CN212872969U - 一种衍射光波导和增强现实眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种衍射光波导和增强现实眼镜，属于衍射光波导技术领域，包括平行叠加设置的第一衍射波导片和第二衍射波导片，第一衍射波导片和第二衍射波导片均包括两个基底以及设在两个基底之间的体光栅；第一衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅、第一中继光栅和第一耦出光栅；第二衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第二耦入光栅、第二中继光栅和第二耦出光栅；第一耦入光栅和第二耦入光栅投影位置对应，第一中继光栅和第二中继光栅投影位置对应，第一耦出光栅和第二耦出光栅投影位置对应；第一耦入光栅和第二耦入光栅的入光波段的中心波长不重叠。实现全彩显示，衍射光波导厚度小，结构轻薄，成本低。

Description

一种衍射光波导和增强现实眼镜

技术领域

本实用新型涉及衍射光波导技术领域，具体而言，涉及一种衍射光波导和增强现实眼镜。

背景技术

增强现实显示技术是一种将虚拟信息叠加到真实世界供人眼观察，并具有交互性的新型显示技术。虚拟信息的传递由投影光机完成，目前主流的投影方案包括激光束扫描(LBS，Laser Beam Scanning)、自由曲面投影、Bird Bath、几何阵列波导等方案。

表面浮雕光栅方案在增强现实技术中应用较广，表面浮雕光栅通过纳米压印刻蚀等方法将工作模板上面的光栅图案复刻到基底，并将基底按照R，G，B的顺序胶合在一起，并覆盖一层Cover glass以保护裸露在外面容易损坏的光栅层。

表面浮雕光栅加工需要先加工母模板，然后制备与母模板光栅轮廓对易的工作模板，最后由工作模板制备与工作模板光栅轮廓对易的表面浮雕光栅，即表面浮雕光栅为母模板光栅轮廓的复刻。表面浮雕光栅的技术基础是半导体工艺制程，制程复杂，并且成本高昂，不太适合普通消费者。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种衍射光波导和增强现实眼镜，采用体光栅实现全彩光学衍射，结构轻薄，推广度高。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例的一方面提供一种衍射光波导，其包括平行叠加设置的第一衍射波导片和第二衍射波导片，所述第一衍射波导片和所述第二衍射波导片均包括两个基底以及设在两个所述基底之间的体光栅；所述第一衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅、第一中继光栅和第一耦出光栅；所述第二衍射波导片的体光栅包括沿所述光传播方向依次设置的第二耦入光栅、第二中继光栅和第二耦出光栅；所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅投影位置对应，所述第一中继光栅和所述第二中继光栅投影位置对应，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅投影位置对应；所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅的入光波段的中心波长不重叠。

可选地，所述第一耦入光栅的周期为0.48um～0.52um，所述第一中继光栅的周期为0.36～0.40um，所述第一耦出光栅的周期为0.48um～0.52um；所述第二耦入光栅的周期为0.35um～0.39um，所述第二中继光栅的周期为0.268um～0.308um，所述第二耦出光栅的周期为0.35um～0.39um。

可选地，所述基底的折射率在1.5～1.52之间。

可选地，所述基底的厚度在250um～750um之间。

可选地，所述第一耦入光栅的时钟角为20°～60°，所述第一中继光栅的时钟角为250°～290°，所述第一耦出光栅的时钟角为120°～160°；所述第二耦入光栅的时钟角为20°～60°，所述第二中继光栅的时钟角为250°～290°，所述第二耦出光栅的时钟角为120°～160°。

可选地，所述第一耦入光栅为矩形，所述第一耦入光栅的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；所述第一耦出光栅为矩形，所述第一耦出光栅的最小尺寸为18.3mmx13.9mm；所述第二耦入光栅为矩形，所述第二耦入光栅的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；所述第二耦出光栅为矩形，所述第二耦出光栅的最小尺寸为18.3mm x13.9mm。

