CN117930417A - 光波导组件及增强现实设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光波导组件及增强现实设备。所述光波导组件包括光波导，所述光波导包括：光传导层，所述光传导层为树脂材质，所述光传导层用于传输进入所述光传导层的光信号；以及光栅层，所述光栅层设置于所述光传导层的一侧，所述光栅层包括间隔设置的耦入光栅及耦出光栅；所述光栅层的折射率大于所述光传导层的折射率。本申请的光波导组件重量轻，抗跌落能力强，且具有较高的光效。

Description

光波导组件及增强现实设备

技术领域

本申请涉及电子领域，具体涉及一种光波导组件及增强现实设备。

背景技术

增强现实(augmented reality，AR)技术可以将虚拟与现实结合，目前得到了越来越广泛的应用。光波导是引导光波在其中传播的介质装置，可以将微型投影机投射的光传导到眼镜前方，在人眼前方实像之上叠加一个虚像，因而是增强现实设备必不可少的元件；光波导包括几何光波导及衍射光波导，相较于几何光波导，衍射光波导的光栅在设计和生产上的灵活性更高，可量产性和良率更高，因此应用更为广泛。现有的光波导多为玻璃材质，玻璃密度较大，佩戴鼻梁承重较重，用户体验不友好；并且由于玻璃较脆，玻璃基板光波导的机械可靠性较差，跌落时非常易碎，而且玻璃碎裂为尖锐玻璃渣具有危险性。

发明内容

针对上述问题，本申请实施例提供一种光波导组件，其重量轻，抗跌落能力强，且具有较高的光效。

本申请实施例提供了一种光波导组件，所述光波导组件包括光波导，所述光波导包括：

所述光波导组件包括光波导，所述光波导包括：

光传导层，所述光传导层为树脂材质，所述光传导层用于传输进入所述光传导层的光信号；以及

光栅层，所述光栅层设置于所述光传导层的一侧，所述光栅层包括间隔设置的耦入光栅及耦出光栅，所述光栅层的折射率大于所述光传导层的折射率。

本申请实施例还提供了一种增强现实设备，其特征在于，包括：

投影光机，所述投影光机用于投射光信号，所述光信号包括图像信息；以及

本申请实施例所述的光波导组件，所述光波导组件用于传输所述光信号。

本实施例的光波导组件包括光波导，光波导包括光传导层及光栅层，所述光栅层的折射率大于所述光传导层的折射率，光栅层具有较高的折射率，从而可以提高耦入光栅对光信号的耦入效率，提高光波导的光效；此外，光传导层为树脂材质，相较于玻璃材质，树脂具有更轻的重量，从而可以使得光波导具有更轻的重量，应用于增强现实设备时，可以降低增强现实设备的重量，提高增强现实设备的佩戴的舒适感；再者，树脂材质的光波导跌落时不易碎，安全性更好，且成本更低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请一实施例的光波导组件的俯视结构示意图。

图2是本申请一实施例的光波导组件沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图3是本申请又一实施例的光波导组件的俯视结构示意图。

图4是本申请又一实施例的光波导组件沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图5是本申请又一实施例的光波导组件沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图6是本申请又一实施例的光波导组件沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图7是本申请又一实施例的光波导组件沿图1中A-A方向的剖视结构示意图。

图8是本申请一实施例的第一保护层或第二保护层的结构示意图。

图9是本申请一实施例的第一保护层或第二保护层的结构示意图。

图10是本申请又一实施例的第一保护层或第二保护层的结构示意图。

图11是本申请又一实施例的第一保护层或第二保护层的结构示意图。

图12是本申请实施例3的产品的图片。

图13是本申请对比例1的产品的图片。

图14是本申请一实施例的增强现实设备的结构示意图。

图15是本申请一实施例的增强现实设备沿图14中D-D方向的剖视结构示意图。

图16是本申请一实施例的增强现实设备的电路框图。

附图标记说明：

100-光波导组件，10-光波导，11-光传导层，13-光栅层，131-耦入光栅，133-耦出光栅，1331-耦出子光栅，135-转折光栅，30-阻隔层，50-增透膜，20-第一保护层，21-保护基材层，23-变色层，25-减反膜，27-防指纹膜，60-第一连接件，70-第二保护层，90-第二连接件，500-增强现实设备，510-投影光机，511-显示器，513-镜头，530-佩戴件，531-第一佩戴子件，533-第二佩戴子件，550-承载件，540-处理器，560-存储器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。需要说明的是，为便于说明，在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。

