CN218350533U

CN218350533U - 衍射光学结构

Info

Publication number: CN218350533U
Application number: CN202222418107.0U
Authority: CN
Inventors: 尹正坤; 高一峰; 熊羚鹤; 张晴雯; 汪杰; 陈远
Original assignee: Shunyu Aolai Semiconductor Optoelectronics Shanghai Co ltd
Current assignee: Shunyu Aolai Micro Nano Optoelectronic Information Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2022-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2032-09-13

Abstract

本实用新型提供了一种衍射光学结构。衍射光学结构包括：光波导片，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件，耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。本实用新型解决了现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。

Description

衍射光学结构

技术领域

本实用新型涉及衍射光学技术领域，具体而言，涉及一种衍射光学结构。

背景技术

目前，车载抬头显示设备和AR头戴式设备已经成为当下科研的热点，相关的设备已慢慢进入人们的生活中。衍射光学结构目前作为主流的车载抬头显示设备和AR头戴式设备中的设计方案由于其体积小的优点被广泛关注，但是现有技术中的衍射光学结构也存在一些固有缺陷，包括衍射效率不够高、耦出的光存在角度均匀性差和眼盒均匀性差等问题，这些问题严重制约了衍射光学结构产品走向大众消费。

也就是说，现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种衍射光学结构，以解决现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种衍射光学结构，包括：光波导片，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件，耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。

进一步地，同一个衍射元件中，至少在两个彼此呈角度设置的方向上均排列有多个子区域；和/或同一个衍射元件中，所有子区域在第一表面上的投影呈拼接状设置。

进一步地，同一个衍射元件中的多个子区域在光波导片上的投影呈阵列设置。

进一步地，同一个衍射元件的多个子区域的周期相同；和/或同一个衍射元件的不同子区域的光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度中的至少一项不同。

进一步地，同一个衍射元件中位于光波导片的不同表面的子区域的折射率不同；和/或同一个衍射元件中位于光波导片的不同表面的子区域之间存在折射率差，折射率差大于等于0.05且小于等于1.5。

进一步地，同一个衍射元件中位于光波导片的同一表面的子区域为相邻或不相邻的。

进一步地，同一个衍射元件中多个子区域在光波导片上的投影中的相邻两个子区域之间存在重叠区域和/或空白区域。

进一步地，波浪状结构或锯齿状结构由多个顺次连接的面段组成，多个面段中的相邻两个面段呈角度设置，多个面段均为直面段；或者多个面段均为曲面段；或者多个面段包括直面段和曲面段的组合。

进一步地，仅转折衍射元件或仅耦出衍射元件被分为多个子区域，不同子区域的高度和占空比中的至少一项不同；和/或多个子区域中位于第一表面和第二表面中的一个面上的子区域的个数大于位于第一表面和第二表面中的另一个面上的子区域的个数。

进一步地，转折衍射元件和耦出衍射元件均被分为多个子区域，转折衍射元件和耦出衍射元件中的子区域的波浪状结构均由多个曲面段组成。

应用本实用新型的技术方案，衍射光学结构包括光波导片、耦入衍射元件、转折衍射元件和耦出衍射元件，光波导片具有相对设置的第一表面和第二表面；耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中；转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件用于接收转折衍射元件的光并进行耦出；其中，转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面。

耦入衍射元件用于将外部图像源发射的光耦入光波导片中并朝向转折衍射元件的方向传输，转折衍射元件用于接收耦入衍射元件的光并朝向耦出衍射元件的方向进行扩瞳传输，耦出衍射元件用于接收转折衍射元件扩瞳的光并耦出至人眼进行显示。转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片的不同表面，也就是说多个子区域中至少一个子区域位于第一表面上，至少另一个子区域位于第二表面上，通过将转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个进行分区域设置，使得多个子区域能够对不同视场角的光进行调制，以平衡不同视场角和相同视场角的光效率，进而能够实现光在光波导片内传输过程中，不同视场角以及相同视场角的光到达眼盒内不同位置时，光效率尽可能相等，以使得用户的眼睛处于眼盒内的不同位置时观察到的图像明暗差异较小，有利于提高视场角均匀性和眼盒均匀性；同时通过设置多个子区域，可分别对应光波导片内不同视场角范围的光进行调制并传输，以增加光波导片中光的利用率，进而有效提高衍射光学结构的整体衍射效率和整体衍射均匀性。

