载抬头显示装置，该双层双面压印光栅波导包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域和扩瞳区域交替围绕所述大出瞳区域分布。本发明实施例通过所述双层双面压印光栅波导，使光源能够从不同角度进入波导，并在出瞳区域成像，成像时可同时任意拼接水平和垂直方向FOV，以解决全息衍射波导可观看FOV小的问题；而当多个出瞳区域成像画面完全重合时，其画面亮度可实现相当于单光源波导的多倍超级亮度，从而解决单光机波导显示亮度不足的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导中的第一层波导的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导中的第二层波导的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的波矢示意图；
图5为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的成像拼接示意图；
图6为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导的视场角示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
下面请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种双层双面压印光栅波导100的结构示意图，包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组，每一所述光栅模组均包括入瞳区域(如图1中的101、201、301、401)、扩瞳区域(如图1中的102、202、302、402)和出瞳区域(如图1中的103、203、303、403)，其中，四面的光栅模组中的出瞳区域103(203、303、403)合成为一个位于双层双面压印光栅波导中心的大出瞳区域，四面的光栅模组中的入瞳区域101(201、301、401)和扩瞳区域102(202、302、402)交替围绕所述大出瞳区域分布。
本实施例中，所述的双层双面压印光栅波导100，单层波导基底(即所述第一层波导和第二层波导)两面都压印有光栅模组，所述光栅模组上设置有入瞳区域(如图1中的101、201、301、401)、扩瞳区域(如图1中的102、202、302、402)和出瞳区域(如图1中的103、203、303、403)，且出瞳区域103(203、303、403)分布都上下左右对齐，并合成1个出瞳区域，即所述大出瞳区域，其余的所有入瞳区域101(201、301、401)和扩瞳区域102(202、302、402)则围绕所述大出瞳区域交替分布，即每一入瞳区域101(201、301、401)的两侧均是所述扩瞳区域101(201、301、401)，每一扩瞳区域102(202、302、402)的两侧均是所述入瞳区域101(201、301、401)。
本实施例通过所述双层双面压印光栅波导100，使光源能够从不同角度进入波导，并在出瞳区域成像，成像时可同时任意拼接水平和垂直方向FOV(视场角)，以解决全息衍射波导可观看FOV小的问题；而当多个出瞳区域成像画面完全重合时，其画面亮度可实现相当于单光源波导的多倍超级亮度，从而解决单光机波导显示亮度不足的问题。
在一实施例中，每一所述光栅模组均包括一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域；
所述双层双面压印光栅波导100共包含4个入瞳区域101(201、301、401)、4个扩瞳区域102(202、302、402)和4个出瞳区域103(203、303、403)；
所述第一层波导第一面上的出瞳区域103和第二层波导第一面上的出瞳区域203对齐，所述第一层波导第二面上的出瞳区域303和第二层波导第二面上的出瞳区域403对齐，且4个出瞳区域合成为所述大出瞳区域；
