CN115185029B - 光栅结构、衍射光波导以及显示设备 - Google Patents

光栅结构、衍射光波导以及显示设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115185029B
CN115185029B CN202211088337.3A CN202211088337A CN115185029B CN 115185029 B CN115185029 B CN 115185029B CN 202211088337 A CN202211088337 A CN 202211088337A CN 115185029 B CN115185029 B CN 115185029B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grating structure
grating
cross
feature points
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211088337.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115185029A (zh
Inventor
陈鹏
孙国防
隋磊
田克汉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaxing Uphoton Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Theto Optical Science And Technology Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Theto Optical Science And Technology Development Co ltd filed Critical Beijing Theto Optical Science And Technology Development Co ltd
Priority to CN202211088337.3A priority Critical patent/CN115185029B/zh
Publication of CN115185029A publication Critical patent/CN115185029A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115185029B publication Critical patent/CN115185029B/zh
Priority to US18/350,683 priority patent/US20240077728A1/en
Priority to EP23195944.6A priority patent/EP4379257A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • G02B27/4227—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant in image scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0015—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0016—Grooves, prisms, gratings, scattering particles or rough surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0026—Wavelength selective element, sheet or layer, e.g. filter or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • G02B2027/0125—Field-of-view increase by wavefront division
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

本申请公开了一种光栅结构、衍射光波导和显示设备。光栅结构的栅线具有顶端窄、底端宽的截面轮廓，该截面轮廓包括6个特征点，六个特征点在截面中具有坐标(0,0)、(L2,H2)、(L3,H3)、(L4,H4)、(L5,H5)和(L6,0)，并且满足以下关系：H落差=min(H4,H5)‑max(H3,H2)>50nm；0.1<(L5‑L4)/(L3‑L2)；L3>0.34T；以及0.05T<L5‑L4<0.32T。利用对这些特征点的参数的控制，可以实现对截面轮廓的调节，从而对光栅结构所能实现的光学效果（包括衍射效率和均匀性）起到显著的提升作用，同时增加了光栅设计和光效调控的自由度。

Description

光栅结构、衍射光波导以及显示设备
技术领域
本发明涉及基于衍射的显示技术，特别是用于显示的衍射光波导，可用于衍射光波导的光栅结构以及包括衍射光波导的显示设备。
背景技术
随着科学技术的发展，AR(Augmented Reality)增强现实技术作为一种十分智能、便携的显示技术正慢慢的走向大众，其主要特点是将虚拟画面叠加在现实场景之上，可以实现让人们在观看虚拟画面的同时还可以观看现实场景。也正是由于AR显示具有如上特点，目前该项技术在安防、教育、医疗、军工、工业、娱乐等行业得到了越来越的广泛应用。
衍射光波导是目前实现AR显示的一个主流方案，其中在波导基底上设置有波导光栅，波导光栅包括耦入光栅和耦出光栅。耦入光栅将载有图像信息的入射光耦入波导基底中。耦出光栅一边对载有图像信息的光进行传播和扩展，一边将光从波导基底中耦出，形成耦出光场。眼睛接收耦出光场的光，从而可以例如观察到入射光所载图像。
然而，目前已有的波导光栅特别是耦入光栅的设计方案具有自由度不高、衍射效率较低、衍射均匀性难以控制、设计产品加工难度大等诸多缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种衍射光波导及其设计方法和形成方法、以及包括该衍射光波导的显示设备，以至少部分地克服了现有技术中的不足。
根据本发明的一个方面，提供了一种光栅结构，其包括布置在一平面中的多条栅线，所述多条栅线在所述平面中沿第一方向以周期T排列并沿垂直于第一方向的第二方向延伸，其中，
所述多条栅线中的至少部分栅线各自在垂直于第二方向的横截面中具有顶端窄、底端宽的截面轮廓，所述截面轮廓包括沿所述第一方向依次出现的6个特征点，即第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点，所述特征点为所述截面轮廓的曲率极大值所在的点，并且