具体的，采用将转折衍射元件和耦出衍射元件中的至少一个分成多个子区域的方式，有利于提升设计自由度，实际应用时可根据具体需求设置同一个衍射元件中不同子区域的结构参数，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，这样设置有利于投影上的相邻两个子区域之间的拼接，在保证加工成本可控情况下，实现显示效果最优。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的衍射光学结构的结构示意图；

图2示出了本实用新型的实施例一的衍射光学结构的示意图；

图3示出了图2中的光波导片的第一表面和第二表面的示意图；

图4示出了本实用新型的实施例二的衍射光学结构的示意图；

图5示出了图4中的光波导片的第一表面和第二表面的示意图；

图6示出了本实用新型的实施例一的子区域的光栅形貌分布情况；

图7示出了本实用新型的实施例二的子区域的光栅形貌分布情况。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、耦入光栅；12、转折光栅；13、耦出光栅；20、光波导片；21、第一表面；22、第二表面；30、耦入衍射元件；40、转折衍射元件；50、耦出衍射元件；61、第一子区域；62、第二子区域；63、第三子区域；64、第四子区域；65、第五子区域；66、第六子区域；67、第七子区域；68、第八子区域；69、第九子区域；70、第十子区域。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

如图1所示，为现有技术中的衍射光学结构的示意图。耦入光栅11、转折光栅12和耦出光栅13如图中所示排布。其中转折光栅12和耦出光栅13为表面浮雕光栅，且光栅的高度和占空比在整个转折光栅12和耦出光栅13内相同。采用此方案虽然可以实现衍射光学结构的基本功能，但是存在一定的局限，例如存在空间的不均匀性和角度的不均匀性，同时转折光栅12和耦出光栅13显示效率低下，这些问题的存在限制了衍射光学结构的整体显示效果。

为了解决现有技术中的衍射光学结构存在耦出均匀性差的问题，本实用新型提供了一种衍射光学结构。

如图2至图7所示，衍射光学结构包括光波导片20、耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50，光波导片20具有相对设置的第一表面21和第二表面22；耦入衍射元件30设置在第一表面21上，耦入衍射元件30用于将外部图像源发射的光耦入光波导片20中；转折衍射元件40用于接收耦入衍射元件30的光并进行扩瞳传输；耦出衍射元件50用于接收转折衍射元件40的光并进行耦出；其中，转折衍射元件40和耦出衍射元件50中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片20的不同表面。

耦入衍射元件30用于将外部图像源发射的光耦入光波导片20中并朝向转折衍射元件40的方向传输，转折衍射元件40用于接收耦入衍射元件30的光并朝向耦出衍射元件50的方向进行扩瞳传输，耦出衍射元件50用于接收转折衍射元件40扩瞳的光并耦出至人眼进行显示。转折衍射元件40和耦出衍射元件50中的至少一个被分为多个子区域，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个子区域中部分子区域位于光波导片20的不同表面，也就是说多个子区域中至少一个子区域位于第一表面21上，至少另一个子区域位于第二表面22上，通过将转折衍射元件40和耦出衍射元件50中的至少一个进行分区域设置，使得多个子区域能够对不同视场角的光进行调制，以平衡不同视场角和相同视场角的光效率，进而能够实现光在光波导片20内传输过程中，不同视场角以及相同视场角的光到达眼盒内不同位置时，光效率尽可能相等，以使得用户的眼睛处于眼盒内的不同位置时观察到的图像明暗差异较小，有利于提高视场角均匀性和眼盒均匀性；同时通过设置多个子区域，可分别对应光波导片20内不同视场角范围的光进行调制并传输，以增加光波导片20中光的利用率，进而有效提高衍射光学结构的整体衍射效率和整体衍射均匀性。

