CN218886215U - 一种光波导结构和头戴设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种光波导结构和头戴设备。所述光波导结构包括：光波导和设置在所述光波导上的耦出区和至少两个耦入区；其中每一个所述耦入区内设置有一个耦入光栅，每一个所述耦入光栅用于耦入与其对应的光线，不同的所述耦入光栅具有不同的光栅矢量；所述耦出区内设置有耦出光栅，所述耦出光栅包括至少两个子耦出光栅，至少两个所述子耦出光栅交叉设置；每一个所述子耦出光栅与其中一个耦入光栅对应，以将从所述耦入光栅耦入的光线从对应的子耦出光栅耦出。

Description

一种光波导结构和头戴设备

技术领域

本申请实施例涉及增强现实技术领域，更具体地，本申请实施例涉及一种光波导结构和头戴设备。

背景技术

在AR(Augmented Reality，增强现实)显示中，如AR头戴显示设备通常采用光波导作为核心元件，入射的光线可以在光波导内依据全反射原理进行传输。其中，在光波导的表面设置有衍射光栅，衍射光栅用于将光线耦合进入光波导内部，或者将光线耦出光波导显示成像。

目前在实现全彩大视场的显示效果时，光波导技术必须使用多片波导，通过多片波导的堆叠方式，将不同的视场或不同颜色的画面分散在不同波导中，当视场较大又要保证全彩显示效果时，所需堆叠的波导片数会显著增多，波导的重量和厚度也会增加，影响了佩戴者的体验感。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种光波导结构和头戴设备的新技术方案。

第一方面，本申请提供了一种光波导结构。所述光波导结构包括：光波导和设置在所述光波导上的耦出区和至少两个耦入区；

其中每一个所述耦入区内设置有一个耦入光栅，每一个所述耦入光栅用于耦入与其对应的光线，不同的所述耦入光栅具有不同的光栅矢量；

所述耦出区内设置有耦出光栅，所述耦出光栅包括至少两个子耦出光栅，至少两个所述子耦出光栅交叉设置；

每一个所述子耦出光栅与其中一个耦入光栅对应，以将从所述耦入光栅耦入的光线从对应的子耦出光栅耦出。

可选地，至少两个所述耦入区设置在所述光波导的相同表面上，或者至少两个所述耦入区设置在光波导的不同表面上。

可选地，所述耦入光栅的光栅周期，和与其对应的子耦出光栅的光栅周期相同，且所述耦入光栅的光栅条纹，和与其对应的子耦出光栅的光栅条纹平行。

可选地，至少两个所述子耦出光栅交叉设置以围合形成元胞结构；

所述元胞结构被配置为：对从一个耦入光栅耦入的光线进行多次衍射，以衍射成衍射光束，并使得所述衍射光束从对应的子耦出光栅耦出。

可选地，不同的所述耦入光栅具有相同或者不同的光栅周期。

可选地，所述光波导为单层光波导。

可选地，每一个所述耦入光栅均为一维光栅，所述耦出光栅为二维光栅。

可选地，所述光波导结构的视场角为≥30°。

可选地，所述耦出光栅为浮雕光栅和体光栅中的一种。

第二方面，提供了一种头戴设备。所述头戴设备包括如第一方面所述的光波导结构。

根据本申请的实施例，提供了一种光波导结构。在光波导上形成至少两个耦入光栅，以及在光波导上形成一个耦出光栅，其中一个耦出光栅包括了至少两个子耦出光栅，其中耦入光栅与子耦出光栅对应设置，实现了不同颜色的光线在同一光波导内传输，实现全彩大视场效果，光波导结构应用在增强现实设备时，在兼顾视场和显示效果的同时可以保证轻薄紧凑的形态。

通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。

图1所示为光波导上设置耦入光栅和耦出光栅的结构示意图一。

图2所示为光波导上设置耦入光栅和耦出光栅的结构示意图二。

图3所示为光波导结构的耦入区和耦出区排布图一。

图4所示为光波导上设置耦入光栅和耦出光栅的结构示意图三。

图5所示为光波导结构的耦入区和耦出区排布图二。

附图标记说明：

1、光波导；2、耦入区；3、耦出区；4、元胞结构；21、耦入光栅；211、第一耦入光栅；212、第二耦入光栅；213、第三耦入光栅；31、耦出光栅；311、第一子耦出光栅；312、第二子耦出光栅；313、第三子耦出光栅。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

光波导技术在增强现实显示设备中已得到了广泛应用。增强现实显示设备的发展趋势之一为投射出的光线应尽可能的覆盖人眼的可视视场范围。然而在现有技术中，为了实现增强现实显示设备能够覆盖较大的视场范围，通常采用三层结构的光波导结构，但这会增加光波导结构的厚度尺寸。

基于上述技术问题，本申请实施提供了一种光波导结构。参照图1-图5，所述光波导结构包括：光波导1和设置在所述光波导1上的耦出区3和至少两个耦入区2；

其中每一个所述耦入区2内设置有一个耦入光栅21，每一个所述耦入光栅21用于耦入与其对应的光线，不同的所述耦入光栅21具有的不同光栅矢量；

所述耦出区3内设置有耦出光栅31，所述耦出光栅31包括至少两个子耦出光栅，至少两个所述子耦出光栅交叉设置；

每一个子耦出光栅与其中一个耦入光栅21对应，以将从所述耦入光栅21耦入的光线从对应的子耦出光栅耦出。

根据本申请实施例提供的光波导结构，将光波导结构设计为单层结构，且将光波导结构设置为包括一个耦出区3和至少两个耦入区2，在应用中，光波导结构配合不同颜色光线分别单独耦入光波导1内，且不同颜色的光线经同一耦出区3耦出，可以扩大单层光波导1的视场范围，可以在不增加整个光波导结构厚度方向尺寸的同时，提升光波导结构的视场范围，进而可以提升用户的视觉体验。