增强现实是一种通过将计算机生成的图像输入叠加到现实世界的图像中输入人眼，以为用户提供增强的现实感知的技术，目前得到了越来越广泛的应用。光波导(opticalwaveguide)是引导光波在其中传播的介质装置，为增强现实设备必不可少的元件；光波导包括几何光波导及衍射光波导，相较于几何光波导，衍射光波导的光栅在设计和生产上的灵活性更高，可量产性和良率更高，因此，应用更为广泛。例如，AR眼镜的衍射光波导方案由于其光学镜片轻薄，外观形态更接近传统的眼镜，同时实现方式更为便捷，比较容易量产，因此是一种主流的技术方案。衍射光波导又可以细分为表面浮雕光栅和体全息光栅。

衍射光波导，例如表面浮雕光波导，可以在玻璃基材上，通过纳米压印工艺在玻璃基材上制备光栅结构，从而得到光波导。玻璃基材的密度大，用于增强现实眼镜时佩戴鼻梁承重较重，用户体验不友好；并且由于玻璃较脆，玻璃材质的光波导的机械可靠性较差，跌落时非常易碎，而且玻璃碎裂为尖锐玻璃渣具有危险性。衍射光波导还可以采用注塑成型工艺或浇注成型工艺制备光传导层与光栅一体化且材料相同的光波导，但是，受限于注塑成型工艺及浇注成型工艺材料的限制，材料的折射率的较低，因此，制得的耦入光栅的折射率也较低，这会降低耦入光栅对光信号耦入的效率，降低光波导的光效。

请参见图1和图2，本申请第一方面实施例提供一种光波导组件100，光波导组件100包括光波导10，用于对射入光波导10的光信号进行传输，并对光信号中的图像信息进行一维扩瞳或二维扩瞳。光波导10包括光传导层11及光栅层13，光传导层11为树脂材质，光传导层11用于对进入光传导层11的光信号进行传输；光栅层13设置于光传导层11的一侧，光栅层13包括间隔设置的耦入光栅131及耦出光栅133，耦入光栅131用于将光信号耦合入光传导层11，耦出光栅133用于将经光传导层11传输的光信号耦合出光波导10；光栅层13的折射率大于光传导层11的折射率。本申请实施例的光波导10可以应用于增强现实眼镜、增强现实头盔、增强现实面罩等近眼显示系统。

可选地，耦入光栅131及耦出光栅133均为树脂材质。可选地，光栅层13与光传导层11的材质不同。可以理解地，光栅层13与光传导层11具有不同的组分。还可以理解地，光栅层13与光传导层11为不同的树脂。

可选地，耦入光栅131可以为但不限于为二元光栅、倾斜光栅、闪耀光栅、二维光栅等中的一种。耦出光栅133可以为但不限于为二元光栅、倾斜光栅、闪耀光栅、二维光栅等中的一种。耦入光栅131与耦出光栅133的类型可以相同，也可以不同。

可选地，耦入光栅131的光栅周期的范围为200nm至800nm，光栅深度≤300nm。耦出光栅133的光栅周期的范围为200nm至800nm，光栅深度≤300nm。本申请实施例中，当涉及到数值范围a至b时，如未特别指明，表示该数值可以为a至b之间的任意数值，且包括端点数值a，且包括端点数值b。

请参见图3，可选地，光栅层13还包括转折光栅135，转折光栅135用于对光信号中的图像信息进行扩瞳。转折光栅135、耦入光栅131及耦出光栅133分别间隔设置于光传导层11的同一侧。当光栅层13还包括转折光栅135时，耦入光传导层11的光信号，先经转折光栅135进行扩瞳之后，再经耦出光栅133耦出光波导10。可选地，转折光栅135可以为但不限于为二元光栅、倾斜光栅、闪耀光栅、二维光栅等中的一种。转折光栅135、耦入光栅131与耦出光栅133的类型可以相同，也可以不同。可选地，转折光栅135的光栅周期的范围为200nm至800nm，光栅深度≤300nm。