所述第一层波导上的入瞳区域101(301)与所述第二层波导上入瞳区域201(401)关于所述大出瞳区域中心对称分布，以及所述第一层波导上的扩瞳区域102(302)与所述第二层波导上扩瞳区域202(402)关于所述大出瞳区域中心对称分布。
本实施例中，结合1，在所述双层双面压印光栅波导100中，单层波导基底(即所述第一层波导和第二层波导)的两面都压印有光栅模组，故所述双层双面压印光栅波导100一共有4组光栅模组，若每一光栅模组上有一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域，则所述双层双面压印光栅波导100共包含4个入瞳区域(即101、201、301、401)、4个扩瞳区域(即102、202、302、402)和4个出瞳区域(即103、203、303、403)。并且，所有光栅模组的出瞳区域分布都上下左右对齐，合成1个出瞳区域即所述大出瞳区域。所述大出瞳区域呈正方形，4个入瞳区域和4个扩瞳区域环绕在所述大出瞳区域四周。将第一层波导和第二层波导出瞳区域上下左右对齐组合起来，形成所述双层双面压印光栅波导100导，当在双层双面压印光栅波导100的四个入瞳区域分别设置4个输入光源时，则可以形成双层双面压印光栅波导100显示模组，光从入瞳区域进入双层双面压印光栅波导100，并全反射到扩瞳区域最终到出瞳区域，最终在无穷远处显示拼接图像。
如图2所示，所述第一层波导的第一面上压印第一组光栅模组，在第一层波导的第二面上压印第二组光栅模组。其中第一组光栅模组包括入瞳区域101、扩瞳区域102、出瞳区域103，第二组光栅模组包括入瞳区域301、扩瞳区域302、出瞳区域303。第一表面上的出瞳区域103和第二表面上的出瞳区域303上下左右对齐，入瞳区域101和301、扩瞳区域102和302各自关于扩瞳区域中心对称分布。
如图3所示，所述第二层波导为第一层波导旋转90°(顺时针旋转或者逆时针旋转)得到，所述第二层波导的第一组光栅模组再形成入瞳区域401、扩瞳区域402、出瞳区域403；第二组光栅模组再形成入瞳区域201、扩瞳区域202、出瞳区域203；第一表面上的出瞳区域403和第二表面上的出瞳区域203上下左右对齐，入瞳区域401和201、扩瞳区域402和202各自关于扩瞳区域中心对称分布。在这里，可以理解的是，所述第二层波导相对于所述第一层波导旋转90°后与所述第一层波导层叠组合得到所述双层双面压印光栅波导，其中所述的旋转90°旋转90°只是说明第一层波导与第二层波导在方向上的关系，而实际的组合工艺则是先将单层波导的两面都按照各自的位置关系压印光栅，形成2片波导后，再将2片波导贴合到一起形成所述双层双面压印光栅波导。
在一实施例中，所述入瞳区域101(201、301、401)、扩瞳区域102(202、302、402)和出瞳区域103(203、303、403)均采用衍射光栅；
所述第一层波导两面上的入瞳区域(101和301)的光栅方向均平行于y方向，所述第一层波导两面上的出瞳区域(103和303)的光栅方向均平行于x方向；所述第二层波导两面上的入瞳区域(201和301)的光栅方向均平行于x方向，所述第二层波导两面上的出瞳区域(203和403)的光栅方向均平行于y方向；
所述扩瞳区域102(202、302、402)与入瞳区域101(201、301、401)之间的光栅方向夹角为40°～50°。
进一步的，所述入瞳区域101(201、301、401)为圆形状，所述入瞳区域101(201、301、401)的直径范围为4～12mm；
所述扩瞳区域102(202、302、402)为梯形状，所述扩瞳区域102(202、302、402)的高度为入瞳区域101(201、301、401)直径的3～6倍，上底边长度为入瞳区域101(201、301、401)直径的2～3倍，下底边长度为入瞳区域101(201、301、401)直径的3～5倍；
所述出瞳区域103(203、303、403)为矩形状，所述出瞳区域103(203、303、403)的高度为所述扩瞳区域102(202、302、402)高度的80％～90％，长度为所述出瞳区域103(203、303、403)高度的1.5～2倍。