可选地，所述第一耦入光栅的中心和所述第一耦出光栅的中心之间的距离在30mm～50mm之间；所述第一耦入光栅和所述第一中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；所述第一耦出光栅和所述第一中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；所述第二耦入光栅的中心和所述第二耦出光栅的中心之间的距离在30mm～50mm之间；所述第二耦入光栅和所述第二中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；所述第二耦出光栅和所述第二中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间。

可选地，还包括平行设置在所述第一衍射波导片和所述第二衍射波导片之间的第三衍射波导片，所述第三衍射波导片包括两个所述基底以及设在两个所述基底之间的体光栅；所述第三衍射波导片的体光栅包括沿所述光传播方向依次设置的第三耦入光栅、第三中继光栅和第三耦出光栅；所述第三耦入光栅和所述第二耦入光栅投影位置对应，所述第三中继光栅和所述第二中继光栅投影位置对应，所述第三耦出光栅和所述第二耦出光栅投影位置对应；所述第一耦入光栅的入光波段的中心波长在620nm－630nm之间，所述第二耦入光栅的入光波段的中心波长在450nm－465nm之间，所述第三耦入光栅的入光波段的中心波长在540nm－560nm之间。

可选地，所述第三耦入光栅的周期为0.42um～0.46um，所述第三中继光栅的周期为0.322～0.362um，所述第三耦出光栅的周期为0.42um～0.46um。

本实用新型实施例的另一方面提供一种增强现实眼镜，其包括双目镜框和两个上述的衍射光波导，两个所述衍射光波导分别设置在所述双目镜框的两个镜框内。

本实用新型实施例的又一方面提供一种增强现实眼镜，其包括双目镜框、裸片和上述的衍射光波导，所述衍射光波导和所述裸片分别设置在所述双目镜框的两个镜框内，且所述衍射光波导和所述双目镜框的出光面之间设有夹角，且所述夹角在1°～15°之间。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的衍射光波导和增强现实眼镜，包括第一衍射波导片和第二衍射波导片，第一衍射波导片和第二衍射波导片均包括两个基底以及设在两个基底之间的体光栅，体光栅为采用光敏混合物通过全息曝光形成，第一衍射波导的体光栅又包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅、第一中继光栅和第一耦出光栅；第二衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第二耦入光栅、第二中继光栅和第二耦出光栅；第一耦入光栅和第二耦入光栅投影位置对应，第一中继光栅和第二中继光栅投影位置对应，第一耦出光栅和第二耦出光栅投影位置对应；第一耦入光栅和第二耦入光栅的入光波段的中心波长不重叠，耦入光栅负责将投影光机投射出的光线耦入衍射波导片，中继光栅负责对入射光束进行水平方向扩展并使耦入光束折转至耦出光栅，耦出光栅负责将光束进行垂直方向的扩展，并将光束耦出至无穷远或者距人眼一定距离处，在一定眼动范围内形成增强现实显示虚拟图像，与真实世界叠加在一起，供人眼观测，不同的波段分别进入第一衍射波导片和第二衍射波导片，实现全彩显示，且形成的衍射光波导厚度小，结构轻薄，质量小，成本低，适合于广泛的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的衍射光波导结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例提供的第一衍射波导片结构示意图之一；

图3为本实用新型实施例提供的第一衍射波导片结构示意图之二；

图4为本实用新型实施例提供的第一衍射波导片结构示意图之三；

图5为本实用新型实施例提供的衍射光波导结构示意图之二；

图6为本实用新型实施例提供的衍射光波导结构示意图之三。

图标：100－衍射光波导；101－基底，110－第一衍射波导片，110A－第一耦入光栅；110B－第一中继光栅；110C－第一耦出光栅；120A－第二耦入光栅；120B－第二中继光栅；120C－第二耦出光栅；130A－第三耦入光栅；130B－第三中继光栅；130C－第三耦出光栅；D1－中心距；D2－第一垂直距离；第二垂直距离－D3；a－夹角。

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，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

增强现实显示技术是一种将虚拟信息叠加到真实世界供人眼观察，并具有交互性的新型显示技术。虚拟信息的传递由投影光机完成，目前主流的投影方案包括激光束扫描(LBS，Laser Beam Scanning)、自由曲面投影、Bird Bath、几何阵列波导等方案。