本实施例的光波导组件100包括光波导10，光波导10包括光传导层11及光栅层13，光栅层13的折射率大于光传导层11的折射率，光栅层13具有较高的折射率，从而可以提高耦入光栅131对光信号的耦入效率，提高光波导10的光效；此外，光传导层11为树脂材质，相较于玻璃材质，树脂具有更轻的重量，从而可以使得光波导10具有更轻的重量，应用于增强现实设备时，可以降低增强现实设备的重量，提高增强现实设备的佩戴的舒适感；再者，树脂材质的光波导10跌落时不易碎，安全性更好，且成本更低。

可选地，光传导层11为热塑性树脂或热固性树脂，热塑性树脂包括聚碳酸酯(PC)，热固性树脂包括聚氨酯(PU)。聚碳酸酯与聚氨酯具有较高的折射率，可以使得制得的光波导10具有更大的视场角(FOV)，具有更好的光学表现；此外，聚碳酸酯与聚聚氨酯蓝光420nm-500nm或绿光500nm-560nm或红光560nm-780nm三个波段中的至少某个波段1mm厚度的内透过率>99％，具有良好的透光率，光传导层11的透光率太低，吸收太强，光波导10传播过程中会逐渐衰减导致亮度显著降低。再者，聚碳酸酯与聚氨酯均具有较高的热变形温度(聚碳酸酯＞120℃，聚氨酯＞110℃)，可以更好承受压印胶的烘烤温度(例如80℃至120℃)以及高温镀膜形成阻隔层时的镀膜温度(例如80℃至120℃)。再者，聚碳酸酯与聚氨酯均具有较低的双折射，可以更好的避免光线(即光信号)在光传导层11内全反射时发生偏折，影响现实图像的亮度及清晰度，使得光波导10具有更好的显示效果。

可选地，光传导层11的折射率大于或等于1.55。可以理解地，本申请实施例的聚碳酸酯及聚氨酯的折射率均大于或等于1.55。

可选地，光传导层11的双折射的位相差小于或等于20nm。当光传导层11为聚碳酸酯时，光传导层11的双折射的位相差小于或等于20nm。当光传导层11为聚氨酯时，光传导层11的双折射的位相差小于或等于5nm。具体地，光传导层11的双折射的位相差可以为但不限于为20nm、18nm、16nm、14nm、12nm、10nm、8nm、6nm、5nm、3nm、1nm等。光传导层11的双折射的相位差越小越好，光传导层11的双折射相位差过大，双折射会导致光传导层11内部光线全反射时发生偏折，表现在AR显示上，不仅亮度降低，图像也会清晰度变差。

在一些实施例中，光传导层11通过注塑成型工艺制备，所述光栅层13通过纳米压印工艺制备。在另一些实施例中，光传导层11通过浇注成型工艺制备，光栅层13通过纳米压印工艺制备。

鉴于聚碳酸酯类材料虽然可以实现较小的双折射，但是因为热塑性材料通过注塑工艺成型，很难将注塑过程的内应力控制更好的程度，即热塑性塑料光传导层11还有少量的双折射。并且鉴于聚碳酸酯类材料和压印胶溶剂的不兼容性，需要增加阻隔层。因此还可以采用热固性(小分子单体材料通过一定的加热工艺固化为高分子固体材料)透明塑料做光传导层11的用于增强现实显示的光波导10。由于热固性材料，是小分子单体材料通过一定的加热工艺固化为高分子固体材料，其内部的应力表现一般更均匀，即双折射表现更好。

具体地，当光传导层11为热塑性树脂例如聚碳酸酯时，光传导层11通过注塑成型工艺制备，当光传导层11为热固性树脂例如聚氨酯时，光传导层11通过浇注成型的工艺进行。采用注塑成型工艺或浇注成型工艺制备光传导层11，相较于采用注塑成型工艺制备光栅层13来说，在通过纳米压印工艺制备光栅层13，可以更好的与现有光波导10的制备工艺兼容，降低光波导10的制备成本，且纳米压印工艺所应用压印胶(原料)的粘度较低，压印胶更易于进入到压印模具的纳米级光栅结构内，可以使得制得的纳米级光栅层13的微结构更为精细、完整。再者，注塑成型工艺和浇注成型工艺的限制，其原材料的折射率较低，采用纳米压印工艺制备光栅层13，可以选用具有较高折射率的压印胶，获得耦入光栅131的折射率较高的光波导10，耦入光栅131的折射率较高，可以提高耦入光栅131将光信号耦入光传导层11的效率，从而提高光波导10的光效。此外，在制备光栅层13的过程中，压印胶先涂布在光传导层11的表面，再经烘烤(例如80℃至120℃)以去除溶剂，采用具有光栅纹理的压印模具进行压印，经光固化(例如紫外光固化)后得到光栅层13。