具体的，采用将转折衍射元件40和耦出衍射元件50中的至少一个分成多个子区域的方式，有利于提升设计自由度，实际应用时可根据具体需求设置同一个衍射元件中不同子区域的结构参数，多个子区域中相邻两个子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，这样设置有利于投影上的相邻两个子区域之间的拼接，在保证加工成本可控情况下，实现显示效果最优。

需要说明的是，上述转折衍射元件40和耦出衍射元件50中的至少一个被分为多个子区域包括：仅转折衍射元件40被分为多个子区域，或者仅耦出衍射元件50被分为多个子区域，或者转折衍射元件40和耦出衍射元件50均被分为多个子区域。还需要说明的是，上述相邻两个子区域指的是同一个衍射元件中多个子区域在光波导片20上的多个投影中的两个，而不是一个表面上的相邻两个。

在本申请的具体实施例中，耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50均为一维衍射元件，且耦入衍射元件30和耦出衍射元件50均在第一表面21上，耦入衍射元件30和转折衍射元件40之间的连线与转折衍射元件40和耦出衍射元件50之间的连线垂直，且耦入衍射元件30和转折衍射元件40在光波导片20上的投影间隔设置，转折衍射元件40和耦出衍射元件50在光波导片20上的投影间隔设置。

在本申请的另一个可选实施例中，耦入衍射元件30和耦出衍射元件50均为一维衍射元件，转折衍射元件40为二维衍射元件。转折衍射元件40用于接收耦入衍射元件30的光并进行扩瞳传输，耦出衍射元件50用于接收转折衍射元件40的光并耦出至人眼。此时，转折衍射元件40和耦出衍射元件50在光波导片20的投影上可以间隔设置，也可以部分重合或完全重合，重合区域可以位于光波导片20的不同表面上，也可以在同一表面上，也就是说转折衍射元件40和耦出衍射元件50可分别设置在第一表面21和第二表面22上，也可设置在同一表面上。通过转折衍射元件40的选型和与耦出衍射元件50的合理搭配，有利于保证耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50的排布紧凑性，可根据实际光波导片20的尺寸进行调整，有利于保证衍射光学结构的小型化。

具体的，二维衍射元件的结构形状为菱柱形、缺角菱柱形、圆柱形、椭圆柱形、空心菱柱形、空心缺角菱柱形、空心圆柱形、空心椭圆柱形等，可根据实际情况进行选择。不同的光栅形貌具有不同的衍射分布特性，通过对形貌的特殊设计，可以实现尽可能多的将光效集中在期望的角度和衍射级次上，进而使得最终显示效果尽可能高效且均匀。当转折衍射元件40为二维衍射元件时，且转折衍射元件40被分为多个子区域时，转折衍射元件40中的多个子区域的结构形状可包括上述中的一种或多种，通过合理设计，使得在光路中不同位置放置不同的结构形状的光栅，使得不同视场角的光经多个子区域传输进入眼盒时，其效率尽可能相等，以提高衍射光学结构的显示效果。

具体的，同一个衍射元件中，至少在两个彼此呈角度设置的方向上均排列有多个子区域，也就是说同一个衍射元件中的多个子区域不是仅沿一个方向进行排列的，而是沿至少两个方向进行排列的；在本申请的一个可选实施例中，同一个衍射元件中的所有子区域均呈拼图状所有子区域在第一表面21上的投影呈拼接状设置，以形成一整个四条边为直边的衍射元件。这样设置有利于提高衍射光学结构的整体衍射效率，进一步提升显示均匀性，通过分区再拼接的方式在保证加工成本可控的情况下，实现显示效果最优。