表面浮雕光栅方案增强现实头盔也是较常用的一种增强现实头盔。表面浮雕光栅通过纳米压印刻蚀等方法将工作模板上面的光栅图案复刻到基底，并将基底按照R，G，B的顺序胶合在一起，并覆盖一层Cover glass以保护裸露在外面容易损坏的光栅层。

表面浮雕光栅加工需要先加工母模板，然后制备与母模板光栅轮廓对易的工作模板，最后由工作模板制备与工作模板光栅轮廓对易的表面浮雕光栅，即表面浮雕光栅为母模板光栅轮廓的复刻。表面浮雕光栅的技术基础是半导体工艺制程，制程复杂，并且成本高昂，不太适合普通消费者。

因此，在此基础上，本实施例提出一种衍射光波导100，旨在为实现增强现实显示提供轻薄﹑眼镜态形态的全彩光学显示模组，通过多光束全息曝光光敏混合物形成体光栅波导，适用于全息曝光光敏混合物的全彩显示，工艺简单，成本低廉，形态轻薄并且接近于眼镜形态。还提出两种增强现实眼镜，使用上述衍射光波导100，适用于双目显示的非倾斜衍射光波导100以及适用于单目显示的倾斜衍射光波导100。

由于增强现实显示是一种头部佩戴式的显示，对投影光机的质量和尺寸比较敏感。因此，具有轻薄显示形态的波导方案尤其是衍射波导方案应会深受各大科技巨头青睐，成为今后实现增强现实显示的主流方案，应用广泛，推广度高。

具体地，请参照图1，本实施例提供一种衍射光波导100，其包括平行叠加设置的第一衍射波导片110和第二衍射波导片，第一衍射波导片110和第二衍射波导片均包括两个基底101以及设在两个基底101之间的体光栅；第一衍射波导片110的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅110A、第一中继光栅110B和第一耦出光栅110C；第二衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第二耦入光栅120A、第二中继光栅120B和第二耦出光栅120C，第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A投影位置对应，第一中继光栅110B和第二中继光栅120B投影位置对应，第一耦出光栅110C和第二耦出光栅120C投影位置对应；第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A的入光波段的中心波长不重叠。

基底101用于发生全内反射，基底101的折射率为1.50～1.52，对应形成的衍射光波导100的最大视场角为28°，基底101可以为任何折射率合适的面板类基底101，例如基底101可以是光学玻璃，也可以是光学塑料。基底101的厚度为250μm～750μm。

两个基底101之间设有体光栅，形成衍射波导片。体光栅为多光束曝光光敏混合物(HPDLC，Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal)形成的Bragg体光栅(VBG，Volume Bragg Grating)。光敏混合物约2μm厚度，通过全息曝光在两个基底101之间形成体光栅。

两个基底101之间设有隔叠物以支撑，体光栅的厚度由隔叠物控制。隔叠物可为二氧化硅微球。

两个基底101和之间的体光栅形成的衍射波导片的厚度为0.5mm～1mm。由两个这样的衍射波导片形成的本衍射光波导100，厚度小于2mm(目前可以达到1.3mm)，质量小于9g(目前可以达到7.5g)。

体光栅又包括耦入光栅、中继光栅和耦出光栅，耦入光栅负责将投影光机(Projector)投射出的光线耦入衍射波导片，中继光栅负责对入射光束进行水平方向(H，Horizontal)扩展并使耦入光束折转至耦出光栅，耦出光栅负责将光束进行垂直方向(V，Vertical)的扩展，并将光束耦出至无穷远或者距人眼一定距离处，在一定眼动范围内(EyeBox)形成增强现实显示虚拟图像，与真实世界叠加在一起，供人眼观测。

如图2和图3所示，两个基底101之间设置第一耦入光栅110A、第一中继光栅110B和第一耦出光栅110C以形成第一衍射波导片110。

同理，两个基底101之间设置第二耦入光栅120A、第二中继光栅120B和第二耦出光栅120C以形成第二衍射波导片。

并且，第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A投影位置对应，第一中继光栅110B和第二中继光栅120B投影位置对应，第一耦出光栅110C和第二耦出光栅120C投影位置对应。也就是所，第一耦入光栅110A在第一衍射波导片110的基底101上的位置和第二耦入光栅120A在第二衍射波导片的基底101上的位置相同，第一中继光栅110B和第二中继光栅120B、第一耦出光栅110C和第二耦出光栅120C同理。