本实施例中，所述光栅模组包括入瞳区域101(201、301、401)、扩瞳区域102(202、302、402)、出瞳区域103(203、303、403)，而各个区域内都采用周期不同、方向不同的衍射光栅。其中，所述入瞳区域101(201、301、401)与所述出瞳区域103(203、303、403)的光栅方向垂直，而所述扩瞳区域102(202、302、402)的光栅方向则与所述入瞳区域101(201、301、401)的光栅方向有40°～50°夹角，例如45°夹角等。
所述入瞳区域101(201、301、401)的直径为D1，取值在4～12mm之间；扩瞳区域102(202、302、402)的高度为H1，取值可以是D1的3～6倍，上底边L1可以是D1的2～3倍，下底边L2可以是D1的3～5倍，其中L2>L1；出瞳区域103(203、303、403)的高度为H2，取值可以是H1的80～90％，长度为L3，取值为H2的1.5～2倍。
在一实施例中，所述第一层波导和第二层波导之间设置有空气间隙，所述空气间隙宽度小于1mm。以满足波导全反射条件。
本发明实施例还提供了一种双层双面压印光栅波导显示模组，包括如上所述的双层双面压印光栅波导100，以及与所述双层双面压印光栅波导100中的每一入瞳区域101(201、301、401)相对应的多个输入光源。
本实施例中，对所述双层双面压印光栅波导100的每一入瞳区域101(201、301、401)设置相应的输入光源，形成双层双面波导显示模组，例如当入瞳区域为4个时，则为4个入瞳区域101(201、301、401)分别设置一输出光源。在一具体实施例中，每一输出光源的出光孔与对应的入瞳区域101(201、301、401)之间的中心距离小于1mm。
输入光源的中心光线分别以不同的角度进入双层双面压印光栅波导100，最终最大形成单光源显示多倍屏幕，增加波导整体显示FOV，提高AR波导显示体验；同时，多种输入光源和多个成像位置排列组合，能够得到更多种拼接整体显示FOV的方式。
例如，4个视场角为FOV的输入光源的中心光线分别以不同的角度进入双层双面压印光栅波导100，最终显示图像为2*2矩阵的相邻无缝拼接画面，同时左右和上下拼接加大整体显示视场角。输入光源在双层双面压印光栅波导100的最终输出图像可以通过改变不同的输入光角度而成像在的2*2矩阵的任一位置，4种输入光源和4个成像位置排列组合，能有24种拼接整体显示FOV的方式。另外，双层双面压印光栅波导100两面的4个光源的中心光线以同样相对各自位置的入瞳垂直入射进入波导，最终输出显示图像完全重合，OUT1和OUT3画面重合可以互相弥补上下画面均匀性，OUT2和OUT4画面重合可以互相弥补左右画面均匀性，一个重叠显示画面可以实现亮度相当于单光源波导的4倍超级亮度。
在一实施例中，所述双层双面压印光栅波导100存在用于传播特定波长光的上路径、下路径、左路径和右路径；
特定波长光在所述上路径、下路径、左路径和右路径分别进行传导，并对应输出第一输出图像、第二输出图像、第三输出图像和第四输入图像，其中，所述第一输出图像和第三输出图像重合弥补上下画面均匀性，所述第二输出图像和第四输出图像重合弥补左右画面均匀性。
本实施例中，通过上下左右四条路径对特定波长的光进行传导，可以输出不同方向的输出图像，从而弥补画面均匀性。具体来说，结合图4，在所述下路径中，入射光IN1从区域BOX0a进入波导，朝光栅方向V11方向向下传导，其波矢在区域BOX1a中，传导光B1a朝V21方向传导，其波矢在区域BOX2a中，传导光B2a朝V31方向传导，其波矢在区域BOX3a中，最终输出图像OUT1；
在所述右路径中，入射光IN2从区域BOX0b进入波导，朝光栅方向V12方向向右传导，传导光B1b的波矢在区域BOX1b中，传导光B1b朝V22方向传导，其波矢在区域BOX2b中，传导光B2b朝V32方向传导，其波矢在区域BOX3b中，最终输出图像OUT2；
在所述上路径中，入射光IN3从区域BOX0c进入波导，朝光栅方向V13向上传导，传导光B1c的波矢在区域BOX1c中，传导光B1c朝V23方向传导，其波矢在区域BOX2c中，传导光B2c朝V33方向传导，其波矢在区域BOX3c中，最终输出图像OUT3；