在本申请的另一个可选实施例中，同一个衍射元件中的多个子区域在光波导片20上的投影呈阵列设置。阵列的具体形状可根据实际情况进行选择。

具体的，同一个衍射元件的多个子区域的周期相同，周期相同，衍射元件的衍射光线的角度就不会改变，避免衍射光学结构显示图像时出现重影、鬼像等问题，保证较佳的显示效果。

在本申请中，同一个衍射元件的不同子区域的结构参数不同，耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50均为衍射光栅，衍射光栅的结构参数包括光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度、镀膜结构等，但不限于此，也就是说同一个衍射元件的不同子区域的光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度、镀膜结构中的至少一项不同；通过不同子区域之间的结构参数不同，进而调制子区域的衍射效率，使得不同视场角的光，或者相同视场角下到达眼盒不同位置的光的能量尽可能的均匀或高效，以提高最终的显示均匀性。同时使得光线进入眼盒时空间的均匀性和角度的均匀性更好，为提高波导显示性能提供可能。另外，通过调整每个子区域的结构参数，实现光线在衍射光学结构内传输过程中，不同视场角，以及相同视场角光到达眼盒内不同位置时，效率尽可能相等，提高视场角均匀性和眼盒均匀性。

在本申请中，同一个衍射元件中位于光波导片20的不同表面的子区域的折射率不同；同一个衍射元件中位于光波导片20的不同表面的子区域之间存在折射率差，也就是说同一个衍射元件中位于第一表面21上的子区域与位于第二表面22上的子区域之间存在折射率差，折射率差大于等于0.05且小于等于1.5。由于衍射元件的衍射特性与本身的折射率有很大关系，通过调制不同表面的子区域的折射率参数实现对不同视场角的光效进行有效调制。而不同折射率的子区域主要分布在光波导片20的不同表面上，可通过纳米双面压印技术或其他技术进行实现，工艺难度不大，成本可控，对于透过率来讲，没有双重光栅重叠部分，其在光波导片20的衍射功能区域内透过率无大的异变，符合实际需求，有利于实现批量制造和使用。

具体的，同一个衍射元件中位于光波导片20的同一表面的子区域为相邻或不相邻的。也可解释为同一个衍射元件中位于光波导片20的同一表面的子区域为连接的或间隔的。例如图2中所示：转折衍射元件40设置在耦入衍射元件30的右侧，转折衍射元件40被分为10个子区域，分别为第一子区域61、第二子区域62、第三子区域63、第四子区域64、第五子区域65、第六子区域66、第七子区域67、第八子区域68、第九子区域69和第十子区域70。转折衍射元件40的10个子区域按照4列进行排布，第一列两个，第二列两个，第三列和第四列分别为三个。如图3所示，第三子区域63和第四子区域64、第三子区域63和第五子区域65、第八子区域68和第九子区域69等，即上述的位于光波导片20的同一表面的子区域为相邻的情况；如图3所示，第七子区域67和第九子区域69、第一子区域61和第十子区域70、第一子区域61和第六子区域66等，即为上述的位于光波导片20的同一表面的子区域为不相邻的情况。综上，是否为相邻的是根据同一个衍射元件中多个子区域在光波导片20上的投影而观察判断的，而不是仅一个表面上的子区域而观察判断的。

在本申请的一个未示出的实施例中，同一个衍射元件中多个子区域中的至少一个非对齐设置，以使得该至少一个子区域与其一侧的一个子区域在光波导片20上的投影之间存在重叠区域，该至少一个子区域与其另一侧的一个子区域在光波导片20上的投影之间存在空白区域。重叠区域和空白区域的衍射效率不同，通过这样的设计，可以提升设计自由度，具体可根据不同视场角的位置合理规划重叠区域和空白区域的位置和范围。

具体的，波浪状结构或锯齿状结构由多个顺次连接的面段组成，多个面段中的相邻两个面段呈角度设置，锯齿状结构的多个面段均为直面段；波浪状结构的多个面段均为曲面段；或者波浪状结构的多个面段包括直面段和曲面段交替设置情况。

下面结合具体实施例和附图来描述本申请的衍射光学结构。

实施例一

如图2、图3和图6所示，描述了实施例一的衍射光学结构。

如图2所示，本实施例的衍射光学结构包括光波导片20，光波导片20上设置有耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50，耦入衍射元件30和转折衍射元件40之间的连线与转折衍射元件40和耦出衍射元件50之间的连线垂直，耦入衍射元件30和转折衍射元件40在光波导片20上的投影间隔设置，转折衍射元件40和耦出衍射元件50在光波导片20上的投影间隔设置，耦入衍射元件30为一维衍射元件，转折衍射元件40为一维衍射元件，耦出衍射元件50为一维衍射元件。耦入衍射元件30用于将外部图像源的光耦入光波导片20中并朝向转折衍射元件40的方向进行传输，转折衍射元件40用于接收耦入衍射元件30的光，然后向耦出衍射元件50的方向进行扩瞳传输，耦出衍射元件50用于接收转折衍射元件40的光并进行耦出。耦入衍射元件30和耦出衍射元件50位于第一表面21。