第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A的入光波段的中心波长不重叠，也就是说，光源出射的光束，按不同入光波段的中心波长分别进入第一衍射波导片110和第二衍射波导片。光源可为宽光谱带LED光源，也可以为窄光谱带LD(Laser Diode)光源。

进入第一衍射波导片110的光束经第一耦入光栅110A耦入第一衍射光波导100后，依次通过第一中继光栅110B和第一耦出光栅出射；进入第二衍射波导片的光束经第二耦入光栅120A耦入第二衍射光波导100后，依次通过第二中继光栅120B和第二耦出光栅出射。

本实用新型实施例提供的衍射光波导100，包括第一衍射波导片110和第二衍射波导片，第一衍射波导片110和第二衍射波导片均包括两个基底101以及设在两个基底101之间的体光栅，体光栅为采用光敏混合物通过全息曝光形成，第一衍射波导的体光栅又包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅110A、第一中继光栅110B和第一耦出光栅110C；第二衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第二耦入光栅120A、第二中继光栅120B和第二耦出光栅120C；第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A投影位置对应，第一中继光栅110B和第二中继光栅120B投影位置对应，第一耦出光栅110C和第二耦出光栅120C投影位置对应；第一耦入光栅110A和第二耦入光栅120A的入光波段的中心波长不重叠，耦入光栅负责将投影光机(Projector)投射出的光线耦入衍射波导片，中继光栅负责对入射光束进行水平方向(H，Horizontal)扩展并使耦入光束折转至耦出光栅，耦出光栅负责将光束进行垂直方向(V，Vertical)的扩展，并将光束耦出至无穷远或者距人眼一定距离处，在一定眼动范围内(Eye Box)形成增强现实显示虚拟图像，与真实世界叠加在一起，供人眼观测，不同的波段分别进入第一衍射波导片110和第二衍射波导片，实现全彩显示，且形成的衍射光波导100厚度小，结构轻薄，质量小，成本低，适合于广泛的推广应用。

具体地，体光栅(光栅)由多个平行设置的栅线形成，相邻栅线之间的间距为光栅的周期。通过设置光栅的周期，确定了对应波段的光束进入相应的衍射波导片。

例如，第一耦入光栅110A的周期为0.48um～0.52um，第一中继光栅110B的周期为0.36～0.40um，第一耦出光栅110C的周期为0.48um～0.52um。这表示光源出射的光束中，中心波长在620～630nm波段范围内的红光可以进入第一衍射波导片110，也就是意味着全部红光可以进入第一衍射波导片110。

第二耦入光栅120A的周期为0.35um～0.39um，第二中继光栅120B的周期为0.268um～0.308um，第二耦出光栅120C的周期为0.35um～0.39um。这表示光源出射的光束中，中心波长在450nm～465nm波段范围内的蓝光可以进入第二衍射波导片，也就是意味着全部蓝光可以进入第二衍射波导片。

体光栅在基底101上的位置通过时钟角确定，时钟角为光栅矢量和水平线之间夹设的角，即光栅栅线的垂线和水平线之间的夹设的角。

示例地，第一耦入光栅110A的时钟角为20°～60°，第一中继光栅110B的时钟角为250°～290°，第一耦出光栅110C的时钟角为120°～160°；第二耦入光栅120A的时钟角为20°～60°，第二中继光栅120B的时钟角为250°～290°，第二耦出光栅120C的时钟角为120°～160°。

可看出，第一衍射波导片110和第二衍射波导片的体光栅在基底101上的位置对应。

确定各体光栅在基底101上的方向位置后，通过各体光栅之间的距离精确确定各体光栅的坐标位置。

第一耦入光栅110A的中心和第一耦出光栅110C的中心之间的距离在30mm～50mm之间；第一耦入光栅110A和第一中继光栅110B之间的垂直距离在1mm～12mm之间；第一耦出光栅110C和第一中继光栅110B之间的垂直距离在1mm～12mm之间。