光传导层11通过注塑成型工艺制备，当光传导层11为热固性树脂例如聚氨酯时，光传导层11通过浇注成型的工艺进行。

可选地，光传导层11的厚度为0.3mm至3mm。具体地，光传导层11的厚度可以为但不限于为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等。光传导层11厚度太薄，光传导层11的结构强度太弱，光传导层11厚度太厚，制得的光波导组件100厚重影响用户体验。

用于进行纳米压印制备光栅层13的压印胶，通常为丙烯酸酯体系或聚硅氧烷体系的材料且压印胶要求粘度非常低，因此，必须采用大量有机溶剂，而这两种体系的压印胶均需要采用丙二醇甲醚醋酸酯(PFMEA)作为有机溶剂，当光传导层11为聚碳酸酯时，丙二醇甲醚醋酸酯会腐蚀聚碳酸酯基材，丙二醇甲醚醋酸酯会在聚碳酸酯表面发生反应，从而影响光传导层11的光学性能。此外，光传导层11为树脂材质时，通过注塑成型工艺或浇注成型工艺进行制备，因此，制得的光传导层11表面的粗糙度Ra较低，通常大于2nm，例如为2nm至5nm，且由于塑料材料材质较软，抛光困难较大，通过表面粗糙度很难达到玻璃的水平。因此，本申请又提出了进一步的改进方案。

请参见图4，在一些实施例中，光波导10还包括阻隔层30，阻隔层30设置于光传导层11与光栅层13之间。可以理解地，光传导层11、阻隔层30及光栅层13依次层叠设置。当采用聚碳酸酯作为光传导层11，采用纳米压印工艺制备光栅层13时，在光传导层11与光栅层13之间设置阻隔层30，可以防止用于形成光栅层13的压印胶对于聚碳酸酯光传导层11的腐蚀，从而影响光波导10的光学性能。此外，阻隔层30可以具有平坦化作用，可以更好地降低光传导层11表面对于光的散射作用，导致光波导10呈现的图像的清晰度变差。当采用聚氨酯作为光传导层11时，常见的压印胶中的PGMEA溶剂不会在聚氨酯材料表面反应，所以在聚氨酯材料表面可以不作阻隔，但是，聚氨酯光传导层11的表面增加阻隔层30，可以增加平坦化效果，减小粗糙度。

在一些实施例中，光栅层13的折射率为n1，阻隔层30的折射率为n2，则|n1-n2|≤0.3。在一具体实施例中，光栅层13的折射率n1大于阻隔层30的折射率为n2，n1-n2≤0.3。具体地，|n1-n2|可以为但不限于为0.3、0.25、0.2、0.15、0.1、0.05、0等。当光栅层13与阻隔层30的折射率差异较大时，会使得光栅层13与阻隔层30交界处的反射率提高，从而使真实场景的光线被更多的反射，使得穿过光波导10，进入至人眼的光线减弱，从而降低了真实场景图像的亮度，使得真实场景变暗。

在一些实施例中，光传导层11的折射率为n3，则光传导层11的折射率与阻隔层30的折射率满足|n2-n3|≤0.2。进一步地，阻隔层30的折射率n2与光传导层11的折射率n3满足|n2-n3|≤0.1。具体地，|n2-n3|可以为但不限于为0.3、0.25、0.2、0.15、0.1、0.5、0.01、0等。光传导层11的折射率与阻隔层30的折射率越接近越好，光传导层11为树脂材质，其表面的平坦度相对较差，当阻隔层30采用折射率更为接近或相等的材料制备时，则使得光传导层11与阻隔层30在光学上时均一的，如果光传导层11与阻隔层30折射率差异太大，则虽然光传导层11的表面被阻隔层30平坦化了，但是光学上的均一性还是略差一些，阻隔层30与光传导层11之间界面还是会存在散射现象，且对真实场景的光线的反射率提高，影响光波导10显示图像的清晰度。

