CN208188393U - 波导组件和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波导组件和显示装置，属于光学显示设备技术领域。本实用新型实施例提供的波导组件和显示装置，两个衍射光栅设置在光波导的同一侧，且两个衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同。该结构使得在波导组件的制造过程更方便，在波导组件的制造过程中减少了旋转加工仪器(如激光或基底等)的次数，从而减少了旋转器件的过程中产生的误差，提高了制造出的波导组件的良品率。

Description

波导组件和显示装置

技术领域

本实用新型涉及光学显示设备技术领域，具体而言，涉及一种波导组件和显示装置。

背景技术

基于光波导的出瞳扩展(EPE)技术常常被用作透视显示技术，用于头戴显示器或者平视显示器。该技术基于包含全息光学元件(HOE，holographic optical elements)的波导组件或包含衍射光学元件(DOE，Diffractive Optical Element)的波导组件，将入射光引入波导组件中，经过多次反射，然后射出波导组件，最终使光线到达人眼。

现有技术大多使用DOE或者HOE将光耦入或者耦出波导。由于现有的波导组件的耦入元件和耦出元件的衍射面的倾斜角度相反，因此，当在波导组件上制造耦入元件和耦出元件时，往往需要将用于加工波导组件的仪器进行旋转。例如，如果耦入元件和耦出元件采用HOE，在完成耦入元件的制作后，需要旋转激光或者基底，再制作耦出元件。如果耦入元件和耦出元件采用DOE，在完成耦入元件的制作后，需要旋转离子源(电子源) 或者基底，再制作耦出元件。目前也有波导组件将耦入元件和耦出元件放置在波导的两侧，这样虽然耦入元件和耦出元件的衍射面的倾斜角度一致，但交替在波导两侧的表面制作DOE或HOE依然有较大难度，也需要旋转选择某些器件。然而，旋转的过程不可避免的会有误差，使衍射光偏离布拉格条件，无法得到高强度的一级衍射光，同时可能有更多不需要的其他级次的衍射光，导致成像质量降低。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种波导组件和显示装置，可以减少在制造波导组件的过程中对加工仪器的旋转，提高制造出的波导组件的良品率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种波导组件，包括第一光波导、第一衍射光栅和第二衍射光栅；

所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅设置于所述第一光波导的同一侧，且所述第一衍射光栅中的衍射面与所述第二衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同；入射所述第一衍射光栅的光的方向与出射所述第二衍射光栅的光的方向相同。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一衍射光栅与所述第二衍射光栅的厚度不同；

当所述第一衍射光栅用作耦入元件时，所述第一衍射光栅的厚度大于所述第二衍射光栅的厚度；当所述第一衍射光栅用作耦出元件时，所述第一衍射光栅的厚度小于所述第二衍射光栅的厚度。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一衍射光栅采用HOE或DOE；所述第二衍射光栅采用HOE或DOE。

结合第一方面的第一种或第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述波导组件还包括第二光波导，第二光波导与所述第一光波导平行排布；所述第二光波导的同一侧设置有两个衍射光栅，两个所述衍射光栅中的衍射面相互平行。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述波导组件还包括第三光波导，所述第三光波导与所述第一光波导或所述第二光波导平行排布；所述第三光波导的同一侧设置有两个衍射光栅，两个所述衍射光栅中的衍射面相互平行。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，每个所述光波导上的两个衍射光栅的厚度不同；

不同光波导上的衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向不同，不同光波导上的衍射光栅中的相邻衍射面之间的间距也不同。

结合第一方面或第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第一光波导上还设置有第三衍射光栅，所述第三衍射光栅与所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅位于所述第一光波导的同一侧。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述第三衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向与所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅不同。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述第三衍射光栅中的衍射面垂直于所述第一光波导的上表面。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括像源和上述的波导组件，其中，所述像源设置在所述波导组件的第一衍射光栅或第二衍射光栅的外侧。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的波导组件和显示装置，两个衍射光栅设置在光波导的同一侧，且两个衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同。该结构使得在波导组件的制造过程更方便，在波导组件的制造过程中减少了旋转加工仪器(如激光或基底等)的次数，从而减少了旋转器件的过程中产生的误差，提高了制造出的波导组件的良品率。