示例地，如图4所示，耦入光栅的中心和耦出光栅的中心之间的距离通过中心距D1表示，耦入光栅和中继光栅之间的垂直距离通过第一垂直距离D2表示，耦出光栅和中继光栅之间的垂直距离通过第二垂直距离D3表示。

耦入光栅的中心是耦入光栅区域图形的中心，例如第一耦入光栅110A为矩形，则该矩形的中心为第一耦入光栅110A的中心，其他同理推证。

耦入光栅和中继光栅之间的垂直距离可理解为耦入光栅和中继光栅之间的最短距离，例如第一耦入光栅110A距离第一中继光栅110B最近的一点和第一中继光栅110B的边线之间的垂线即为第一耦入光栅110A和第一中继光栅110B之间的垂直距离，其他同理推证。

以第一衍射波导片110为例，第一耦入光栅110A的中心和第一耦出光栅110C的中心之间的距离即为中心距D1，第一耦入光栅110A和第一中继光栅110B之间的垂直距离即为第一垂直距离D2；第一耦出光栅110C和第一中继光栅110B之间的垂直距离即为第二垂直距离D3。第二耦入光栅120A的中心和第二耦出光栅120C的中心之间的距离在30mm～50mm之间；第二耦入光栅120A和第二中继光栅120B之间的垂直距离在1mm～12mm之间；第二耦出光栅120C和第二中继光栅120B之间的垂直距离在1mm～12mm之间。

进一步地，确定各体光栅的尺寸，从而能确定出瞳距离(eyerelief)和眼动范围(eye box)。

例如，第一耦入光栅110A为矩形，第一耦入光栅110A的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；第一耦出光栅110C为矩形，第一耦出光栅110C的最小尺寸为18.3mm x13.9mm；第二耦入光栅120A为矩形，第二耦入光栅120A的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；第二耦出光栅120C为矩形，第二耦出光栅120C的最小尺寸为18.3mm x13.9mm。

则相应地，出瞳距离在10mm～20mm之间，其中出瞳距离为18mm时，人眼观察比较舒适。眼动范围为10.5mm x9.5mm。由此制作的增强现实眼镜的显示效果最好。

上述实施例的衍射光波导100，光源出射的光束，按入光波段的中心波长两个衍射波导片可分别进入红光和蓝光，蓝光进入的第二衍射波导片传输所有的蓝光光谱分量以及绿光的左侧光谱分量，红光进入的第一衍射波导片110传输所有的红光光谱分量以及绿光的右侧光谱分量。

其中，第二衍射波导片传输的绿光左侧光谱分量+第一衍射波导片110传输的绿光右侧光谱分量大于全部绿色光谱。即由第二衍射波导片+第一衍射波导片110组成的衍射光波导100可以实现白光全彩显示。

第一衍射波导片110和第二衍射波导片之间存在一定间隔的空气隙，以保证第一衍射波导片110和第二衍射波导片内以全内反射传输的光线不会溢出自身的衍射波导片，第一衍射波导片110和第二衍射波导片之间也设置隔叠物以支撑，空气隙的厚度由隔叠物控制，厚度1μm～20μm可调。

由上述设置得到的衍射光波导100，其显示画面为16：9或4：3，使得显示画面清晰、逼真、不变形。

如果考虑进一步提升全彩显示衍射光波导100的显示效果，如图5所示，可以叠加第三衍射波导片，第三衍射波导片平行设置在第一衍射波导片110和第二衍射波导片之间。

第三衍射波导片也包括两个基底101和两个基底101之间的体光栅，第三衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第三耦入光栅130A、第三中继光栅130B和第三耦出光栅130C。

第三耦入光栅130A和第二耦入光栅120A投影位置对应，第三中继光栅130B和第二中继光栅120B投影位置对应，第三耦出光栅130C和第二耦出光栅120C投影位置对应。