在以第一特征点为原点，以第一方向为第一坐标轴L，并且以垂直于所述平面的方向为第二坐标轴H的坐标系中，第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点分别具有坐标(0, 0)、(L2, H2)、(L3, H3)、(L4, H4)、(L5, H5)和(L6,0)，并且满足以下关系：
H落差=min(H4,H5)-max(H3,H2)>50nm；
0.1<(L5-L4)/(L3-L2)；
L3>0.34T；以及
0.05T<L5-L4<0.32T。
有利地，0.025T<L3-L2<0.65T。
有利地，所述6个特征点还满足以下关系中的至少一项：
140nm <H落差<200nm；
0.13T<L5-L4<0.25T；
L3>0.59T；
0.05T<L3-L2<0.3T。
有利地，min(H4,H5)>200nm；min(H2,H3)>50nm。
有利地，min(H4,H5)>400nm，以及/或者min(H2,H3)>150nm。
在一些实施例中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条曲线。
在一些实施例中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条直线。
在一些实施例中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的五条直线。
在一些实施例中，所述截面轮廓为台阶状轮廓，其中L2 = 0、H2=H3、L3=L4、H4=H5、L5=L6，并且还满足以下关系：
0.3T<L3-L2< 0.7T；
0.1T<L5-L4<0.4T；
0.15<(L5-L4)/(L3-L2)<0.8；以及
0.65T<L3-L2+L5-L4<0.9T。
有利地，160nm<H3<420nm，并且320nm<H5<600nm。
有利地，所述6个特征点还满足以下关系中的至少一项：
0.4T<L3-L2<0.66T；
0.2<(L5-L4)/(L3-L2)<0.78；
0.71T<L3-L2+L5-L4<0.85T；
185nm<H3<340nm；
350nm<H5<590nm。
在一些实施例中，H2≠H3，以及/或者H4≠H5。
在一些实施例中，H2>H3，并且/或者H4>H5。
有利地，|H4-H5|<100nm，以及/或者|H2-H3|<100nm。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于显示的衍射光波导，包括波导基板和设置在所述波导基板上的耦入光栅，所述耦入光栅包括如上所述的光栅结构，用于将光束耦合到所述波导基板中以使之通过全内反射在所述波导基板中传播。
在一些实施例中，所述衍射光波导还包括设置在所述波导基板上的耦出光栅，所述耦出光栅用于将在所述波导基板内通过全内反射基本上沿耦入方向传播到其中的光的至少一部分通过衍射从所述波导基板耦出，其中第一方向与所述耦入方向基本上一致。
根据本发明的又一个方面，提供了一种显示设备，其包括如上所述的衍射光波导。
有利地，所述显示设备为近眼显示设备，并且包括镜片和用于将镜片保持为靠近眼睛的框架，所述镜片包括所述衍射光波导。
有利地，所述显示设备为增强现实显示设备或虚拟现实显示设备。
根据本发明实施例，光栅结构的栅线截面轮廓中包括六个特征点，利用对这些特征点的参数的控制，实现对截面轮廓的调节，从而对光栅结构所能实现的光学效果（包括衍射效率和均匀性）起到显著的提升作用，同时增加了光栅设计和光效调控的自由度。此外，根据本发明实施例的台阶状光栅结构不仅有利于实现上述技术效果，还有利于降低设计难度和加工难度，提高对设计的还原度。相应地，根据本发明实施例的衍射光波导和显示设备也具有上述技术优势。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1以示例方式示出了矩形光栅和闪耀光栅以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图2为根据本发明实施例的衍射光波导的示意图；
图3为根据本发明实施例的光栅结构的横截面示意图；
图4为基于图3所示光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数H落差变化的图表；
图5为基于图3所示光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数L3变化的图表；
图6为基于图3所示光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数L3-L2变化的图表；
图7为基于图3所示光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数L5-L4变化的图表；
图8为基于图3所示光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数(L5-L4)/(L3-L2)变化的图表；
图9示出了根据本发明实施例的光栅结构的示例一及其变型例1、变型例2以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图10示出了图9所示光栅结构的示例一的变型例3、变型例4和变型例5以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图11示出了根据本发明实施例的光栅结构的示例二及其变型例1和变型例2以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图12示出了根据本发明实施例的光栅结构的示例三以及它用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图13为根据本发明实施例的台阶状光栅结构的横截面示意图；
图14为基于图13所示台阶状光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数L3-L2变化的图表；
图15为基于图13所示台阶状光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数(L5-L4)/(L3-L2)变化的图表；
图16为基于图13所示台阶状光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数L3-L2+L5-L4变化的图表；
图17为基于图13所示台阶状光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数H3变化的图表；
图18为基于图13所示台阶状光栅结构仿真得到的光学效果指标随参数H5变化的图表；
