CN218886210U - 一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车，包括至少两块光波导；至少两块光波导依次沿第一方向互相平行设置；各光波导包括波导基底、以及设置在波导基底上的耦入区域和耦出区域；其中，各耦入区域在第一方向上的投影重叠，各耦出区域在第一方向上的投影相接，第一方向为波导基底表面的法线所在的方向。本实用新型通过至少两块光波导层叠组合设置得到一维光波导，使得每个波导的耦入衍射效率要求降低，从而能够在最高衍射效率较低的情况下，不仅可提高光线能量利用率，且还可以通过两组一维波导的组合实现二维光波导，扩展耦出区域的面积，实现更大面积的AR‑HUD显示。

Description

一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车

技术领域

本实用新型实施例涉及光学技术领域，特别涉及一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车。

背景技术

增强现实-抬头显示器(Augmented Reality-Head Up Display，AR-HUD)是一种可应用于汽车的一种抬头显示系统，可根据需要将仪表盘、导航信息等图像内容通过挡风玻璃反射后投向驾驶者，驾驶者可看到位于远处的与现实环境融合的显示信息。如图1所示是基于光波导的AR-HUD显示系统，图像光线经二维扩瞳光波导100扩束后传播到挡风玻璃200，再经挡风玻璃200反射进入人眼，该方法可大大减小AR-HUD显示系统的体积，但要求二维扩瞳光波导的幅面达到15cm×40cm以上。

实现二维扩瞳波导的方法有基于几何光波导(阵列光波导)、基于浮雕光栅波导和基于体全息光栅的方法，但受限于加工工艺和成本，基于几何光波导、基于浮雕光栅波导目前及未来相当长一段时间都很难实现很大的幅面以用于AR-HUD显示。体全息光波导通过激光曝光进行制作，具有实现大幅面二维扩瞳波导的潜在优势。

通常，请参阅图2，传统的二维扩瞳体全息光波导包括耦入光栅110、转折光栅120和耦出光栅130，耦入光栅110耦入光线后、通过转折光栅120和耦出光栅130对光线进行二维扩瞳。然而，一方面，该二维扩瞳体全息光波导中的耦入光栅会透射部分图像光线，而无法使该透射光耦入至波导基底内，造成能量损耗，另一方面，转折光栅制作时由两个不共面的激光干涉形成体全息光栅，存在偏振分量的背景干扰，导致后续应用时，图像光线能量利用率低，另外，耦入光栅，转折光栅和耦出光栅的干涉曝光系统也不相同，整个制作工艺难度增加。另一种二维扩瞳体全息光波导是采用两个一维扩瞳光波导实现二维扩瞳，然而，这种方式虽降低了制作工艺难度，但能量利用率也较低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车，能提高一维光波导的能量利用率，并实现大幅面的二维扩瞳体全息光波导，用于AR-HUD显示。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式采用的一个技术方案是：提供一种一维光波导，该一维光波导包括至少两块光波导；所述至少两块光波导依次沿第一方向互相平行设置；各所述光波导包括波导基底、以及设置在所述波导基底上的耦入区域和耦出区域；其中，各所述耦入区域在所述第一方向上的投影重叠，各所述耦出区域在所述第一方向上的投影相接，所述第一方向为所述波导基底表面的法线所在的方向。