具体地，第一耦入光栅110A的入光波段的中心波长在620nm－630nm之间，第二耦入光栅120A的入光波段的中心波长在450nm－465nm之间，第三耦入光栅130A的入光波段的中心波长在540nm－560nm之间，也就是说，当红光进入第一衍射波导片110、当蓝光进入第二衍射波导片，则绿光进入第三衍射波导片，即使用单独的第三衍射波导片传输绿光光谱分量，这样可以较大的提升的衍射光波导100的颜色均匀性(color uniformity)问题。即此时的全彩显示衍射光波导100由第二衍射波导片(进入蓝光)+第三衍射波导片(进入绿光)+第一衍射波导片110(进入红光)组成。

第三衍射波导片进入绿光，绿光对应中心波长在540nm～560nm之间，则第三耦入光栅130A的周期为0.42um～0.46um，第三中继光栅130B的周期为0.322～0.362um，第三耦出光栅130C的周期为0.42um～0.46um。

第三衍射波导片的其余参数设置和第一衍射波导片110、第二衍射波导片大体相同。

即第三耦入光栅130A的时钟角为20°～60°，第三中继光栅130B的时钟角为250°～290°，第三耦出光栅130C的时钟角为120°～160°。

第三耦入光栅130A为矩形，第三耦入光栅130A的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；第三耦出光栅130C为矩形，第三耦出光栅130C的最小尺寸为18.3mm x13.9mm。

第三耦入光栅130A的中心和第三耦出光栅130C的中心之间的距离在30mm～50mm之间；第三耦入光栅130A和第三中继光栅130B之间的垂直距离在1mm～12mm之间；第三耦出光栅130C和第三中继光栅130B之间的垂直距离在1mm～12mm之间。

需要说明的是，当第一衍射波导片110满足上述具体参数设置时，可得到图4所示的各体光栅的图形，第一中继光栅110B形状是不规则的，是由实际光线追迹得到的示例图形。

第二衍射波导片和第三衍射波导片的耦入光栅、中继光栅和耦出光栅的形状、位置等设置满足上述具体参数设置时，其得到的各体光栅的图形和图4所示示例图形基本相似。

本实用新型实施例还公开了一种增强现实眼镜，包括双目镜框和两个上述的衍射光波导100，两个衍射光波导100分别设置在双目镜框的两个镜框内。

将上述两个衍射光波导100分别设置在两个镜框内，且两个衍射光波导100和双目镜框的出光面(水平面)平行，形成双目增强现实眼镜，实现全彩显示，可用在双目增强现实眼镜上。

其中，衍射光波导100的第一衍射波导片110靠近双目镜框的出光面(水平面)，或者，衍射光波导100的第二衍射波导片靠近双目镜框的出光面(水平面)。

该增强现实眼镜包含与前述实施例中的衍射光波导100相同的结构和有益效果。衍射光波导100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

另外，为了适配人体结构，对于单目使用，即双眼只有一只前面的镜片是衍射波导片，另一只是没有光栅结构的裸片，可设计成与水平面呈一定角度使用的情况。

具体地，本实用新型实施例还公开了一种增强现实眼镜，包括双目镜框、裸片和上述的衍射光波导100，衍射光波导100和裸片分别设置在双目镜框的两个镜框内，且如图6所示，衍射光波导100和双目镜框的出光面(水平面)之间设有夹角a。

夹角a在1°～15°之间，例如，夹角a可为8°。其他角度仅需适当调整光栅周期即可。

衍射光波导100的第一衍射波导片110靠近双目镜框的出光面(水平面)，或者，衍射光波导100的第二衍射波导片靠近双目镜框的出光面(水平面)。

与上述一致，全彩显示的衍射光波导100可由上述红光进入的第一衍射波导片110+蓝光进入的第二衍射波导片组成。未考虑颜色均匀性，也可以添加绿光进入的第三衍射波导片。

综上，本实施例提供了两款适用于全息曝光光敏混合物制备的衍射光波导100的增强显示眼镜，能够实现全彩显示。厚度约2μm的光敏混合物夹在两块基底101中间，通过全息曝光的方式曝光出设计的体光栅，质量小于12g，厚度小于2mm，工艺简单，易于加工，非常适用于作为增强现实显示的衍射光波导100片。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种衍射光波导，其特征在于，包括平行叠加设置的第一衍射波导片和第二衍射波导片，所述第一衍射波导片和所述第二衍射波导片均包括两个基底以及设在两个所述基底之间的体光栅；