本实用新型实施例提供的波导组件和显示装置，波导表面同一侧放置两个倾斜方向和角度完全一样的光栅，提高了光的全反射，减少了基底或者激光的旋转，提高良品率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型第一实施例所提供的波导组件的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例所提供的波导组件的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例所提供的波导组件中的两个衍射光栅的衍射效率随光线入射角度的变化图；

图4为本实用新型第二实施例所提供的波导组件中的两个衍射光栅的衍射效率随光线入射角度的变化图；

图5为本实用新型第三实施例所提供的波导组件的结构示意图；

图6为本实用新型第四实施例所提供的波导组件的结构示意图；

图7为本实用新型第三实施例所提供的波导组件中的两个衍射光栅的衍射效率随光线入射角度的变化图；

图8为本实用新型第四实施例所提供的波导组件中的两个衍射光栅的衍射效率随光线入射角度的变化图；

图9为本实用新型第五实施例所提供的波导组件的结构示意图；

图10为本实用新型第六实施例所提供的波导组件的侧视图；

图11为本实用新型第六实施例所提供的波导组件的俯视图；

图12为本实用新型实施例提供的一种显示装置的结构示意图。

图标：

1-波导；2-耦入元件；3-耦出元件；4-第一衍射光栅；5-第二衍射光栅； 6-第一光波导；61-光波导上表面；62-光波导下表面；7-衍射面；8-第三衍射光栅；9-第四衍射光栅；10-第二光波导；11-第五衍射光栅；12-第六衍射光栅；13-第三光波导；14-第三衍射光栅；15-像源；16-光学透镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

针对现有的波导组件的耦入元件和耦出元件的衍射面的倾斜角度相反，在加工时需要旋转加工仪器等问题，本实用新型实施例提供了一种波导组件和显示装置，以下首先对本实用新型的波导组件进行详细介绍。

实施例一

本实施例提供了一种波导组件，如图1所示，该波导组件包括第一光波导6、第一衍射光栅4和第二衍射光栅5。第一衍射光栅4和第二衍射光栅5设置于第一光波导6的同一侧，图1中所示的第一衍射光栅4和第二衍射光栅5均位于第一光波导6的上侧。第一衍射光栅4中的衍射面与第二衍射光栅5中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同；入射所述第一衍射光栅4的光的方向与出射所述第二衍射光栅5的光的方向相同。

在本实施例中，第一衍射光栅4和第二衍射光栅5采用透射式HOE， HOE又称为全息光学元件，是通过记录两束激光的干涉图案成为折射率周期性变化的一个薄层，可以衍射光。透射式HOE的衍射面7与第一光波导 6的光波导上表面61的法线之间的夹角a小于45°。第一衍射光栅4和第二衍射光栅5中的衍射面均匀排列；第一衍射光栅4中相邻的衍射面之间的间距与第二衍射光栅5中相邻的衍射面之间的间距相等。

如图1所示，当入射光从上方入射到第一衍射光栅4时，由于满足布拉格条件，光线会发生一次一级衍射。经衍射后的光线在第一光波导6的光波导上表面61和光波导下表面62上全反射，被约束在第一光波导6内传播，当光线到达第二衍射光栅5时，由于光线远离第二衍射光栅5的布拉格条件，基本不会被衍射，而是可以几乎不受损地传播到第二衍射光栅5 的上表面。经第二衍射光栅5的上表面全反射后，光线即满足了布拉格条件，会发生第二次一级衍射，经光波导下表面62出射。根据光路的可逆性，光线也可以沿着图1所示的反方向传播，即光线从第二衍射光栅5射入后从第一衍射光栅4射出。

通过实验可以证明，当第一衍射光栅4和第二衍射光栅5的衍射面完全平行时，若入射光满足布拉格条件，则出射光同样满足布拉格条件。这是因为光在若干次全反射以及在不同折射率的介质(光波导和衍射光栅) 之间折射时都满足波矢沿表面方向的分量守恒，故而第一次衍射后的光线与第二次衍射前的光线是平行的，因此当入射光与出射光平行，且第一衍射光栅4和第二衍射光栅5的衍射面也平行时，两组衍射就会同时满足布拉格条件。之所以第一衍射光栅4和第二衍射光栅5可以保持衍射面平行，则是由于本实用新型的波导组件比起传统的波导组件多了一个在第二衍射光栅5的上表面的全反射，从而能够将与第一次衍射后的光线不平行的光线转换成与第一次衍射后的光线平行的光线。两组衍射均满足布拉格条件，不仅意味着所需要的一级衍射光的强度很强，而且意味着不需要的其他级衍射光会被抑制，这将增加整个光学系统的效率，同时减少杂散光对成像质量的影响。该波导组件的两个衍射光栅设置在光波导的同一侧，且两个衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同，所以，在制造波导组件的过程中，无需旋转任何加工元件，仅需要对基底进行平移即可。平移的误差对成像质量的影响要远远小于旋转的误差。因此本实施例可以在降低成本的同时，降低操作难度，提高良品率。