图19示出了根据本发明实施例的台阶状光栅结构的示例一、示例二及示例三以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图20示出了根据本发明实施例的台阶状光栅结构的示例四及示例五以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；
图21和图22示出了台阶状光栅结构的对比例1、对比例2、对比例3和对比例4以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在介绍本发明实施例之前，先参照图1了解一下现有技术的衍射光波导中耦入光栅的结构。图1示意性地示出了现有的衍射光波导中耦入光栅通常采用的两种光栅结构，即矩形光栅（见图1的左侧图形）和闪耀光栅（见图1的右侧图形）。图1在矩形光栅和闪耀光栅下方对应地示出了它们用作衍射光波导中的耦入光栅时经光栅结构优化之后得到的衍射效率随入射角变化的曲线；如这些曲线所示，矩形光栅的衍射效率总体在0.25以下；闪耀光栅的衍射效率总体在0.42以下。本申请中，耦入光栅的“衍射效率”指的是经耦入光栅的衍射作用耦入到波导中的光能量Φ耦入与入射到耦入光栅上的光能量Φ入射的比率Φ耦入/Φ入射。可以看到，矩形光栅和闪耀光栅的衍射效率对提高衍射光波导的图像显示亮度造成了很大的限制。本申请正是基于对此问题的发现而做出的。
衍射光波导在用于图像显示时其光利用效率不高、亮度不足的问题一直受到关注。然而，人们在探索过程中更多地关注如何提高对已经经过耦入光栅的衍射用作被耦入到波导内的光能量的利用效率，而对耦入光栅本身的新型结构的探索和研究尚有不足。
接下来，将参照附图介绍根据本发明实施例的衍射光波导和新型光栅结构。
图2为根据本发明实施例的衍射光波导的示意图。如图2所示，衍射光波导10包括波导基板10a和设置在波导基板10a上的耦入光栅11，耦入光栅11包括根据本发明实施例的新型光栅结构100，用于将光束耦合到波导基板10a中以使之通过全内反射在其中传播。
图2的虚线框中示出了沿截线a-a截取的耦入光栅11的横截面图，如该横截面图所示，耦入光栅11所采用的光栅结构100包括布置在x-y平面中的多条栅线101，多条栅线101在x-y平面中沿x方向以周期T排列并沿垂直于x方向的y方向延伸；多条栅线各自在垂直于y方向的横截面中具有顶端窄、底端宽的截面轮廓。
衍射光波导10还包括设置在波导基板10a上的耦出光栅12，耦出光栅12用于将在波导基板10a内通过全内反射基本上沿耦入方向传播到其中的光的至少一部分通过衍射从波导基板10a耦出，耦入方向与x方向基本一致。
图3以放大的示意图示出了根据本发明实施例的光栅结构100的横截面。如图3中更清楚地示出的，栅线101的截面轮廓包括沿x方向依次出现的6个特征点，即第一特征点P1、第二特征点P2、第三特征点P3、第四特征点P4、第五特征点P5和第六特征点P6。
本申请中，“特征点”指的是截面轮廓中曲率极大值所在的点，这包括直线与直线或者彼此不相切的直线与曲线之间的交点，这样的交点在本申请中被认为是曲率无穷大的极大值所在的点。
此外，上述第一特征点P1和第六特征点P6为栅线101与光栅结构100的基准平面B相交的点。通常，基准平面B可以为例如波导基板10a的表面；在另一些情况下，基准平面B也可以为在波导基板10a的表面上构造或加工出来的另一平面，其可以突出于波导基板10a的表面之上或陷入其中。
如图3所示，在以第一特征点P1为原点，以x方向为横向坐标轴L，并且以垂直于x-y平面的z方向为高度坐标轴H的坐标系中，第一特征点P1、第二特征点P2、第三特征点P3、第四特征点P4、第五特征点P5和第六特征点P6分别具有坐标(L1, H1)、(L2, H2)、(L3, H3)、(L4, H4)、(L5, H5)和(L6, H6)，并且L1=0，H1=0，H6=0。应该理解的是，由于加工误差的存在，第一特征点P1和第六特征点P6的高度H1和H6可能有一个很小的值，例如几纳米到二十纳米左右，这对于栅线的整体横截面轮廓而言影响很小。
根据本发明实施例，为了获得较优的光学效果，光栅结构100的栅线截面轮廓还满足以下参数条件：
H落差=min(H4,H5)-max(H3,H2)>50nm；
0.1<(L5-L4)/(L3-L2)；
L3>0.34T；以及
0.05T<L5-L4<0.32T。
本申请中关注的光栅结构100的光学效果包括光栅结构100用作将光耦入到波导基板10a中的耦入光栅时的衍射效率的大小以及在视场角FOVY的范围内不同视场角间的衍射效率的分布均匀性。视场角FOVY指的是入射到耦入光栅11上的光线相对于x-y平面的法线在绕y轴线的方向上所成的夹角。为了更加直观地了解和评价光栅结构100的光学效果的优劣，在此构建一个光学效果指标merit=eff-0.35×uni，其中eff为平均衍射效率指标，即衍射效率在耦入光栅的视场角FOVY范围上的平均值，其理想的最大值为1，数值越大表示衍射效率越高；uni为非均匀性指标，uni=(max-min)/(max+min), 其中max为视场角FOVY范围内的衍射效率最大值，min为视场角FOVY范围内的衍射效率最小值，uni的理想的最优值为0，数值越小表示均匀性越好。
为了说明根据本发明实施例的光栅结构100在衍射效率和均匀性方面取得的技术效果，下面将介绍基于图3所示光栅结构100进行的仿真计算（仿真一）及其结果。
下文中给出的各项仿真计算和算例中，光的波长为532nm；波导基板以及光栅结构的材料的折射率均为1.9。
（仿真一）
仿真一中，假设光栅结构100的栅线截面轮廓中第一至第六特征点顺次以直线轮廓线相连，并且预设参数：L2=0.1T；L4-L3=0.1T；H4=H5；H2=H3；(H3+H4)/2=390nm；且L5=L6。
在上述预设参数的基础上，通过：
在30nm~200 nm范围内对参数H落差= H4-H3以10nm为步长进行扫描；
在0.24T~0.64T范围内对参数L3以0.025T为步长进行扫描；
在0~0.8T范围内对参数L3-L2以0.025T为步长进行扫描；并且
在0~0.55T范围内对参数L5-L4以0.05T为步长进行扫描，
获得截面轮廓不同的各种光栅结构，并通过基于光传播的矢量理论或标量理论的仿真计算，得到平均衍射效率指标eff和非均匀性指标uni，从而计算得到光学效果指标merit的值。
为了考察不同的参数对光学效果的影响，仿真一中计算得到的各项结果被统计并绘制为不同的图表，分别示出在图4至图8中。
在这些图表中，每一个黑点代表具有该点在图表中所对应的横坐标值和纵坐标值的、具有在仿真一中被扫描过且与其它黑点不同的参数组合的一种截面轮廓/光栅结构。这些图表中，对应于某一横坐标值的黑点所达到的纵坐标merit值的最大值表示的是在该横坐标参数值的条件下，经过优化可能实现的最优光学效果；同时，对应于一定的横坐标值和纵坐标值的点群的密度表示该横坐标参数值的条件下能够实现纵坐标的merit值的参数组合（仿真一中被扫描过的）的数量的多少：密度大则参数组合数量多，通常表示满足横坐标参数条件和纵坐标merit值的光栅结构易于获得和实现；反之，密度小则参数组合数量少，密度越小通常表示满足横坐标参数条件和纵坐标merit值的光栅结构越难以获得和实现。