在一些实施例中，各所述耦入区域包括第一耦入光栅，各所述耦出区域包括耦出光栅；所述第一耦入光栅和所述耦出光栅均为体全息光栅。

在一些实施例中，所述耦入区域还包括第二耦入光栅；所述第一耦入光栅设于所述波导基底的第一面，所述第二耦入光栅设于所述波导基底的第二面。

在一些实施例中，所述耦入区域还包括第三耦入光栅；所述第三耦入光栅设于所述波导基底内，且所述第三耦入光栅设于所述第一耦入光栅与所述第二耦入光栅之间。

在一些实施例中，各所述耦出区域的形状相同、面积相等。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种二维光波导，包括第一一维波导和第二一维波导；所述第二一维波导的耦入端叠设于所述第一一维波导的耦出端；其中，所述第一一维波导为第一方面任意一项所述的一维光波导，和/或，所述第二一维波导为第一方面任意一项所述的一维光波导；当所述第一一维波导为所述一维光波导时，所述第一一维波导的耦入端为所述一维光波导的各耦入区域的组合，所述第一一维波导的耦出端为所述一维光波导的各耦出区域的组合；当所述第二一维波导为所述一维光波导时，所述第二一维波导的耦入端为所述一维光波导的各耦入区域的组合，所述第二一维波导的耦出端为所述一维光波导的各耦出区域的组合。

在一些实施例中，所述第二一维波导为所述一维光波导，所述第一一维波导为一维阵列光波导；或者，所述第一一维波导为所述一维光波导，所述第二一维波导为一维阵列光波导。

在一些实施例中，所述第一一维波导的耦出端的出光区域与所述第二一维波导的耦入端完全重叠。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种显示设备，包括：投影光机、以及如第二方面任意一项所述的二维光波导；所述投影光机设于所述第一一维波导的耦入端。

第四方面，本实用新型实施例还提供一种汽车，包括挡风玻璃、以及第三方面所述的显示设备，所述显示设备为抬头显示器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种一维光波导、二维光波导、显示设备和汽车，一维光波导包括至少两块光波导；至少两块光波导依次沿第一方向互相平行设置；各光波导包括波导基底、以及设置在波导基底上的耦入区域和耦出区域；其中，各耦入区域在第一方向上的投影重叠，各耦出区域在第一方向上的投影相接，第一方向为波导基底表面的法线所在的方向。通过至少两块光波导层叠组合设置得到一维光波导，使得每个波导的耦入衍射效率要求降低，从而能够在最高衍射效率较低的情况下，提高耦入光线的利用率，且还可以通过两组一维波导的组合实现二维光波导，扩展耦出区域的面积，实现更大面积的AR-HUD显示。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术中提供的一种抬头显示器的结构示意图；

图2是现有技术中提供的一种二维扩瞳体全息光波导的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种一维光波导的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种光波导的耦出能量、传播的能量与衍射效率分别随耦出光栅长度变化的曲线；

图5是本实用新型实施例提供的一种光波导的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种光波导的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种二维光波导的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种二维光波导的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的再一种二维光波导的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种第二一维波导的结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的一种第二一维波导在第一方向上的部分投影示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

第一方面，本实用新型实施例提供一维光波导，该一维光波导包括至少两块光波导；至少两块光波导依次沿第一方向互相平行设置；各光波导包括波导基底、以及设置在波导基底上的耦入区域和耦出区域；其中，各耦入区域在第一方向上的投影重叠，各耦出区域在第一方向上的投影相接，第一方向为波导基底表面的法线所在的方向。

其中，光波导的数量可以是两块或两块以上，各光波导依次沿第一方向互相平行设置，第一方向指的是光波导的法线方向。每个光波导的耦入区域在第一方向上的投影重叠，也即不同光波导上的耦入光栅层叠设置，使得沿入射光传播方向的前一个耦入区域的透射光能经后一个耦入光栅进入对应的光波导中。每个光波导的耦出区域在第一方向上的投影相接可以是恰好连接、也可以是存在重叠区域，这样，能保证最终耦出的画面的连续性。

具体的，请结合参阅图3，至少两块光波导包括光波导1和光波导2时，在该一维光波导中，图像光线沿第一方向X投射至光波导1的耦入区域1A，图像光线也可以沿第一方向X的反方向投射至光波导2的耦入区域2A，部分图像光线经耦入区域1A耦入至波导基底1C内，并在波导基底1C内全反射传播至耦出区域1B，经耦出区域1B耦出至人眼，另一部分图像光线经光波导1的耦入区域1A透射至光波导2的耦入区域2A，同样的，该另一部分图像光线中的部分图像光线经过耦入区域2A透射，该另一部分图像光线中的另一部分图像光线将经耦入区域2A耦入至波导基底2C内，并在波导基底2C内发生全反射传播至耦出区域2B，最后经耦出区域2B耦出至人眼。