在所述左路径中，入射光IN4从区域BOX0d进入波导，朝光栅方向V14向左传导，传导光B1d的波矢在区域BOX1d中，传导光B1d朝V24方向传导，其波矢在区域BOX2d中，传导光B2d朝V34方向传导，其波矢在区域BOX3d中，最终输出图像OUT4。
如图4所示，在双层双面压印光栅波导100的波矢图中，特定波长的光可以沿着左路径和右路径在波导板(即所述双层双面压印光栅波导100)内传播。输入光IN1、IN2、IN3、IN4的波矢分别可以存在于以初始波矢kx和ky定义的波矢空间的一个区域BOX0a、BOX0b、BOX0c、BOX0d中。区域BOX0a、BOX0b、BOX0c、BOX0d的每个角落分别都可以代表一个输入图像IMG0a、IMG0b、IMG0c、IMG0d的角落点的光的波矢。
BND1表示用于满足波导板中的全内反射(TIR)标准的第一边界。BND2表示波导板中的最大波矢的第二边界。最大波矢可以由波导板的折射率确定。仅当所述光的波矢在第一边界BND1与第二边界BND2之间的区域ZONE1中时，光才可以在板中波导。如果光的波矢在区域ZONE1之外，则光可能会泄漏出波导板或根本不传播。
对于预定整数mij时(i＝1,2,3j＝1,2,3,4)，光栅矢量的光栅周期(d)和方向(θ)可以满足矢量和ΣmijVij＝0，即波矢的传导形成闭合路径。其中i为区域位置标识，如1＝入瞳，2＝扩瞳，3＝出瞳；j为路径标识，如1＝第1路径，2＝第2路径(例如第1侧路径波矢和为m11V11+m21V21+m31V31＝0)。衍射光栅的光栅周期(d)和光栅方向(θ)可以由所述衍射光栅的光栅矢量V确定。光栅矢量V可以定义为具有垂直于衍射光栅的衍射线的方向和由2π/d给出的幅度的矢量，其中d是光栅周期(即条纹间隔)。
入射光IN1从区域BOX0a进入波导，朝光栅方向V11下方kx负方向传导。其中传导光B1a的波矢在区域BOX1a中，传导光B1a朝V21方向传导，其波矢在区域BOX2a中，传导光B2a朝V31方向传导，其波矢在区域BOX3a中，最终输出图像OUT1；入射光IN2从区域BOX0b进入波导，朝光栅方向V12右侧ky正方向传导。其中传导光B1b的波矢在区域BOX1b中，传导光B1b朝V22方向传导，其波矢在区域BOX2b中，传导光B2b朝V32方向传导，其波矢在区域BOX3b中，最终输出图像OUT2；入射光IN3从区域BOX0c进入波导，朝光栅方向V13上方kx正方向传导。其中传导光B1c的波矢在区域BOX1c中，传导光B1c朝V23方向传导，其波矢在区域BOX2c中，传导光B2c朝V33方向传导，其波矢在区域BOX3c中，最终输出图像OUT3；入射光IN4从区域BOX0d进入波导，朝光栅方向V14左侧ky负方向传导。其中传导光B1d的波矢在区域BOX1d中，传导光B1d朝V24方向传导，其波矢在区域BOX2d中，传导光B2d朝V34方向传导，其波矢在区域BOX3d中，最终输出图像OUT4。
四个输出图像OUT1、OUT2、OUT3、OUT4在无穷远处按照2*2矩阵相邻无缝拼接，同时加大水平和垂直方向的FOV。
图4中，4个视场角为FOV的输入光源的中心光线分别以不同的角度进入波导，IN1以-1/2FOV(水平)、1/2FOV(垂直)的角度进入波导，IN2以1/2FOV(水平)、1/2FOV(垂直)的角度进入波导，IN3以1/2FOV(水平)、-1/2FOV(垂直)的角度进入波导，IN4以-1/2FOV(水平)、-1/2FOV(垂直)的角度进入波导，最终显示图像如图5的2*2矩阵的相邻无缝拼接画面，同时左右和上下拼接加大整体显示视场角。输入光源IN1在波导的最终输出图像OUT1可以通过改变不同的输入光角度而成像在图5的2*2矩阵的任一位置，其他输入光源的输出图像同理，因此4种输入光源和4个成像位置排列组合，能有24种拼接整体显示FOV的方式。
如图6所示，单光机波导显示画面对角线视场角为2α，图5中显示的2*2矩阵画面对角线视场角为2β，在无穷远距离D处，单光源波导显示对角线画面尺寸为H，2*2矩阵显示对角线画面尺寸是单光源波导的2倍，为2H；sinα＝H/(2*D)，sinβ＝H/D，sinβ＝2*sinα。