图4、图5、图6、图7和图8分别为仿真一中基于图3所示光栅结构得到的光学效果指标merit随参数H落差（对应于横坐标“delta_h”）、L3、L3-L2、L5-L4以及(L5-L4)/(L3-L2)变化的图表。图4、图5、图6和图7中下侧图表均为上侧图表中虚线框的部分的放大图示。
综合图4至图8所示结果，选择光学效果指标merit=0.43作为第一初级优化目标，merit=0.47作为第一高级优化目标。尽管本申请中上述第一初级优化目标和第一高级优化目标为可以灵活选择的标准，但是与图1所示目前衍射光波导的耦入光栅所通常采用的矩形光栅和闪耀光栅在优化后所能够达到的光学效果（光学效果指标merit值分别为0.15和0.30）相比，第一初级优化目标已经代表了光学效果的很大提升，而第一高级优化目标则代表相比于第一初级优化目标更进一步的光学效果提升。
参照图4，可以看到，根据本发明实施例的光栅结构100中，为了达到第一初级优化目标merit=0.43，有利地H落差>50nm；为了达到第一高级优化目标merit=0.47，有利地140nm<H落差<200nm。
参照图5，可以看到，根据本发明实施例的光栅结构100中，为了达到第一初级优化目标，有利地L3>0.34T；为了达到第一高级优化目标，有利地L3>0.59T。
参照图6，可以看到，根据本发明实施例的光栅结构100中，为了达到第一初级优化目标，有利地0.025T<L3-L2<0.65T；为了达到第一高级优化目标，有利地0.05T<L3-L2<0.3T。
参照图7，可以看到，根据本发明实施例的光栅结构100中，为了达到第一初级优化目标，有利地0.05T<L5-L4<0.32T；为了达到第一高级优化目标，有利地0.13T<L5-L4<0.25T。
参照图8，可以看到，根据本发明实施例的光栅结构100中，为了达到第一初级优化目标，有利地0.1<(L5-L4)/(L3-L2)。同时，可以看到，在参数(L5-L4)/(L3-L2)的多个分散的取值区间里，能够获得/实现达到第一高级优化目标的参数组合/光栅结构。
除了上述仿真一，还可以构造对光栅结构100的栅线截面轮廓的特征点参数进行扫描的其它仿真计算，以得到其它有利于实现上述第一初级优化目标或第一高级优化目标的参数条件。例如，通过其它的仿真计算，发现min(H4,H5)>200nm，min(H2,H3)>50nm有利于实现第一初级优化目标；min(H4,H5)>400nm，min(H2,H3)>150nm有利于实现第一高级优化目标。
仿真一中预设H4=H5，H2=H3，然而根据本发明实施例的光栅结构100并不限于此。在一些情况下，光栅结构100可以构造为使得H2≠H3以及/或者H4≠H5。例如，光栅结构100可以构造为使得H2>H3，并且/或者H4>H5。
为了便于理解，以下参照图9和图10介绍根据本发明实施例的光栅结构的第一示例及其变型例。
图9的上部从左到右依次示出了光栅结构的示例一及其变型例1、变型例2，并且在这些光栅结构的下方示出了它们用作衍射光波导中的耦入光栅时衍射效率随入射角FOVY变化的曲线。图10的上部从左到右依次示出了图9所示光栅结构的第一示例的变型例3、变型例4和变型例5，并且在这些光栅结构的下方示出了它们用作衍射光波导中的耦入光栅时衍射效率随入射角FOVY变化的曲线。
图9和图10所示光栅结构的示例一及其变型例1至5的栅线截面轮廓的部分参数以及仿真得到的指标merit、eff和unit的值如表1所示。表1中的参数L的单位为栅线周期“T”，参数H的单位为“nm”。
[表1]
Figure 83920DEST_PATH_IMAGE002
如表1所示，光栅结构100的示例一及其变型例1~5中，六个特征点的横坐标L都是相同的；相应地，它们具有表2所示的相同参数：
[表2]
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
结合参照图9、图10和表1，对比光栅结构100的示例一及各个变型例可以发现，在其它参数大致相同的情况下，调整特征点的高度，使得H2≠H3以及/或者H4≠H5，对所得到的光学效果指标merit的影响不大，仍旧可以达到上述初步优化目标或第一高级优化目标；此外，分别观察平均衍射效率eff和非均匀性uni，可以发现对它们的影响也不大，这说明衍射效率和均匀性两项性能均可以保持良好。
尽管未示出，其它更多的仿真计算显示，满足|H4-H5|<100nm， |H2-H3|<100nm有利于获得达到第一初级优化目标和第一高级优化目标的光栅结构。
仿真一中假设光栅结构100的栅线截面轮廓中第一至第六特征点顺次以直线轮廓线相连，即截面轮廓包括连接在第一特征点P1、第二特征点P2、第三特征点P3、第四特征点P4、第五特征点P5和第六特征点P6中前后相邻的两个特征点之间的五条直线。然而，根据本发明实施例的光栅结构100并不限于截面轮廓仅包括直线的情形。例如，栅线截面轮廓可以包括连接在第一特征点P1、第二特征点P2、第三特征点P3、第四特征点P4、第五特征点P5和第六特征点P6中前后相邻的两个特征点之间的至少一条为曲线。在一些示例中，五条轮廓线可以均为曲线。
为了便于理解上述具有不同轮廓线线型的情形以及了解它们对于光栅结构100的光学效果的影响，以下参照图11介绍根据本发明实施例的光栅结构100的示例二及其变型例。图11的上部从左到右依次示出了光栅结构100的示例二及其变型例1和变型例2，并在这些光栅结构的下方示出了及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时衍射效率随入射角变化的曲线。
图11所示示例及其变型例中的光栅结构之间的区别仅在于：示例二中特征点之间的轮廓线均为直线；其变型例1中第一特征点P1、第二特征点P2、第三特征点P3、第四特征点P4之间的轮廓线为曲线，而第四特征点P4、第五特征点P5和第六特征点P6之间的轮廓线为直线；变型例2中特征点之间的轮廓线均为曲线。
图11所示光栅结构的示例二及其变型例1和变型例2的栅线截面轮廓的部分参数以及仿真得到的指标merit、eff和unit的值如表3所示。表3中的参数L的单位为栅线周期“T”，参数H的单位为“nm”。
[表3]
Figure 109382DEST_PATH_IMAGE006
如表3所示，光栅结构100的示例二及其变型例中特征点具有相同的横坐标和纵坐标；相应地，它们具有表4所示的相同参数：
[表4]
(L5-L4) / (L3-L2) L3 L5-L4 L3-L2 (L5-L4) + (L3-L2)
0.62 0.67 0.23 0.38 0.61