如图3所示，在本实施例中，仅转折衍射元件40被分为了多个子区域，所有子区域在光波导片20上的投影呈拼接状设置，以形成完整的转折衍射元件40。多个子区域在光波导片20上的投影中的任意相邻两个彼此朝向的一侧均具有互补的波浪状结构，该波浪状结构由多个曲面段顺次呈角度连接而成。多个子区域分别为第一子区域61、第二子区域62、第三子区域63、第四子区域64、第五子区域65、第六子区域66、第七子区域67、第八子区域68、第九子区域69和第十子区域70。其中，第一子区域61、第六子区域66和第十子区域70位于第二表面22；第二子区域62、第三子区域63、第四子区域64、第五子区域65、第七子区域67、第八子区域68、第九子区域69位于第一表面21。在本实施例中，位于第一表面21上的子区域的个数大于位于第二表面22上子区域的个数。

如图6所示，不同子区域的光栅高度和占空比不同，以第一子区域61为例，第一子区域61可以是图6中三种光栅结构中的一种。当第一子区域61为图6中最上面所展示的光栅结构时，第一子区域61的光栅高度相等，h31＝h31’，占空比在f31-f31’范围内无规则的变化，其中f31＝I_min/p，f31’＝I_max/p。当第一子区域61为图6中间所展示的光栅结构时，第一子区域61的部分光栅的高度可以由h31-h31’逐渐增大的，第一子区域61的光栅的占空比无变化，即f31＝f31’＝I/p。当第三子区域63为图6最下面所展示的光栅结构时，第一子区域61光栅高度在h31-h31’范围内无规则的变化，占空比在f31-f31’范围内无规则地变化，其中，f31＝I_min/p，f31’＝I_max/p。同样的，其他子区域也存在以上几种情况。

实施例二

如图4、图5和图7所示，描述了实施例二的衍射光学结构。

如图4所示，本实施例的衍射光学结构包括光波导片20，光波导片20上设置有耦入衍射元件30、转折衍射元件40和耦出衍射元件50，耦入衍射元件30和转折衍射元件40之间的连线与转折衍射元件40和耦出衍射元件50之间的连线垂直，耦入衍射元件30和转折衍射元件40在光波导片20上的投影间隔设置，转折衍射元件40和耦出衍射元件50在光波导片20上的投影间隔设置，耦入衍射元件30为一维衍射元件，转折衍射元件40为一维衍射元件，耦出衍射元件50为一维衍射元件。耦入衍射元件30用于将外部图像源的光耦入光波导片20中并朝向转折衍射元件40的方向进行传输，转折衍射元件40用于接收耦入衍射元件30的光，然后向耦出衍射元件50的方向进行扩瞳传输，耦出衍射元件50用于接收转折衍射元件40的光并进行耦出。耦入衍射元件30和转折衍射元件40位于第一表面21。

如图4所示，在本实施例中，仅耦出衍射元件50被分为了多个子区域，所有子区域在光波导片20上的投影呈拼接状设置，以形成完整的耦出衍射元件50。多个子区域在光波导片20上的投影中的任意相邻两个彼此朝向的一侧均具有互补的波浪状结构，该波浪状结构由多个曲面段顺次呈角度连接而成。多个子区域分别为第一子区域61、第二子区域62、第三子区域63、第四子区域64、第五子区域65、第六子区域66。六个子区域呈三列布置，每列有两个。其中，第五子区域65、第六子区域66位于第二表面22；第一子区域61、第二子区域62、第三子区域63、第四子区域64位于第一表面21。在本实施例中，位于第一表面21上的子区域的个数大于位于第二表面22上子区域的个数。