在上述实施例中，将至少两块光波导进行组合，在各耦入区域和各耦出区域设置了光栅的情况下，沿第一方向X，后一光波导的耦入区域能够耦入经前一光波导的耦入区域透射的光线，通过调整平衡各耦入区域的衍射效率控制每块光波导的入光能量，而耦入区域的衍射效率不需要达到最高，相比于仅采用一块光波导耦入入射光的方式，降低了每个光波导的耦入衍射效率，从而能够在衍射效率具有局限性的情况下，提高一维光波导的整体能量利用效率。并且各光波导的耦出区域的投影可拼接，从而扩展整体的耦出区域的面积，同时，若靠近耦入区域的耦出区域与远离耦入区域的耦出区域的出光衍射效率分布相同，还能实现两个耦出区域的视场均匀性。

在其中一些实施例中，当至少两块光波导包括光波导1和光波导2时，在各耦入区域和各耦出区域设置了光栅的情况下，光波导1的耦入区域1A的衍射效率Df1和光波导2的耦入区域2A的衍射效率Df2具有以下关系：Df2＝Df1/(1-Df1)。可以理解的是，光波导2的衍射效率和光波导1的第一耦入区域1A的透射效率有关，在一个实施例中，耦入区域1A的衍射效率不超过50％。在另一个实施例中考虑到实际应用中的能量损耗，耦入区域1A的衍射效率可在35％左右。由于目前体全息光栅的衍射效率具有局限性，例如体全息材料光栅(如银盐材料)的衍射效率只能做到40％左右，无法实现更高的衍射效率。而本实施例通过至少两块光波导进行组合，能降低每个光波导的耦入衍射效率，从而能够在现有衍射光栅的基础上，提高能量利用率。实际应用中，至少两块光波导中，各光波导的耦入区域的衍射效率只要保证能耦入各光波导耦入图像光线的总能量的N分之一即可，其中，N为光波导的块数。

在其中一些实施例中，对于每一个耦出区域，其在第N次发生全反射传播时的衍射效率Df(N)的计算公式如下：

Df(N)＝e/[E-E*Df(N-1)-N0]；

e＝(E-N0*n)/n；

其中，E为耦出区域对应接收的图像光线的总能量，n为图像光线在耦出区域内发生全反射的次数，N0为图像光线每次发生全反射时由于波导基底本身的吸收散射导致的能量损耗，e为耦出区域耦出一次图像光线的能量，N为全反射的总次数。如图4所示，图4是N0设置为0时的能量传播情况曲线，当图像光线在光波导中的全反射角度Ang为55°、波导基底的厚度d为4mm时，图像光线的传播能量随耦出区域的长度增加而减少，而通过上述计算，可让耦出区域的衍射效率分布随耦出区域在光线传播方向上的长度增加，从而能保证图像光线耦出能量的一致性，提高图像的亮度均匀性。

在其中一些实施例中，各耦出区域的形状相同、面积相等，这样，在制作各耦出区域时，可采用同一干涉曝光光路，从而降低制作难度。

具体的，若各光波导中使用的波导基底是光滑的平面，沿第一方向X，光线从上一光波导的耦入区域经波导基底到下一光波导的耦出区域，假设光线在波导基底内部全反射时没有溢出杂散光，这样，各耦出区域可设置成一样的面积，即在全反射方向上的长度相同，从而使各耦出区域的光栅衍射效率分布的控制是完全相同的，从而方便加工。而当各耦出区域面积不相等时，只需要通过控制各耦出区域的衍射效率分布使得耦出画面的亮度一致即可。