结合参照图11和表3，对比光栅结构100的示例二及其变型例可以发现，它们所实现的光学效果指标merit值差别不大，这说明特征点位置固定情况下，通过直线或者曲线连接，均可以实现优化目标。另外，变型例1和变型例2显示：随着曲线轮廓的应用，优化得到了相对更高的光学效果merit值，并且在衍射效率和均匀性方面均有所提高，这说明曲线轮廓具有更高的结构自由度，对光场的调控更加灵活，有利于得到较佳的光效。
为了更加充分地显示根据本发明实施例的光栅结构100的技术优势，接下来参照图12介绍根据本发明实施例的光栅结构的一优选示例，即示例三。类似地，图12在上部示出了示例三的光栅结构的栅线截面图，在下部示出了该光栅结构在用作衍射光波导中的耦入光栅时衍射效率随入射角变化的曲线。
图12所示示例三中，栅线截面轮廓的特征点之间的轮廓线均为曲线，并且栅线截面轮廓的部分参数以及仿真得到的指标merit、eff和unit的值如表5所示。表5中的参数L的单位为栅线周期“T”，参数H的单位为“nm”。
[表5]
Figure 748174DEST_PATH_IMAGE008
此外，示例三的光栅结构具有表6所示的以下参数：
[表6]
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
从表5中可以看到，图12所示示例三的光栅结构实现了非常优异的光学效果，merit值达到0.49，其中平均衍射效率eff显著提升，并且非均匀性uni得到很好的抑制。
根据本发明实施例的新型光栅结构100包括一种特殊形式的光栅结构，即台阶状光栅结构，其中光栅结构100的栅线截面轮廓为台阶状轮廓。图13示意性地示出了根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A。如图13所示，台阶状光栅结构100A中，第一至第六特征点的坐标参数满足：L2 = 0，H2=H3，L3=L4，H4=H5，L5=L6。
根据本发明实施例，为了获得较优的光学效果，台阶状光栅结构100A的栅线截面轮廓还满足以下参数条件：
0.3T<L3-L2< 0.7T；
0.1T<L5-L4<0.4T；
0.15<(L5-L4)/(L3-L2)<0.8；以及
0.65T<L3-L2+L5-L4<0.9T。
为了说明根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A在衍射效率和均匀性方面取得的技术效果，下面将介绍基于图13所示光栅结构100A进行的仿真计算（仿真二）及其结果。
（仿真二）
仿真二中，预设参数：L2 = 0、H3=H2、L3=L4、H4 = H5、L5=L6。
在上述预设参数的基础上，通过：
在0.1T~0.8T范围内对参数L3-L2以0.025T为步长进行扫描；
在0.05T~0.4T范围内对参数L5-L4以0.025T为步长进行扫描；
在150nm~450nm范围内对参数H3以15nm为步长进行扫描；
在300nm~600nm范围内对参数H5以15nm为步长进行扫描，
获得截面轮廓不同的各种台阶状光栅结构，并通过基于光传播的矢量理论或标量理论的仿真计算，得到平均衍射效率指标eff和非均匀性指标uni，从而计算得到光学效果指标merit的值。
仿真二中计算得到的各项结果被统计并绘制为不同的图表，分别示出在图14至图18中。这些图表中，每一个黑点代表的含义与上文中所介绍的图4至图8的图表中的含义相同，在此不再赘述。
图14、图15、图16、图17和图18分别为仿真二中基于图13所示光栅结构100A得到的光学效果指标merit随参数H落差（对应于横坐标“delta_h”）、L3-L2、(L5-L4)/(L3-L2)、L3-L2+L5-L4、H3以及H5变化的图表。图14、图15、图17和图18中下侧图表均为上侧图表中虚线框的部分的放大图示。
综合图14至图18所示结果，选择光学效果指标merit=0.31作为用于台阶状光栅结构的第二初级优化目标，merit=0.35作为用于台阶状光栅结构的第二高级优化目标。与现有的矩形光栅和闪耀光栅在优化后所能够达到的光学效果（图1所示矩形光栅和闪耀光栅达到的光学效果指标merit值分别为0.15和0.30）相比，这两个优化目标均代表了光学效果的很大提升。
这里，将第二初级优化目标和第二高级优化目标设定为均低于上文中介绍的第一初级优化目标和第一高级优化目标，这是考虑以下两方面的因素。一方面，对于第一至第六特征点的坐标参数满足：L2=0，H2=H3，L3=L4，H4=H5，L5=L6这些条件的台阶状光栅结构100A来说，要优化得到第一初级或高级优化目标是困难的。另一方面，台阶状栅线截面轮廓在加工方面具有很大优势，便于加工，且对设计的还原度高，能够获得趋近设计性能的产品。这是因为栅线截面轮廓在高度方向H上的形貌变化在利用半导体光刻技术的加工过程中需要通过多个曝光和刻蚀的制程来实现，而在利用激光直写或灰度曝光技术的加工过程中需要通过精细地调控激光的强度并且协调该激光强度的变化与水平移动速度之间的关系来实现，总之加工难度大；而台阶状栅线截面轮廓在高度方向H上的变化比较简单，可以显著降低加工难度，提升加工的成品对设计的还原度，从而产品的光学效果/性能方面得到保障。简单地说，尽管根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A在设计中的第二初级/高级优化目标低于根据本发明实施例的光栅结构100在设计中的第一初级/高级优化目标，但是对于最终获得的产品而言，前者的光学效果有望更加靠近后者的光学效果，并且相对于现有的矩形光栅和闪耀光栅等能够具有更优的光学效果。
参照图14，可以看到，根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A中，为了达到第二初级优化目标merit=0.31，有利地0.3T<L3-L2< 0.7T；为了达到第二高级优化目标merit=0.35，有利地0.4T<L3-L2< 0.66T。
参照图15，可以看到，根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A中，为了达到第二初级优化目标，有利地0.15<(L5-L4)/(L3-L2)<0.8；为了达到第二高级优化目标，有利地0.2<(L5-L4)/(L3-L2)<0.78。
参照图16，可以看到，根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A中，为了达到第二初级优化目标，有利地0.65T<L3-L2+L5-L4<0.9T；为了达到第二高级优化目标，有利地0.71T<L3-L2+L5-L4<0.85T。
参照图17，可以看到，根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A中，为了达到第二初级优化目标，有利地160nm<H3<420nm；为了达到第二高级优化目标，有利地185nm<H3<340nm。