实施例二

本实施例提供了另一种波导组件，如图2所示，与实施例一相同的是，该波导组件包括第一光波导6、第一衍射光栅4和第二衍射光栅5。第一衍射光栅4和第二衍射光栅5设置于第一光波导6的同一侧。第一衍射光栅4 中的衍射面与第二衍射光栅5中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同。

与实施例一不同的是，在本实施例中，第一衍射光栅4和第二衍射光栅5采用反射式HOE。反射式HOE的衍射面7与第一光波导6的光波导上表面61的法线之间的夹角β大于45°。第一衍射光栅4和第二衍射光栅5 中的衍射面均匀排列；第一衍射光栅4中相邻的衍射面之间的间距与第二衍射光栅5中相邻的衍射面之间的间距相等。

如图2所示，当入射光从上方入射到第一衍射光栅4时，由于满足布拉格条件，光线会发生第一次一级衍射。经衍射后的光线向空气方向传播，而后在第一衍射光栅4的上表面处全反射，并转为向第一光波导6内部传播，光线在第一光波导6的光波导上表面61和光波导下表面62上全反射，被约束在第一光波导6内传播，当光线到达第二衍射光栅5时，由于光线满足布拉格条件，会发生第二次一级衍射，然后经光波导下表面62出射。根据光路的可逆性，光线也可以沿着图3所示的反方向传播，即光线从第二衍射光栅5射入后从第一衍射光栅4射出。

上述实施例一和实施例二的主要不同在于HOE的衍射面相对于光波导表面法线的倾斜角度，实施例一中的角度a小于45°，而实施例二中的角度β大于45°。因此实施例一中的HOE工作在透射模式，即一级衍射光会继续朝波导方向传播，而实施例二中的HOE工作在反射模式，即一级衍射光会反过来朝空气方向传播。但相同之处在于，一级衍射光无法被折射到空气中，即一定会在介质与空气的表面全反射，而这个介质可以是波导或者HOE，所以即使光在衍射之后朝向空气传播，也会在HOE与空气的表面全反射之后重新往波导传播，并在波导中受到全反射约束而传播。如果将光路反过来，即光从左边的HOE射入后从右边的HOE射出，则光是从光波导向空气传播。因为实施例一中的HOE工作在透射模式，一级衍射光会继续朝光波导方向传播，而实施例二中的HOE工作在反射模式，一级衍射光会反过来朝光波导方向传播，但是向空气传播的光也会被全反射而转为向光波导传播，最终两种方式的结果是相同的。这表明，通过额外的一次 HOE与空气界面的全反射，可以让倾斜角度小于45°的HOE用作透射 HOE，也可以让倾斜角度大于45°的HOE用作反射HOE。

在现有的结构(如图1)中，左侧的HOE和右侧的HOE的衍射面方向是左右镜像的，因为在波导中传播的光的方向是左右镜像的。但在本实用新型实施例的方案中，额外的一次HOE和空气界面的全反射将光线做了一次镜像变换，因此左右两个HOE就变为倾斜方向相同了。

左右两个HOE同方向会给整个结构的制造带来方便。通常HOE是用两束激光干涉形成干涉条纹，再用全息介质将干涉条纹的光强变化转化为介质的折射率变化。当左右的HOE的条纹方向不同时，就需要旋转激光方向或者旋转基底来调整干涉条纹的方向，旋转角度的误差也会降低最终成像的质量。本实用新型中左右两个HOE是同方向的，因此在制造过程中不需要旋转任何元件，只需要将基底进行适当的平移即可，而且通常平移的误差对成像质量的影响要远远小于旋转的误差。因此本实用新型可以在降低成本的同时降低操作难度，提高良品率。