在其中一些实施例中，各耦入区域包括第一耦入光栅，各耦出区域包括耦出光栅。第一耦入光栅和耦出光栅均为体全息光栅。各耦入区域可设于对应的波导基底的第一面或第二面，各耦出区域可设于对应的波导基底的第一面或第二面，第一耦入光栅和耦出光栅贴设于波导基底上，其中，第一耦入光栅和耦出光栅在贴设时，可在波导基底的同一表面、或不同表面上。在该一维体全息光波导中，各光波导中的耦入区域、耦出区域可采用同一制作光路干涉曝光进行制作，只需要改变曝光量即可制得所需光栅，降低了制作难度。体全息光栅可采用反射式体全息光栅或透射式体全息光栅。由于透射体全息光栅衍射效率分布和感光材料厚度很敏感，且衍射效率曲线可能存在多个衍射峰有导致颜色串扰的可能性，实际应用中，可采用反射式体全息光栅，能够保证视场角大和小的光谱带宽。

在其中一些实施例中，第一耦入光栅和耦出光栅可为单层感全彩体全息光栅，或由三层分别感红光、绿光、蓝光的体全息光栅贴合形成的光栅，从而实现全彩显示。另外，由于体全息的波长选择性，当采用三层体全息光栅实现全彩显示时，不同波长的光线相互之间不串扰，从而可实现全彩显示。

在其中一些实施例中，所述耦入区域还包括第二耦入光栅；第一耦入光栅设于波导基底的第一面，第二耦入光栅设于波导基底的第二面。

具体的，请参阅图5，其中，图5中的波导基底C是图3的实施例中的波导基底1C和/或波导基底2C。在每个波导基底C上的耦入区域包括第一耦入光栅A1和第二耦入光栅A2。第一耦入光栅A1贴设于波导基底C的第一面，第二耦入光栅A2贴设于波导基底C上与第一面相对的第二面。其中，第一耦入光栅A1和第二耦入光栅A2可以是体全息光栅，也可以是浮雕光栅，第一耦入光栅A1用于使光耦入波导基底C，第二耦入光栅A2用于使经波导基底C透射的光反射回波导基底C。在该光波导上，以反射式体全息光栅进行说明本实施例的光路情况。第一耦入光栅A1和第二耦入光栅A2均是反射式体全息光栅，实际应用时，第一耦入光栅A1和第二耦入光栅A2也可以是不相同的两种光栅。图像光线垂直入射至第一耦入光栅A1并在第一耦入光栅A1内发生第一次衍射，其衍射光经过第一耦入光栅A1的第二面并全反射进入波导基底C、并在波导基底C中全反射传播，图像光线经第一耦入光栅A1的透射光在第二耦入光栅A2内发生第二次衍射，第二次衍射光直接进入波导基底C内、并在波导基底C中全反射传播，最后两束衍射光都在耦出区域B耦出，且具有一定的步长差。其中，第一耦入光栅A1的第一面为靠近波导基底C的表面，第二耦入光栅A2的第一面为远离波导基底C的表面。通过在波导基底的第一面设置第一耦入光栅A1并在与第一面相对的第二面设置第二耦入光栅A2，可提高耦出区域的光路密集程度，即提高图像的亮度，也即提高光能利用率。