参照图18，可以看到，根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A中，为了达到第二初级优化目标，有利地320nm<H5<600nm；为了达到第二高级优化目标，有利地350nm<H5<590nm。
为了显示根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A的技术优势，接下来参照图19和图20介绍根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A的若干优选示例。图19的上部从左到右分别示出了光栅结构100A的示例一、示例二、示例三，图20的上部从左到右分别示出了示例四和示例五，图19和图20的下部示出了各光栅结构在用作衍射光波导中的耦入光栅时衍射效率随入射角变化的曲线。
图19和图20所示各示例中，栅线截面轮廓的部分参数以及仿真得到的指标merit、eff和unit的值如表7所示。表7中的参数L的单位为栅线周期“T”，参数H的单位为“nm”。
[表7]
Figure DEST_PATH_IMAGE012
图19和图20所示各示例的光栅结构具有表8所示的以下参数：
[表8]
Figure DEST_PATH_IMAGE014
结合参照图19、图20和表7，可以看到，台阶状光栅结构100A的示例一、示例二和示例三均达到第二高级优化目标，示例四和示例五达到第二初级优化目标。
另外，作为对比，图21示出了台阶状光栅结构100A的对比例1（左侧）和对比例2（右侧）以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线；图22示出了台阶状光栅结构100A的对比例3（左侧）和对比例4（右侧）以及它们用作衍射光波导中的耦入光栅时的衍射效率随入射角变化的曲线。
图21和图22所示各对比例中的栅线截面轮廓的部分参数以及仿真得到的指标merit、eff和unit的值如表9所示。表9中的参数L的单位为栅线周期“T”，参数H的单位为“nm”。
[表9]
Figure DEST_PATH_IMAGE016
图19和图20所示各对比例的光栅结构具有表8所示的以下参数：
[表10]
序号 (L5-L4) / (L3-L2) L3 L5-L4 L3-L2 (L5-L4) + (L3-L2)
示例一 0.33 0.30 0.10 0.30 0.40
示例二 0.48 0.63 0.30 0.63 0.93
示例三 0.47 0.54 0.25 0.54 0.78
示例四 1.00 0.33 0.33 0.33 0.67
结合参照图21、图22和表9、表10，可以看到，并非所有截面轮廓具有六个特征点的台阶状光栅结构均能实现较优的光学效果；相比之下，符合上文中结合仿真二和图14至图18介绍的根据本发明实施例的台阶状光栅结构100A的各项参数条件的光栅结构，在获得和实现优秀的光学效果方面具有突出的优势。
根据本发明实施例的光栅结构和衍射光波导可以应用于显示设备中。这样的显示设备例如为近眼显示设备，其包括镜片和用于将镜片保持为靠近眼睛的框架，其中镜片可以包括如上介绍的根据本发明实施例的光栅结构及/或衍射光波导。优选地，该显示设备可以为增强现实显示设备或虚拟现实显示设备。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (20)

1.一种光栅结构，包括布置在一平面中的多条栅线，所述多条栅线在所述平面中沿第一方向以周期T排列并沿垂直于第一方向的第二方向延伸，其中，
所述多条栅线中的至少部分栅线各自在垂直于第二方向的横截面中具有顶端窄、底端宽的截面轮廓，所述截面轮廓包括沿所述第一方向依次出现的6个特征点，即第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点，所述特征点为所述截面轮廓的曲率极大值所在的点，并且
在以第一特征点为原点，以第一方向为第一坐标轴L，并且以垂直于所述平面的方向为第二坐标轴H的坐标系中，第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点分别具有坐标(0, 0)、(L2, H2)、(L3, H3)、(L4, H4)、(L5, H5)和(L6, 0)，并且满足以下关系，使得衍射效率和均匀性均保持良好：
H落差=min(H4,H5)-max(H3,H2)>50nm；
0.1<(L5-L4)/(L3-L2)；
L3>0.34T；以及
0.05T<L5-L4<0.32T。
2.如权利要求1所述的光栅结构，其中，0.025T<L3-L2<0.65T。
3.如权利要求1所述的光栅结构，其中，所述6个特征点还满足以下关系中的至少一项：
140nm <H落差<200nm；
0.13T<L5-L4<0.25T；
L3>0.59T；
0.05T<L3-L2<0.3T。
4.如权利要求1所述的光栅结构，其中，
min(H4,H5)>200nm；
min(H2,H3)>50nm。
5.如权利要求4所述的光栅结构，其中，min(H4,H5)>400nm，以及/或者min(H2,H3)>150nm。
6.如权利要求1-5中任一项所述的光栅结构，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条曲线。
7.如权利要求6所述的光栅结构，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的至少一条直线。
8.如权利要求1-5中任一项所述的光栅结构，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的五条直线。
9.如权利要求1所述的光栅结构，其中，所述截面轮廓包括连接在第一特征点、第二特征点、第三特征点、第四特征点、第五特征点和第六特征点中前后相邻的两个特征点之间的五条直线，
所述截面轮廓为台阶状轮廓，其中L2 = 0、H2=H3、L3=L4、H4=H5、L5=L6，并且还满足以下关系：
0.3T<L3-L2< 0.7T；
0.1T<L5-L4<0.32T；
0.15<(L5-L4)/(L3-L2)<0.8；以及
0.65T<L3-L2+L5-L4<0.9T。
10.如权利要求9所述的光栅结构，其中，160nm<H3<420nm，320nm<H5<600nm。
11.如权利要求9所述的光栅结构，其中，所述6个特征点还满足以下关系中的至少一项：
0.4T<L3-L2<0.66T；
0.2<(L5-L4)/(L3-L2)<0.78；
0.71T<L3-L2+L5-L4<0.85T；
185nm<H3<340nm。
12.如权利要求9所述的光栅结构，其中，所述6个特征点还满足以下关系中的至少一项：
0.4T<L3-L2<0.66T；
0.2<(L5-L4)/(L3-L2)<0.78；