可选地，耦入HOE和耦出HOE的厚度可以是不同的，因为耦入HOE 通常需要比耦出HOE更大的衍射效率，但是这不会影响不需要旋转带来的好处。当第一衍射光栅4用作耦入元件时，第一衍射光栅4的厚度大于第二衍射光栅5的厚度；当第一衍射光栅4用作耦出元件时，第一衍射光栅4 的厚度小于第二衍射光栅5的厚度。

发明人采用严格耦合波分析程序对不同倾角的HOE夹在波导和空气中这一结构进行了一系列仿真，并比较了对于同一个HOE的结构(厚度和倾角不变)，光从上方入射(空气入射)和光从下方入射(空气折射进波导入射)得到进入波导的光的衍射强度随入射光角度的分布图。

图3示出了图1中的两个衍射光栅的衍射强度随入射角度的变化，由于两个衍射光栅的衍射面的间距和倾角使得正入射的光满足布拉格条件，并且被衍射之后正好能在波导中全反射，因此当入射角度为正时衍射光能全反射，而当入射角度为负时衍射光不能全反射。图2中的实线是光线经第一衍射光栅4时发生衍射的衍射效率，虚线是光线经第二衍射光栅5时发生衍射的衍射效率，并考虑了光线经过光波导下表面时的折射损耗。仿真结果显示，当进入波导组件的光线的入射角度为正，即衍射光能全反射时，两个衍射效率几乎相等。但当入射角度为负，即衍射光不能全反射时，第二衍射光栅5的衍射效率远远低于第一衍射光栅4的衍射效率。

图4展示了图2的两个HOE的衍射强度随入射角度的变化。同样由于两个衍射光栅的衍射面的间距和倾角使得正入射的光满足布拉格条件，并且被衍射之后正好能在波导中全反射，因此当入射角度为正时衍射光能全反射，而当入射角度为负时衍射光不能全反射。图中实线是光线经第一衍射光栅4时发生衍射的衍射效率，虚线是光线经第二衍射光栅5时发生衍射的衍射效率，并考虑了光线经过光波导表面时的折射损耗。仿真结果显示，在入射角度为正，即衍射光能全反射时，两个衍射效率几乎相等，但当入射角度为负，即衍射光不能全反射时，第一衍射光栅4的衍射效率远远低于第二衍射光栅5的衍射效率。

以上仿真结果表明，只要衍射光能在波导中全反射，两种衍射强度的差别就非常小，但如果衍射光不能在波导中全反射，则需要借助一次HOE 和空气表面反射的光强度就会急剧减弱。然而在波导组件中，因为在波导中低衰减传播的前提是能在波导中被全反射，因此只有在波导中被全反射的光才能被使用，所以在波导组件里从空气入射和从波导入射是完全等效的。这也证明了通过一次HOE和空气界面的全反射来改变HOE的用途(用倾角小于45°的HOE做反射元件或者用倾角大于45°的HOE做透射元件) 是完全可行的。

实施例三

图5示出了该实施例所提供的波导组件的结构示意图。如图5所示，该实施例与实施例一的区别在于，将实施例一中的HOE采用DOE替代，即第一衍射光栅4和第二衍射光栅5均采用DOE。DOE是衍射光学元件，通常指表面形状周期性变化的一个薄层，可以衍射光。DOE和HOE 的原理比较相似，DOE中倾斜的表面即为衍射面。DOE的衍射面7与第一光波导6的光波导上表面61的法线之间的夹角小于45°。

如图5所示，光线可以从第一衍射光栅4入射，将第一衍射光栅4衍射后在第一光波导6内全反射，经第二衍射光栅5衍射后从第一光波导6 的下表面射出。根据光路的可逆性，光也可以沿着图示的反方向传播，从第一光波导6的下方射入，经由第二衍射光栅5衍射后在第一光波导6内全反射传播，然后经由第一衍射光栅4衍射后射出。

实施例四

图6示出了该实施例所提供的波导组件的结构示意图。如图6所示，该实施例与实施例二的区别在于，将实施例一种的HOE采用DOE替代，即第一衍射光栅4和第二衍射光栅5均采用DOE。DOE和HOE的原理比较相似，DOE中倾斜的表面即为衍射面。DOE的衍射面7与第一光波导6 的光波导上表面61的法线之间的夹角大于45°。

如图6所示，光线可以从第一衍射光栅4入射，将第一衍射光栅4衍射后在第一光波导6内全反射，经第二衍射光栅5衍射后从第一光波导6 的下表面射出。根据光路的可逆性，光也可以沿着图示的反方向传播，从第一光波导6的下方射入，经由第二衍射光栅5衍射后在第一光波导6内全反射传播，然后经由第一衍射光栅4衍射后射出。