所述第一衍射波导片的体光栅包括沿光传播方向依次设置的第一耦入光栅、第一中继光栅和第一耦出光栅；所述第二衍射波导片的体光栅包括沿所述光传播方向依次设置的第二耦入光栅、第二中继光栅和第二耦出光栅；所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅投影位置对应，所述第一中继光栅和所述第二中继光栅投影位置对应，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅投影位置对应；所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅的入光波段的中心波长不重叠。

2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一耦入光栅的周期为0.48um～0.52um，所述第一中继光栅的周期为0.36～0.40um，所述第一耦出光栅的周期为0.48um～0.52um；

所述第二耦入光栅的周期为0.35um～0.39um，所述第二中继光栅的周期为0.268um～0.308um，所述第二耦出光栅的周期为0.35um～0.39um。

3.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述基底的折射率在1.5～1.52之间。

4.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述基底的厚度在250um～750um之间。

5.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一耦入光栅的时钟角为20°～60°，所述第一中继光栅的时钟角为250°～290°，所述第一耦出光栅的时钟角为120°～160°；

所述第二耦入光栅的时钟角为20°～60°，所述第二中继光栅的时钟角为250°～290°，所述第二耦出光栅的时钟角为120°～160°。

6.根据权利要求5所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一耦入光栅为矩形，所述第一耦入光栅的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；所述第一耦出光栅为矩形，所述第一耦出光栅的最小尺寸为18.3mmx13.9mm；

所述第二耦入光栅为矩形，所述第二耦入光栅的最小尺寸为9.4mmx7.2mm；所述第二耦出光栅为矩形，所述第二耦出光栅的最小尺寸为18.3mm x13.9mm。

7.根据权利要求6所述的衍射光波导，其特征在于，所述第一耦入光栅的中心和所述第一耦出光栅的中心之间的距离在30mm～50mm之间；所述第一耦入光栅和所述第一中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；所述第一耦出光栅和所述第一中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；

所述第二耦入光栅的中心和所述第二耦出光栅的中心之间的距离在30mm～50mm之间；所述第二耦入光栅和所述第二中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间；所述第二耦出光栅和所述第二中继光栅之间的垂直距离在1mm～12mm之间。

8.根据权利要求1－7任意一项所述的衍射光波导，其特征在于，还包括平行设置在所述第一衍射波导片和所述第二衍射波导片之间的第三衍射波导片，所述第三衍射波导片包括两个所述基底以及设在两个所述基底之间的体光栅；

所述第三衍射波导片的体光栅包括沿所述光传播方向依次设置的第三耦入光栅、第三中继光栅和第三耦出光栅；所述第三耦入光栅和所述第二耦入光栅投影位置对应，所述第三中继光栅和所述第二中继光栅投影位置对应，所述第三耦出光栅和所述第二耦出光栅投影位置对应；所述第一耦入光栅的入光波段的中心波长在620nm－630nm之间，所述第二耦入光栅的入光波段的中心波长在450nm－465nm之间，所述第三耦入光栅的入光波段的中心波长在540nm－560nm之间。

9.根据权利要求8所述的衍射光波导，其特征在于，所述第三耦入光栅的周期为0.42um～0.46um，所述第三中继光栅的周期为0.322～0.362um，所述第三耦出光栅的周期为0.42um～0.46um。

10.一种增强现实眼镜，其特征在于，包括双目镜框和两个如权利要求1－9任意一项所述的衍射光波导，两个所述衍射光波导分别设置在所述双目镜框的两个镜框内。

11.一种增强现实眼镜，其特征在于，包括双目镜框、裸片和如权利要求1－9任意一项所述的衍射光波导，所述衍射光波导和所述裸片分别设置在所述双目镜框的两个镜框内，且所述衍射光波导和所述双目镜框的出光面之间设有夹角，且所述夹角在1°～15°之间。

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