0.71T<L3-L2+L5-L4<0.85T；
350nm<H5<590nm。
13.如权利要求1-5中任一项所述的光栅结构，其中，H2≠H3，以及/或者H4≠H5。
14.如权利要求13所述的光栅结构，其中，H2>H3，并且/或者H4>H5。
15.如权利要求13所述的光栅结构，其中，|H4-H5|<100nm，以及/或者|H2-H3|<100nm。
16.一种用于显示的衍射光波导，包括波导基板和设置在所述波导基板上的耦入光栅，所述耦入光栅包括如权利要求1-15中任一项所述的光栅结构，用于将光束耦合到所述波导基板中以使之通过全内反射在所述波导基板中传播。
17.如权利要求16所述的衍射光波导，还包括设置在所述波导基板上的耦出光栅，所述耦出光栅用于将在所述波导基板内通过全内反射基本上沿耦入方向传播到其中的光的至少一部分通过衍射从所述波导基板耦出，其中第一方向与所述耦入方向基本上一致。
18.一种显示设备，包括如权利要求16或17所述的衍射光波导。
19.如权利要求18所述的显示设备，其中，所述显示设备为近眼显示设备，并且包括镜片和用于将镜片保持为靠近眼睛的框架，所述镜片包括所述衍射光波导。
20.如权利要求18或19所述的显示设备，其中，所述显示设备为增强现实显示设备或虚拟现实显示设备。
CN202211088337.3A 2022-09-07 2022-09-07 光栅结构、衍射光波导以及显示设备 Active CN115185029B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211088337.3A CN115185029B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 光栅结构、衍射光波导以及显示设备
US18/350,683 US20240077728A1 (en) 2022-09-07 2023-07-11 Grating structure, diffraction optical waveguide, and display device
EP23195944.6A EP4379257A1 (en) 2022-09-07 2023-09-07 Grating structure, diffraction optical waveguide, and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211088337.3A CN115185029B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 光栅结构、衍射光波导以及显示设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115185029A CN115185029A (zh) 2022-10-14
CN115185029B true CN115185029B (zh) 2023-02-17

Family

ID=83523443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211088337.3A Active CN115185029B (zh) 2022-09-07 2022-09-07 光栅结构、衍射光波导以及显示设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240077728A1 (zh)
EP (1) EP4379257A1 (zh)
CN (1) CN115185029B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115421234B (zh) * 2022-11-04 2023-04-07 北京驭光科技发展有限公司 衍射光波导及其光栅结构以及显示设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109696717A (zh) * 2019-03-07 2019-04-30 深圳珑璟光电技术有限公司 一种多矩形结构周期的衍射光栅及ar成像装置
EP3588150A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-01 Thomson Licensing An optical device comprising multi-layer waveguides
CN114355613A (zh) * 2022-01-06 2022-04-15 西湖大学 一种用于衍射波导型增强现实眼镜的光学器件及应用
CN114502991A (zh) * 2019-07-19 2022-05-13 奇跃公司 具有偏振敏感性降低的衍射光栅的显示设备
CN114637116A (zh) * 2022-03-15 2022-06-17 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光波导以及具有其的显示设备
CN114859555A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 杭州海康威视数字技术股份有限公司 光栅、用于近眼显示的光波导及近眼显示设备
CN115016057A (zh) * 2022-08-03 2022-09-06 北京驭光科技发展有限公司 衍射光波导以及具有其的显示设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8666208B1 (en) * 2010-11-05 2014-03-04 Google Inc. Moldable waveguide with embedded micro structures
US10183375B2 (en) * 2016-03-02 2019-01-22 Alcorix Co. Batch-processing method for super-high aspect ratio diffractive optics
IL307973A (en) * 2016-09-21 2023-12-01 Molecular Imprints Inc Microlithographic fabrication of structures
FI129113B (en) * 2017-12-22 2021-07-15 Dispelix Oy Waveguide display and display element with new lattice configuration
TWI756691B (zh) * 2019-05-30 2022-03-01 美商蘋果公司 光學系統，頭戴式裝置，及顯示系統