同样的，发明人也对不同倾角的DOE夹在波导和空气中这一结构进行了一系列仿真，并比较了对于同一个DOE的结构(厚度和倾角不变)，光从上方入射(空气入射)和光从下方入射(空气折射进波导入射)得到进入波导的光的衍射强度随入射光角度的分布图。结果如图7和图8所示。可以看到虽然两条曲线在正入射角部分不像HOE的曲线那样完全吻合，但差别也很小，而负入射角部分差别依然非常大。可见HOE的结论都同样适用于DOE。

实施例五

本实施例提供的波导组件，包括多个重叠使用的光波导，每个光波导对应传输一种波长或者两种波长的光。如图9所示，第一光波导6、第二光波导10和第三光波导13平行排布，可以理解的是，平行排布的光波导可以多于3个或少于3个。每个光波导的同一侧均设置有两个衍射光栅，如图9所示，第一衍射光栅4和第二衍射光栅5设置于第一光波导6的上侧，第三衍射光栅8和第四衍射光栅9设置于第二光波导10的上侧，第五衍射光栅11和第六衍射光栅12设置于第三光波导13的上侧。

同一光波导上的两个衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同，且同一光波导上的两个衍射光栅中的相邻衍射面之间的间距相等。不同光波导上的衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向不同，不同光波导上的衍射光栅中的相邻衍射面之间的间距也不同。衍射光栅可以采用 HOE，也可以采用DOE。每个光波导上的两个衍射光栅的厚度不同。

图9中，3个光波导分别传播蓝、绿、红3种颜色的光。一共有6个 HOE，其中同一片光波导上的2个HOE的衍射面的倾斜方向和间距都是一样的，只有厚度的差别，而不同波导上的HOE的衍射面的倾斜方向和间距通常不相同，而是针对波导中传播的光的波长而针对性优化。图9中的波导组件可以使用实施例二中的HOE，HOE的倾斜角度大于45°，也可以使用实施例一中的HOE，HOE的倾斜角度小于45°。

在广泛采用的现有技术(如图1)中，入射光和反射光通常是反方向的，在保持入射光方向不变的条件下将波导整体旋转一定角度时，出射光的方向会改变，且改变的角度两倍于波导旋转的角度。这使得现有技术应用于多层波导重叠时，必须保证各层波导之间良好的平行度。而由于本实用新型中入射光和出射光的方向是相同的，应用于多层波导重叠时，对各层波导之间的角度误差非常不敏感，因为即使波导角度有一定的旋转，出射光和入射光也依然是平行的，只有光强会有些许差别。从而大大降低安装对各层波导之间的平行度要求，进一步提高良品率。

实施例六

在上述实施例一或实施例二的基础上，本实施例提供了一种二维EPE 结构的波导组件。如图10和图11所示，本实施例的波导组件，包括第一光波导6、第一衍射光栅4、第二衍射光栅5和第三衍射光栅14。第一衍射光栅4、第二衍射光栅5和第三衍射光栅14设置于第一光波导6的同一侧，图10中所示的第一衍射光栅4、第二衍射光栅5和第三衍射光栅14均位于第一光波导6的上侧。

第一衍射光栅4中的衍射面与第二衍射光栅5中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同。第三衍射光栅14中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向与第一衍射光栅4和第二衍射光栅5不同。如图10所示，第三衍射光栅14中的衍射面垂直于第一光波导6的上表面。

第一衍射光栅4和第二衍射光栅5中的衍射面均匀排列。为了达到较高的衍射效率和选择性，第一衍射光栅4中相邻的衍射面之间的间距与第二衍射光栅5中相邻的衍射面之间的间距相等。第三衍射光栅14中的相邻衍射面之间的间距与第一衍射光栅4和第二衍射光栅5中的相邻衍射面之间的间距不同。