可选地，阻隔层30为有机阻隔层或无机阻隔层；有机阻隔层包括丙烯酸类树脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯，例如；无机阻隔层包括氧化硅、氧化镁、氧化铝等透明材料中的至少一种。这些材料不会被压印胶内的丙二醇甲醚醋酸酯腐蚀，具有良好的阻隔效果，且其表面粗糙度更低，具有更好的平坦化效果。当采用有机阻隔层，例如丙烯酸酯类树脂作为阻隔层30时，由于有机阻隔层为微米级厚度，相对较厚，可以采用无溶剂体系，先进行旋涂后，经紫外光固化后形成。从而在制备阻隔层30时无需使用丙二醇甲醚醋酸酯作为溶剂。无机阻隔层30容易产生应力，使得光传导层11发生翘曲，因此优选有机阻隔层。此外，有机阻隔层制备时，可以先将丙烯酸酯类树脂进行涂布(例如旋涂或刮涂)，再采用平整光滑的板挤压丙烯酸酯类树脂，从而使得得到的阻隔层30表面的粗糙度比通过注塑成型或浇注成型制得的光传导层11的粗糙度低。

在一些实施例中，当阻隔层30为有机阻隔层时，有机阻隔层的厚度的范围为1μm至10μm。具体地，有机阻隔层的厚度可以为但不限于为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm等。当有机阻隔层太薄时，不能有效阻隔用于制备光栅层13的压印胶中的有机溶剂对光传导层11的腐蚀，当有机阻隔层太厚时，容易使得阻隔层30的粗糙度增加，且成本增加。

在另一些实施例中，当阻隔层30为无机阻隔层时，无机阻隔层的厚度的范围为20nm至1000nm。进一步地，无机阻隔层的厚度的范围为300nm至1000nm。具体地，无机阻隔层的厚度可以为但不限于为20nm、50nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm等。当无机阻隔层太薄时，不能有效阻隔用于制备光栅层13的压印胶中的有机溶剂对光传导层11的腐蚀，当无机阻隔层30太厚时，由于有机阻隔层30的应力较大，影响无机阻隔层30在光传导层11上的附着性，且成本增加。可选地，无机阻隔层可以采用磁控溅射、蒸发镀膜等镀膜工艺形成。

可选地，阻隔层30面向光栅层13的表面的粗糙度Ra的范围为Ra≤2nm。具体地，阻隔层30面向光栅层13的表面的粗糙度Ra可以为但不限于为2nm、1.5nm、1nm、0.5nm等。阻隔层30面向光栅层13的表面的粗糙度Ra如果太大，则容易发生散射，使得光波导10产生漏光，对比度下降，光效下降，且图像的清晰度也会变差。

请参见图5，在一些实施例中，光波导10还包括增透膜50，增透膜50设置于光传导层11背离光栅层13的表面，用于提高外界环境光透过率，并且可以提高光波导10中传播的光效率，此外，增透膜50还有平坦化作用。

可选地，增透膜50的反光率小于1％。增透膜50包括二氧化硅、氟化镁、二氧化钛、五氧化二铌、二氧化锆等中的至少一种。在一些实施例中，增透膜50为一层低折射率层例如二氧化硅或氟化镁。在另一些实施例中，增透膜50为高折射率层(例如二氧化钛或五氧化二铌或氧化锆)与低折射率层(例如二氧化硅或氟化镁)依次交替设置的多层结构。当增透膜50为多层结构时，增透膜50最靠近光传导层11的膜层为二氧化硅层，该二氧化硅层的厚度大于等于20nm，这是因为二氧化硅具有较好的平坦化效果。

可选地，增透膜50的厚度为20nm至800nm。具体地，增透膜50的厚度可以为但不限于为20nm、60nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm等。

请参见图6，本申请第一方面实施例的光波导组件100还包括第一保护层20及第一连接件60，第一保护层20间隔设置于光栅层13背离光传导层11的一侧；第一连接件60设置于光波导10与第一保护层20之间且分别连接第一保护层20及光波导10。

可选地，第一连接件60为胶框，即中空的环形粘合层。可以理解地，第一连接件60、第一保护层20及光波导10围合成封闭空间(图未示)。第一连接件60用于将第一保护层20与光波导10贴合设置，且使得第一保护层20与光波导10保留一定的间隙，以避免第一保护层20贴合光波导10，影响光波导10中光信号的传输。