如图7所示，不同子区域的光栅高度和占空比不同，以第一子区域61为例，第一子区域61可以是图7中三种光栅结构中的一种。当第一子区域61为图7中最上面所展示的光栅结构时，第一子区域61的光栅高度相等，h41＝h41’，占空比在f41-f41’范围内无规则的变化，其中f41＝I_min/p，f41’＝I_max/p。当第一子区域61为图7中间所展示的光栅结构时，第一子区域61的部分光栅的高度可以由h41-h41’逐渐增大的，第一子区域61的光栅的占空比无变化，即f41＝f41’＝I/p。当第三子区域63为图7最下面所展示的光栅结构时，第一子区域61光栅高度在h41-h41’范围内无规则的变化，占空比在f41-f41’范围内无规则地变化，其中，f41＝I_min/p，f41’＝I_max/p。同样的，其他子区域也存在以上几种情况。

实施例三

实施例三包括上述实施例一和实施例二的分区方式，即在本实施例中，转折衍射元件40和耦出衍射元件50均被分为多个子区域，且转折衍射元件40中的多个子区域如实施例一中所描述的形式设置，耦出衍射元件50中的多个子区域如实施例二中所描述的形式设置。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，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”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

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

1.一种衍射光学结构，其特征在于，包括：

光波导片(20)，所述光波导片(20)具有相对设置的第一表面(21)和第二表面(22)；

耦入衍射元件(30)，所述耦入衍射元件(30)用于将外部图像源发射的光耦入所述光波导片(20)中；

转折衍射元件(40)，所述转折衍射元件(40)用于接收所述耦入衍射元件(30)的光并进行扩瞳传输；

耦出衍射元件(50)，所述耦出衍射元件(50)用于接收所述转折衍射元件(40)的光并进行耦出；

其中，所述转折衍射元件(40)和所述耦出衍射元件(50)中的至少一个被分为多个子区域，多个所述子区域中相邻两个所述子区域彼此朝向的一侧具有互补的波浪状结构或锯齿状结构，多个所述子区域中部分所述子区域位于所述光波导片(20)的不同表面。

2.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，

同一个衍射元件中，至少在两个彼此呈角度设置的方向上均排列有多个所述子区域；和/或

同一个衍射元件中，所有所述子区域在所述第一表面(21)上的投影呈拼接状设置。

3.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中的多个所述子区域在所述光波导片(20)上的投影呈阵列设置。

4.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，

同一个衍射元件的多个所述子区域的周期相同；和/或

同一个衍射元件的不同所述子区域的光栅高度、占空比、光栅形状、光栅倾角、光栅镀膜的厚度中的至少一项不同。

5.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，

同一个衍射元件中位于所述光波导片(20)的不同表面的所述子区域的折射率不同；和/或

同一个衍射元件中位于所述光波导片(20)的不同表面的所述子区域之间存在折射率差，所述折射率差大于等于0.05且小于等于1.5。

6.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中位于所述光波导片(20)的同一表面的所述子区域为相邻或不相邻的。

7.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，同一个衍射元件中多个所述子区域在所述光波导片(20)上的投影中的相邻两个所述子区域之间存在重叠区域和/或空白区域。

8.根据权利要求1所述的衍射光学结构，其特征在于，所述波浪状结构或所述锯齿状结构由多个顺次连接的面段组成，多个所述面段中的相邻两个所述面段呈角度设置，

多个所述面段均为直面段；或者

多个所述面段均为曲面段；或者

多个所述面段包括直面段和曲面段的组合。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的衍射光学结构，其特征在于，仅所述转折衍射元件(40)或仅所述耦出衍射元件(50)被分为多个所述子区域，

不同所述子区域的高度和占空比中的至少一项不同；和/或

多个所述子区域中位于所述第一表面(21)和所述第二表面(22)中的一个面上的所述子区域的个数大于位于所述第一表面(21)和所述第二表面(22)中的另一个面上的所述子区域的个数。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的衍射光学结构，其特征在于，所述转折衍射元件(40)和所述耦出衍射元件(50)均被分为多个子区域，所述转折衍射元件(40)和所述耦出衍射元件(50)中的子区域的所述波浪状结构均由多个曲面段组成。