普通DLP光机在波导显示的视场角为32°，则sinα＝sin16°＝0.276，sinβ＝0.55，β＝33.4°，2β＝66.8°，所以单光源波导显示视场角为32°时，最终4个光源双层双面波导拼接FOV能最大达到66.8°。
本发明实施例还提供了一种车载抬头显示装置，包括如上所述的双层双面压印光栅波导显示模组。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.一种双层双面压印光栅波导，其特征在于，包括层叠组合的第一层波导和第二层波导，所述第一层波导两面以及第二层波导两面均压印有光栅模组；
每一所述光栅模组均包括一个入瞳区域、一个扩瞳区域和一个出瞳区域；每一所述光栅模组的入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域分布在波导同一表面；
所述第一层波导和第二层波导的光栅模组相同，所述第二层波导相对于所述第一层波导旋转90°后与所述第一层波导层叠组合；
所述双层双面压印光栅波导共包含4个入瞳区域、4个扩瞳区域和4个出瞳区域；
所述第一层波导第一面上的出瞳区域和第二层波导第一面上的出瞳区域对齐，所述第一层波导第二面上的出瞳区域和第二层波导第二面上的出瞳区域对齐，且4个出瞳区域合成为大出瞳区域；
所述第一层波导上的入瞳区域与所述第二层波导上入瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布，以及所述第一层波导上的扩瞳区域与所述第二层波导上扩瞳区域关于所述大出瞳区域中心对称分布；
双层双面压印光栅波导存在用于传播特定波长光的上路径、下路径、左路径和右路径；
特定波长光在所述上路径、下路径、左路径和右路径分别进行传导，并对应输出第一输出图像、第二输出图像、第三输出图像和第四输入图像，其中，所述第一输出图像和第三输出图像重合弥补上下画面均匀性，所述第二输出图像和第四输出图像重合弥补左右画面均匀性。
2.根据权利要求1所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，所述入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域均采用衍射光栅；
所述第一层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于y方向，所述第一层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于x方向；所述第二层波导两面上的入瞳区域的光栅方向均平行于x方向，所述第二层波导两面上的出瞳区域的光栅方向均平行于y方向；
所述扩瞳区域与入瞳区域之间的光栅方向夹角为40°～50°。
3.根据权利要求1所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，所述第一层波导和第二层波导之间设置有空气间隙，所述空气间隙宽度小于1mm。
4.根据权利要求1所述的双层双面压印光栅波导，其特征在于，所述入瞳区域为圆形状，所述入瞳区域的直径范围为4～12mm；
所述扩瞳区域为梯形状，所述扩瞳区域的高度为入瞳区域直径的3～6倍，上底边长度为入瞳区域直径的2～3倍，下底边长度为入瞳区域直径的3～5倍；
所述出瞳区域为矩形状，所述出瞳区域的高度为所述扩瞳区域高度的80％～90％，长度为所述出瞳区域高度的1.5～2倍。
5.一种双层双面压印光栅波导显示模组，其特征在于，包括如权利要求1～4任一项所述的双层双面压印光栅波导，以及与所述双层双面压印光栅波导中的每一入瞳区域相对应的多个输入光源。
6.根据权利要求5所述的双层双面压印光栅波导显示模组，其特征在于，所述输入光源的光源出光孔与对应的入瞳区域的中心距离小于1mm。
7.一种车载抬头显示装置，其特征在于，包括如权利要求5或6所述的双层双面压印光栅波导显示模组。
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