可选地，第一保护层20的材质可以为但不限于为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。

请参见图7，本实施例的光波导组件100还包括第二保护层70及第二连接件90。所述第二保护层70间隔设置于光传导层11背离光栅层13的一侧；第二连接件90设置于光波导10与第二保护层70之间且分别连接第二保护层70及光波导10。

可选地，第二连接件90为胶框，即中空的环形粘合层。可以理解地，第二连接件90、第二保护层70及光波导10围合成封闭空间(图未示)。第二连接件90用于将第二保护层70与光波导10贴合设置，且使得第二保护层70与光波导10保留一定的间隙，以避免第二保护层70贴合光波导10，影响光波导10中光信号的传输。

可选地，第二保护层70的材质可以为但不限于为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。

请参见图8，在一些实施例中，第一保护层20及第二保护层70均包括保护基材层21及变色层23，变色层23设置于保护基材层21的表面，用于改变保护基材层21的颜色，以提高第一保护层20的颜色效果。可选地，变色层23可以设置于保护基材层21的一个表面(如图8所示)或相背的两个表面(图未示)。

请参见图9至图11，在另一些实施例中，第一保护层20及第二保护层70还均包括减反膜25(AR涂层)，减反膜25设置于保护基材层21的表面，或者变色层23背离保护基材层21的表面。

可选地，当保护基材层21的一个表面设有变色层23时，减反膜25可以设置在变色层23背离保护基材层21的表面和保护基材层21背离变色层23的表面中的至少一个上。当第一保护层20的相背两个表面均设有变色层23时，两个变色层23背离保护基材层21的表面均设有减反膜25。

以下通过具体实施例对本申请第一方面的光波导10作进一步的描述。

[实施例1]

本实施例的光波导10通过以下步骤制备：

1)采用聚碳酸酯，通过注塑成型的方式制备光传导层11，光传导层11的厚度为1mm；其中，光传导层11可以一次成型成预设的厚度，也可以先成型为较大块的坯料，进一步机械加工(一块坯料可以切割成很多小片，或者厚的坯料机械切削到薄片)并抛光到预设的厚度1mm；

2)提供压印模板，压印模板具有与光栅层13结构互补的光栅纹理；

3)准备清洗干净的光传导层11，在光传导层11的一个表面蒸镀SiO₂层(即阻隔层30，在其他实施例中阻隔层30也可以采用丙烯酸树脂，通过UV固化形成)，SiO₂层的厚度为300nm，在光传导层11背离阻隔层30的表面蒸镀增透膜50，增透膜50厚度为300nm。在SiO₂层(阻隔层30)的表面涂布压印胶，压印胶材料为UV固化的压印胶，涂布厚度1um；压印胶材涂布后需要烘烤使胶材表干，于100℃烘烤30s表干；接着压印模板在压印胶材料上压印并同步UV固化(纳米压印)，压印速度为1mm/s，固化能量为3000mJ。最后按照预设的形状切割成型，即得到AR眼镜的光波导10。

[实施例2]

本实施例的光波导10通过以下步骤制备：

1)采用聚氨酯，通过浇注成型工艺制备光传导层11，并进行机械加工并抛光到光传导层11的厚度1mm；

2)提供压印模板，压印模板具有与光栅层13结构互补的光栅纹理；

3)准备清洗干净的光传导层11，在光传导层11的表面涂布压印胶，压印胶材料为UV固化的压印胶，涂布厚度1um；压印胶材涂布后需要烘烤使胶材表干，于100℃烘烤30s表干；接着压印模板在压印胶材料上压印并同步UV固化(纳米压印)，压印速度为1mm/s，固化能量为3000mJ。最后按照预设的形状切割成型，即得到AR眼镜的光波导10。

[实施例3]

提供聚碳酸酯基材，在聚碳酸酯基材上滴压印胶，并进行固化，观察设有压印胶的聚碳酸酯基材表面的变化，具体如图12所示，图12中标号1为Pixelligent公司，型号为PixNIL ST2的压印胶，标号2为InKron公司，型号为IOC-172型号的压印胶。由图12可知，直接在聚碳酸酯基材上设压印胶时，可以观察到聚碳酸酯基材表面发白，透光率降低。