在其中一些实施例中，所述耦入区域还包括第三耦入光栅；所述第三耦入光栅设于所述波导基底内，且所述第三耦入光栅设于所述第一耦入光栅与所述第二耦入光栅之间。

具体的，请参阅图6，其中，图6中的波导基底C是图3的实施例中的波导基底1C和/或波导基底2C。波导基底C的耦入区域还包括一个第三耦入光栅A3，波导基底C包括第一波导基底C1和第二波导基底C2，第一耦入光栅A1贴设于第一波导基底C1的第一面，第三耦入光栅A3的第一面贴设于第一波导基底C1的第二面，第三耦出光栅A3的第二面贴设于第二波导基底C2的第一面，第二耦入光栅A2贴设于第二波导基底C2的第二面。实际应用中，第三耦入光栅的数量可根据实际需要进行设置，在此不做限定。通过在第一耦入光栅与第二耦入光栅之间设置至少一个第三耦入光栅，可让经过第一耦入光栅、第二耦入光栅和第三耦入光栅后衍射的光线具有一定的步长差，从而进一步提高耦出区域的光线的密集程度，即进一步提高图像的亮度，也即进一步提高光能利用率。第三耦入光栅的个数可根据实际需要进行设置，在此不需拘泥于本实施例中的限定。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种二维光波导，请参阅图7，该二维光波导300包括第一一维波导11和第二一维波导12。第二一维波导12的耦入端121叠设于第一一维波导11的耦出端112。其中，第一一维波导11为第一方面任意一项实施例所述的一维光波导，和/或，第二一维波导12为第一方面任意一项实施例所述的一维光波导。

其中，当第一一维波导为所述的一维光波导时，第一一维波导的耦入端为一维光波导的各耦入区域的组合，第一一维波导的耦出端为一维光波导的各耦出区域的组合；当第二一维波导为所述的一维光波导时，第二一维波导的耦入端为一维光波导的各耦入区域的组合，第二一维波导的耦出端为一维光波导的各耦出区域的组合。在本实施例中，一维光波导具有如第一方面任意一项所述的一维光波导相同的结构与功能，在此不再赘述。

具体的，耦入端为一维光波导的各耦入区域的组合时，各耦入区域沿第一方向在第一方向上的投影重叠，第一一维光波导的耦入端由各耦出区域组成，是第一一维光波导的整体入光区域，也即各耦入区域重叠的并集区域。第二一维光波导的耦入端同样是由各耦入区域组成，是第二一维光波导的整体入光区域，也即各耦入区域重叠的并集区域。耦出端为一维波导的各耦出区域的组合时，各耦出区域在第一方向上的投影相接。第一一维光波导的耦出端由各耦出区域组成，是第一一维光波导的整体出光区域，也即各耦出区域重叠的并集区域。第二一维光波导的耦出端同样是由各耦出区域组成，是第二一维光波导的整体出光区域，也即各耦出区域重叠的并集区域。

在该二维光波导300中，图像光线经第一一维波导11的耦入端111耦入、并经第一一维波导11的耦出端112耦出，实现一维扩瞳，且耦出光再经第二一维波导12的耦入端121耦入、并经第二一维波导12的耦出端122耦出，从而实现二维扩瞳，该二维光波导中，避免使用转折光栅，相比于图2所示的二维扩瞳光波导，本实施例中的二维光波导能量利用率较高。且在该二维光波导中，第一一维光波导和/或第二一维光波导为上述实施例中任意一个一维光波导，例如，第一一维波导为上述的一维波导时，图像光线经一维波导的耦入区域1A和耦入区域2A耦入，并分别传播到耦出区域1B和耦出区域2B后耦出至第二一维波导12的耦入端121，再经过第二一维波导12进行二维扩瞳，可见，可通过设置第二一维波导12来增加耦出区域的长度，从而可增加二维光波导的耦出区域的幅面尺寸，后续根据需要对第二一维波导12的衍射效率进行计算和设计，从而保证在尺寸增加的同时、也可以保证图像亮度均匀。

上述实施例的二维光波导中，将第二一维波导12的耦入端121叠设于第一一维波导11的耦出端112，这样的叠设结构充当了二维光波导的转折光栅，从而在制备二维光波导的过程中，无需制作转折光栅，降低了二维扩瞳光波导制造的工艺难度。同时，第二一维波导12和/或第一一维波导11采用了前述实施例所述的一维光波导，可以提高二维光波导的光线能量利用率。