其中，第二衍射光栅5作为耦入元件，用于将光耦入波导，第三衍射光栅14用于光的垂直方向出瞳扩展，第一衍射光栅4用于光的水平方向出瞳扩展以及将光耦出波导。第二衍射光栅5的表面积可以小于第三衍射光栅14和第一衍射光栅4的表面积。为了使第一衍射光栅4和第二衍射光栅 5使用同向倾斜的衍射面，第三衍射光栅14需要对光线进行二次衍射，以保证进入第一衍射光栅4的光和进入第二衍射光栅5的光是同方向传播的。由于第三衍射光栅14的功能决定了第三衍射光栅14的衍射面的倾斜角度和倾斜方向与第一衍射光栅4和第二衍射光栅5不同，因此，在制造该波导组件时，不可避免地需要旋转激光或者基底。然而，与传统的二维EPE 波导结构中3个衍射光栅取向都不同相比，本实施例所提供的的结构还是可以减少一次旋转的操作，这依然能够降低操作难度和精度要求，提高良品率。

实施例七

本实用新型实施例还提供了一种显示装置，包括像源和上述任一实施例中的波导组件，像源设置在波导组件的第一衍射光栅或第二衍射光栅的外侧。该显示装置可以是头戴显示器或者平视显示器。

如图12所示，该显示装置可以包括第一光波导6，设置在第一光波导6的同一侧的第一衍射光栅4和第二衍射光栅5，正对第一衍射光栅4设置的像源15。像源15与第一衍射光栅4之间还可以设置有光学透镜16。光学透镜16可以是一个透镜，也可以是多个透镜组成的透镜组。像源15 发出的图像光线经光学透镜16后，入射第一衍射光栅4，将波导组件中的第一衍射光栅4和第二衍射光栅5衍射后，从第一光波导6的下表面射出，进入人眼。

本实施例的显示装置，两个衍射光栅设置在光波导的同一侧，且两个衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同。该结构使得在波导组件的制造过程更方便，在波导组件的制造过程中减少了旋转加工仪器(如激光或基底等)的次数，从而减少了旋转器件的过程中产生的误差，提高了制造出的波导组件的良品率。

本实用新型实施例提供的波导组件和显示装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本实用新型实施例中的所述第一衍射光栅4或第二衍射光栅5具有将进入第一光波导6的光进行全反射的反射结构；该反射结构包括反射膜、反射镜片或全息衍射光栅膜等。

本实用新型的实施例中的所述第一衍射光栅4或第二衍射光栅5可选的也可以包括以下反射结构：半反半透膜、偏振分光镜或全息衍射光栅膜等。

需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波导组件，其特征在于，包括第一光波导、第一衍射光栅和第二衍射光栅；所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅设置于所述第一光波导的同一侧，且所述第一衍射光栅中的衍射面与所述第二衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向相同；入射所述第一衍射光栅的光的方向与出射所述第二衍射光栅的光的方向相同。

2.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述第一衍射光栅与所述第二衍射光栅的厚度不同；

当所述第一衍射光栅用作耦入元件时，所述第一衍射光栅的厚度大于所述第二衍射光栅的厚度；当所述第一衍射光栅用作耦出元件时，所述第一衍射光栅的厚度小于所述第二衍射光栅的厚度。

3.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述第一衍射光栅采用HOE或DOE；所述第二衍射光栅采用HOE或DOE。

4.根据权利要求2或3所述的波导组件，其特征在于，所述波导组件还包括第二光波导，第二光波导与所述第一光波导平行排布；所述第二光波导的同一侧设置有两个衍射光栅，两个所述衍射光栅中的衍射面相互平行。

5.根据权利要求4所述的波导组件，其特征在于，所述波导组件还包括第三光波导，所述第三光波导与所述第一光波导或所述第二光波导平行排布；所述第三光波导的同一侧设置有两个衍射光栅，两个所述衍射光栅中的衍射面相互平行。

6.根据权利要求5所述的波导组件，其特征在于，每个所述光波导上的两个衍射光栅的厚度不同；

不同所述光波导上的衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向不同，不同光波导上的衍射光栅中的相邻衍射面之间的间距也不同。

7.根据权利要求1或6所述的波导组件，其特征在于，所述第一光波导上还设置有第三衍射光栅，所述第三衍射光栅与所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅位于所述第一光波导的同一侧。

8.根据权利要求7所述的波导组件，其特征在于，所述第三衍射光栅中的衍射面的倾斜角度和倾斜方向与所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅不同。

9.根据权利要求8所述的波导组件，其特征在于，所述第三衍射光栅中的衍射面垂直于所述第一光波导的上表面。

10.一种显示装置，其特征在于，包括像源和权利要求1～9中任一项所述的波导组件，所述像源设置在所述波导组件的第一衍射光栅或第二衍射光栅的外侧。