[对比例1]

提供聚碳酸酯基材，在聚碳酸酯基材表面涂丙烯酸酯树脂，采用平面板压，形成丙烯酸酯树脂层(阻隔层30)，在丙烯酸酯树脂层上滴压印胶，并进行固化，观察设有压印胶的聚碳酸酯基材表面的变化，具体如图13，图13中标号1为Pixelligent公司，型号为PixNILST2的压印胶，标号2为InKron公司，型号为IOC-172型号的压印胶。由图13可知，在压印胶与聚碳酸酯基材表面先设置阻隔层，在滴压印胶时，从视觉效果上看，整个产品还是透明的，透光率不受影响，说明此时聚碳酸酯基材不会被压印胶腐蚀。

请参见图14和图15，本申请第二方面实施例还提供一种增强现实设备500，其包括：投影光机510及本申请第一方面实施例的光波导组件100。投影光机510用于投射光信号，光信号包括图像信息；光波导组件100设置于投影光机510的出射面，用于传输光信号。

可选地，投影光机510包括显示器511及镜头513。显示器511用于出射光信号，镜头513设置于显示器511的显示面侧，用于对光信号进行调制，以使得显示器511上同一个像素点出射的不同视场角的光线(光信号)，经过镜头513调制后，以平行光的形式出射，以将光信号中的图像信息在无穷远的位置，以便肉眼可以观看到。光波导组件100设置于镜头513背离显示器511的一侧，用于将经镜头513调制后的光信号进行传输。

可选地，在一实施例，光波导10的光栅层13背离投影光机510设置。在另一实施例中，光波导10的光栅层13面向投影光机510设置。

可选地，显示器511可以为微显示器。显示器511包括发光单元，发光单元可以包括但不限于包括微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro LED)芯片、微有机发光二极管(Micro Organic Light-Emitting Diode，Micro OLED)芯片或微型液晶显示屏(Micro liquid crystal display，Micro LCD)中的至少一种。在相同的工作功率条件下，Micro OLED的亮度通常小于5000nits，LCD的亮度通常小于15000nits，而Micro LED的亮度可达2000000nits，远高于前两者。因此，相较于Micro OLED显示器及Micro LCD显示器，当显示器511为Micro LED显示器时，其输出的图像具有更高的亮度。相较于Micro LCD显示器，Micro LED显示器是自发光光源，应用于增强现实设备500时具有更好的对比度及更小的显示延迟。

在一些实施例中，显示面上能够出射光信号的区域成为有效发光区域，显示器511的有效发光区域对角线尺寸的范围为0.11inch至0.15inch，有效发光区域长宽比为4:3。在另一些实施例中，显示器511的有效发光区域对角线尺寸的范围为0.17inch至0.21inch，有效发光区域长宽比为16:9。

可选地，显示器511出射的光线的颜色可以为但不限于为红光、绿光、蓝光等中的至少一种。在一具体实施例中，显示器511为出射绿光的Micro LED，在另一些实施例中，也可以为其它单色光Micro LED或复色光Micro LED。

在一些实施例中，光波导组件100还可以对镜头513出射的光信号中的图像信息在一维或二维上进行扩瞳，以增大动眼眶的范围，从而适应更多的人群。

在一些实施例中，本申请的增强现实设备500还包括承载件550，承载件550用于承载光波导组件100。可选地，承载件550可以为但不限于为增强现实眼镜的镜框、增强现实头盔的头盔本体、增强现实面罩的面罩本体等。可选地，光波导组件100可以通过粘合剂或紧固部分等设置于承载件550上。

在一些实施例中，当增强现实设备500为增强现实眼镜时，本申请实施例的增强现实设备500还包括佩戴件530。佩戴件530与承载件550可转动连接，佩戴件530用于夹持佩戴者(如人体头部、或者头部假体等)。可选地，佩戴件530包括第一佩戴子件531及第二佩戴子件533，第一佩戴子件531可转动连接于承载件550的一端，第二佩戴子件533可转动连接于承载件550远离第一佩戴子件531的另一端。第一佩戴子件531与第二佩戴子件533配合，用于将增强现实设备500夹持于佩戴者。可选地，第一佩戴子件531及第二佩戴子件533还用于设置投影光机。可选地，第一佩戴子件531与第二佩戴子件533均可以为但不限于为增强现实设备500(AR眼镜)的镜腿。