US11614573B2 (en) * 2019-09-11 2023-03-28 Magic Leap, Inc. Display device with diffraction grating having reduced polarization sensitivity
US11079550B2 (en) * 2019-10-22 2021-08-03 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Grating coupler and integrated grating coupler system
US10935730B1 (en) * 2019-11-25 2021-03-02 Shanghai North Ocean Photonics Co., Ltd. Waveguide display device
CN114137649B (zh) * 2020-09-04 2024-06-04 宁波舜宇光电信息有限公司 用于ar设备的光波导装置及其制造方法和ar设备
CN114815233B (zh) * 2021-01-18 2023-06-27 宁波舜宇光电信息有限公司 增强现实的显示设备
CN115421234B (zh) * 2022-11-04 2023-04-07 北京驭光科技发展有限公司 衍射光波导及其光栅结构以及显示设备

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3588150A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-01 Thomson Licensing An optical device comprising multi-layer waveguides
CN109696717A (zh) * 2019-03-07 2019-04-30 深圳珑璟光电技术有限公司 一种多矩形结构周期的衍射光栅及ar成像装置
CN114502991A (zh) * 2019-07-19 2022-05-13 奇跃公司 具有偏振敏感性降低的衍射光栅的显示设备
CN114355613A (zh) * 2022-01-06 2022-04-15 西湖大学 一种用于衍射波导型增强现实眼镜的光学器件及应用
CN114637116A (zh) * 2022-03-15 2022-06-17 嘉兴驭光光电科技有限公司 衍射光波导以及具有其的显示设备
CN114859555A (zh) * 2022-04-15 2022-08-05 杭州海康威视数字技术股份有限公司 光栅、用于近眼显示的光波导及近眼显示设备
CN115016057A (zh) * 2022-08-03 2022-09-06 北京驭光科技发展有限公司 衍射光波导以及具有其的显示设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20240077728A1 (en) 2024-03-07
EP4379257A1 (en) 2024-06-05
CN115185029A (zh) 2022-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113777707B (zh) 光学结构和光学装置
CN115016057B (zh) 衍射光波导以及具有其的显示设备
CN113495319A (zh) 光学结构和光学装置
CN114545549B (zh) 用于衍射显示的光学波导装置及显示设备
CN115185029B (zh) 光栅结构、衍射光波导以及显示设备
CN114994825B (zh) 衍射光波导及其设计方法和形成方法、以及显示设备
EP4261596A2 (en) Diffractive optical waveguide and display
EP4365662A1 (en) Diffraction optical waveguide and grating structure thereof, and display device
CN215641931U (zh) 光学结构和光学装置
CN114355613A (zh) 一种用于衍射波导型增强现实眼镜的光学器件及应用
CN116381845B (zh) 耦入光栅、衍射光栅波导和近眼显示装置
CN117518352A (zh) 一种衍射光波导及近眼显示装置
CN116560094A (zh) Ar衍射光波导眼动范围均匀性和视场均匀性的优化方法
CN218240461U (zh) 一种波导片及近眼显示设备
CN114280791A (zh) 一种衍射光波导器件及其制备方法
US20240288608A1 (en) Atypical metasurface, waveguide image combiner and augmented reality device using atypical metasurface
CN216979351U (zh) 衍射光波导和增强现实显示设备
CN221225067U (zh) 一种衍射光波导及近眼显示装置
CN220455554U (zh) 一种二维光栅、波导及近眼显示模组
CN219609346U (zh) 光波导系统以及近眼显示设备
EP4293410A1 (en) Diffractive optical waveguide and display device having the same
CN118377081B (zh) 导光器件、光学显示系统及显示设备
CN218728144U (zh) 超构形态拓扑光波导及增强现实显示设备
US20240118557A1 (en) Optical structure and optical device
CN220709393U (zh) 一种波导及近眼显示模组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230605

Address after: 8 / F, building 3, 1156 Gaoqiao Avenue, Tongxiang City, Jiaxing City, Zhejiang Province, 314500

Patentee after: JIAXING UPHOTON OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: Room 1206-6, floor 12, building 7, yard a 13, Huayuan Road, Haidian District, Beijing 100088

Patentee before: BEIJING THETO OPTICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right