在一个实施例中，第一一维波导和第二一维波导均为一维扩瞳体全息光波导，一维扩瞳体全息光波导可在同一干涉曝光光路中进行制作，降低了制造的工艺难度。

在其中一些实施例中，第二一维波导为一维光波导，第一一维波导为一维阵列光波导；或者，第一一维波导为一维光波导，第二一维波导为一维阵列光波导。

具体的，请参阅图8，第二一维波导12为一维光波导，第一一维波导11为一维阵列光波导。其中，第一一维波导11包括耦入棱镜13、透过反射阵列14和波导基底15，在该二维光波导中，图像光线经耦入棱镜13耦入至波导基底15内、并全反射传播至透过反射阵列14，部分光被透过反射阵列14的透过反射膜反射耦出，而部分光经透过反射膜继续传播至后续部分的透过反射膜，最后耦出光垂直入射至第二一维波导12的耦入端，并在第二一维波导12的波导基底内全反射传播至第二一维波导12的耦出端扩瞳耦出，从而实现二维扩瞳。相比于第一一维波导11设置体全息光波导、可能存在能量损耗的方式，本实施例中采用一维阵列光波导作为第一一维波导11，降低能量损耗，可提高能量利用率。另外，第一一维扩瞳波导为阵列光波导时，其光波导幅面大小的要求低，在现有的工艺条件下可加工制作且成本较低。实际应用中，也可以将第一一维波导设为一维光波导、第二一维波导设为一维阵列光波导，相比于第二一维波导设为一维体全息光波导的方式，同样可降低能量损耗，提高能量利用率。

在其中一些实施例中，如图11所示，第一一维波导11的耦出端112的出光区域与第二一维波导12的耦入端121完全重叠。其中，第一一维波导11的耦出端112的出光区域为经耦出端112耦出的光线所在的位置区域，具体地，光线经第一一维波导11的耦入端111耦入后，是呈发散的形式传播至第一一维波导11的耦出端112，同样，耦入第二一维波导12的光线也是呈发散的形式传播至耦出端122，耦出端122的出光区域也是梯形(虚线区域)，那么，入射光经第一一维波导11的耦出端112耦出后，经耦出端112耦出的光线所在的位置区域呈现梯形，第一一维波导11的耦出端112需覆盖该梯形以使所有光线能够经耦出端112从第一一维波导11耦出。第一一维波导11的耦出端112的形状可以是矩形，可以是梯形，也可以是任意形状，只要耦出端112的区域包括出光区域即可。对于第二一维波导12的耦入端121，若耦入端121的形状与第一一维波导11的耦出端112的形状不一致，或者第二一维波导12耦入端121的面积大于第一一维波导11的耦出端112耦出的光线所在的位置区域的面积时，部分耦入至第二一维波导12的耦入端121的光线可能会从耦入端121中与第一一维波导11的出光区域的非接触部分耦出，导致光线溢出。因此，将第二一维波导12的耦入端121设置成与第一一维波导11的耦出端112的出光区域完全重叠，即设置成梯形，能减少光线经第二一维波导12的耦入端121耦出的可能，从而能减少耦入端121本身导致的光线溢出。在一个实施例中，第一一维波导11的耦出端112的形状和第二一维波导12的耦入端122的形状为梯形，可减小第一一维波导11和第二一维波导12使用的光栅的面积，从而节省光栅制备的材料。

通过上述设置，可保证第二一维波导12的耦入端121能尽可能地接收经第一一维波导11耦出的光线，从而提高能量利用率，减少光线损耗。

在其中一些实施例中，当第一一维波导为所述一维光波导时，第二一维波导可以为一维体全息光波导，当第二一维波导为所述一维光波导时，第一一维波导可以为一维体全息光波导。具体的，请参阅图9和图10，第二一维波导12为一维体全息光波导，第二一维波导12包括耦入端121、耦出端122和波导基底123，耦入端121和耦出端122设于波导基底123上，其中，耦入端121上设有耦入体全息光栅，耦出端122上设有耦出体全息光栅，通过设置将第二一维波导12设置为一维体全息光波导，可与光波导使用同一制作光路，从而降低制作难度。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种显示设备，包括：投影光机、以及如第二方面任意一项实施例所述的二维光波导；所述投影光机设于所述第一一维波导的耦入端。