请参见图16，本申请实施例的增强现实设备500还包括处理器540及存储器560。处理器540与显示器511电连接，用于控制显示器511出射具有图像信息的光信号等。存储器560与处理器540电连接，用于存储处理器540运行所需的程序代码，控制显示器511所需的程序代码、显示器511出射的图像信息等。

可选地，处理器540包括一个或者多个通用处理器，其中，通用处理器可以是能够处理电子指令的任何类型的设备，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器、微控制器、主处理器、控制器以及ASIC等等。处理器540用于执行各种类型的数字存储指令，例如存储在存储器560中的软件或者固件程序，它能使计算设备提供较宽的多种服务。

可选地，存储器560可以包括易失性存储器(Volatile Memory)，例如随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)；存储器560也可以包括非易失性存储器(Non-VolatileMemory，NVM)，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、快闪存储器(Flash Memory，FM)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)。存储器560还可以包括上述种类的存储器的组合。

本申请的增强现实设备500可以为但不限于为增强现实眼镜(AR眼镜)、增强现实头盔、增强现实面罩等近眼显示设备。可以理解地，本实施方式中的增强现实设备500仅仅为光波导组件100所应用的增强现实设备500的一种形态，不应当理解为对本申请提供的增强现实设备500的限定。

在本申请中提及“实施例”“实施方式”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。此外，还应该理解的是，本申请各实施例所描述的特征、结构或特性，在相互之间不存在矛盾的情况下，可以任意组合，形成又一未脱离本申请技术方案的精神和范围的实施例。

最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种光波导组件，其特征在于，所述光波导组件包括光波导，所述光波导包括：

光传导层，所述光传导层为树脂材质，所述光传导层用于传输进入所述光传导层的光信号；以及

光栅层，所述光栅层设置于所述光传导层的一侧，所述光栅层包括间隔设置的耦入光栅及耦出光栅，所述光栅层的折射率大于所述光传导层的折射率。

2.根据权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述光波导还包括阻隔层，所述阻隔层设置于所述光传导层与所述光栅层之间。

3.根据权利要求2所述的光波导组件，其特征在于，所述光栅层的折射率为n1，所述阻隔层的折射率为n2，则|n1-n2|≤0.3。

4.根据权利要求3所述的光波导组件，其特征在于，所述光传导层的折射率为n3，则|n2-n3|≤0.2。

5.根据权利要求2所述的光波导组件，其特征在于，所述阻隔层为有机阻隔层或无机阻隔层；所述有机阻隔层包括丙烯酸类树脂；所述无机阻隔层包括氧化硅、氧化镁、氧化铝中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的光波导组件，其特征在于，当所述阻隔层为有机阻隔层时，所述有机阻隔层的厚度的范围为1μm至10μm；当所述阻隔层为无机阻隔层时，所述无机阻隔层的厚度的范围为20nm至1000nm。

7.根据权利要求2所述的光波导组件，其特征在于，所述阻隔层面向所述光栅层的表面的粗糙度Ra的范围为Ra≤2nm；所述光传导层的双折射位相差小于或等于20nm。

8.根据权利要求7所述的光波导组件，其特征在于，所述光传导层为热塑性树脂或热固性树脂，所述热塑性树脂包括聚碳酸酯，所述热固性树脂包括聚氨酯。

9.根据权利要求1-8任一项所述的光波导组件，其特征在于，所述光传导层通过注塑成型或浇注成型工艺制备，所述光栅层通过纳米压印工艺制备。

10.根据权利要求1-8任一项所述的光波导组件，其特征在于，所述光波导组件还包括：

第一保护层，间隔设置于所述光栅层背离所述光传导层的一侧；

第一连接件，设置于所述光波导与第一保护层之间且分别连接所述第一保护层及所述光波导，所述第一连接件环绕所述光栅层的外周设置；

第二保护层，间隔设置于所述光传导层背离所述光栅层的一侧；以及

第二连接件，设置于所述光波导与第二保护层之间且分别连接所述第二保护层及所述光波导。

11.一种增强现实设备，其特征在于，包括：

投影光机，所述投影光机用于投射光信号，所述光信号包括图像信息；以及

权利要求1-10任一项所述的光波导组件，所述光波导组件用于传输所述光信号。