其中，显示设备可以是抬头显示器、也可以是近眼显示设备。投影光机包括显示芯片，该显示芯片可以是数字微镜器件(Digtial Micromirror Devices,DMD)、硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)等,其可用于生成带有图像信息的图像光线。具体的，当显示芯片为反射式显示芯片时，如LCoS或DMD时，投影光机还包括光源，该光源用于为反射式显示芯片提供照明光，以使所述反射式显示芯片接收照明光后生成图像光线。在实际应用中，投影光机的具体设置可根据实际需要进行设置，在此不做限定。另外，在本实施例中，二维光波导具有如第二方面任意一项所述的二维光波导相同的结构与功能，在此不再赘述。

第四方面，本实用新型实施例还提供一种汽车，包括挡风玻璃、以及第三方面所述的显示设备，所述显示设备为抬头显示器。其中，在本实施例中，抬头显示器具有如第三方面所述的抬头显示器相同的结构与功能，在此不再赘述。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种一维光波导，其特征在于，包括至少两块光波导；

所述至少两块光波导依次沿第一方向互相平行设置；

各所述光波导包括波导基底、以及设置在所述波导基底上的耦入区域和耦出区域；

其中，各所述耦入区域在所述第一方向上的投影重叠，各所述耦出区域在所述第一方向上的投影相接，所述第一方向为所述波导基底表面的法线所在的方向。

2.根据权利要求1所述的一维光波导，其特征在于，各所述耦入区域包括第一耦入光栅，各所述耦出区域包括耦出光栅；

所述第一耦入光栅和所述耦出光栅均为体全息光栅。

3.根据权利要求2所述的一维光波导，其特征在于，所述耦入区域还包括第二耦入光栅；

所述第一耦入光栅设于所述波导基底的第一面，所述第二耦入光栅设于所述波导基底的第二面。

4.根据权利要求3所述的一维光波导，其特征在于，所述耦入区域还包括第三耦入光栅；

所述第三耦入光栅设于所述波导基底内，且所述第三耦入光栅设于所述第一耦入光栅与所述第二耦入光栅之间。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一维光波导，其特征在于，各所述耦出区域的形状相同、面积相等。

6.一种二维光波导，其特征在于，包括第一一维波导和第二一维波导；

所述第二一维波导的耦入端叠设于所述第一一维波导的耦出端；

其中，所述第一一维波导为权利要求1-5任意一项所述的一维光波导，和/或，所述第二一维波导为权利要求1-5任意一项所述的一维光波导；

当所述第一一维波导为所述一维光波导时，所述第一一维波导的耦入端为所述一维光波导的各耦入区域的组合，所述第一一维波导的耦出端为所述一维光波导的各耦出区域的组合；

当所述第二一维波导为所述一维光波导时，所述第二一维波导的耦入端为所述一维光波导的各耦入区域的组合，所述第二一维波导的耦出端为所述一维光波导的各耦出区域的组合。

7.根据权利要求6所述的二维光波导，其特征在于，所述第二一维波导为所述一维光波导，所述第一一维波导为一维阵列光波导；

或者，所述第一一维波导为所述一维光波导，所述第二一维波导为一维阵列光波导。

8.根据权利要求6所述的二维光波导，其特征在于，

所述第一一维波导的耦出端的出光区域与所述第二一维波导的耦入端完全重叠。

9.一种显示设备，其特征在于，包括：投影光机、以及如权利要求6-8任意一项所述的二维光波导；

所述投影光机设于所述第一一维波导的耦入端。

10.一种汽车，其特征在于，包括挡风玻璃、以及如权利要求9所述的显示设备，所述显示设备为抬头显示器。

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