需要说明的是，在本申请的实施例中，射入光波导结构的不同颜色的光线可以由不同的光机发出。当然，也可以由同一光机发出之后经分光元件或者滤光元件对光线进行处理，形成不同颜色的光线再射入光波导结构。

本申请的实施例中设计，不同颜色的光线可以分别经光波导结构上不同的耦入区2耦入，在光波导1内传播之后，经同一耦出区3耦出。

具体地，在光波导1上设置有至少两个耦入区2，每一个耦入区2内设置有一个耦入光栅21，多个耦入区2对应地设置有多个耦入光栅21。即外部不同颜色的光线可以从多个耦入光栅21分别射入至光波导1内。即不同的耦入光栅21对应于不同的输入端。光波导结构中包括多个输入端。

在该实施例中，不同耦入光栅21对应了不同的光栅矢量，即不同耦入光栅21对应地光栅条纹的延伸方向不同。参照图1所示，光波导结构包括了第一耦入光栅211和第二耦入光栅212，其中第一耦入光栅211的光栅条纹沿A方向(其中第一耦入光栅211的光栅矢量为与A方向垂直的方向)延伸，第二耦入光栅212的条纹沿B方向(第二耦入光栅212的光栅矢量为与B方向垂直的方向)延伸。由于不同的耦入光栅21对应了不同的光栅矢量，使得不同的耦入光栅21被配置为可以耦入不同颜色的光线。

在该实施例中，光波导结构上设置有一个耦出区3，即从不同的耦入光栅21耦入的光线均从这一个耦出区3射出。其中耦出区3上设置的耦出光栅31是由至少两个子耦出光栅交叉而成的。具体地，至少两个子耦出光栅交叉设置，此时不同子耦出光栅对应的光栅条纹会有部分重叠，即不同子耦出光栅对应的光栅条纹会在交叉点重叠。例如将至少两个子耦出光栅以一确定的夹角交叉设置，并压印在光波导结构的耦出区3内。即不同子耦出光栅在光波导1的同一表面上交叉设置。

在该实施例中，每一个子耦出光栅与其中一个耦出光栅31对应，以将从耦入光栅21耦入的光线从对应的子耦出光栅耦出。具体地，从一个耦出光栅31耦入的光线，在光波导1内传输，最终是需要从与耦出光栅31对应的子耦出光栅出射的。

例如耦出光栅31的数量，是需要与耦出区3内子耦出光栅的数量对应的，即一个耦出光栅31需要分别对应一个子耦出光栅。

例如一个具体的实施例中，参照图4和图5所示，光波导结构上设置有三个耦入区2，三个耦入区2包括第一耦入区、第二耦入区和第三耦入区。第一耦入区内设置第一耦入光栅211，第二耦入区内设置第二耦入光栅212，第三耦入区内设置第三耦入光栅213。其中第一耦入光栅211、第二耦入光栅212和第三耦入光栅213对应的光栅矢量互不相同。

对应的，耦出区3内设置耦出光栅31，耦出光栅31包括第一子耦出光栅311、第二子耦出光栅312和第三子耦出光栅313，其中第一子耦出光栅311和第一耦入光栅211对应，第一耦入光栅211和第一子耦出光栅311构成了第一传输通道，以传输第一部分图像信息；第二耦入光栅212和第二子耦出光栅312构成了第二传输通道，以传输第二部分图像信息；第三耦入光栅213和第三子耦出光栅313对应，以传输第三部分图像信息，三种传输的图像信息传入至人眼共同组成了完整且更丰富的图像。

以及在一个具体的实施例中，在光波导结构上设置N个耦入区2，每一个耦入区2设置一个耦入光栅21，即光波导结构上设置N个耦入光栅21。在光波导结构上设置一个耦出区3，其中耦出区3内设置的耦出光栅31包括了N个子耦出光栅，因此在图2中光波导结构中，形成了N条传输通道，每条通道可以各自承载一定的图像信息进行传输，N条通道叠加形成一个完整且更丰富的图像。

因此在该实施例中，在光波导1上形成至少两个耦入光栅21，以及在光波导1上形成一个耦出光栅31，其中一个耦出光栅31包括了至少两个子耦出光栅，其中耦入光栅21与子耦出光栅对应设置，实现了不同颜色的光线在同一光波导1内传输，实现全彩大视场效果。

在一个实施例中，至少两个耦入区2设置在所述光波导1的相同表面上，或者至少两个耦入区2设置在光波导1的不同表面上。

在一个具体的实施例中，至少两个耦入区2设置在光波导1的同一表面上，即在光波导1的同一表面上设置有至少两个耦入光栅21。在光波导1的同一表面上设置有两个耦入区2，其中一个耦入区2设置有第一耦入光栅211，另外一个耦入区2设置有第二耦入光栅212，第一耦入光栅211和第二耦入光栅212具有不同的光栅矢量方向，即第一耦入光栅211的光栅条纹延伸方向和第二耦入光栅212的光栅延伸方向不同。

例如光波导结构上设置有多个耦入区2，其中多个耦入区2均是设置在光波导1的同一表面上的。当多个耦入区2均设置在光波导1的同一表面上，光波导结构中的耦出区3可以是与多个耦入区2设置在光波导1的同一表面上，或者光波导结构中的耦出区3还可以是与多个耦入区2位于光波导1的不同表面上。另外即使耦出区3是与多个耦入区2位于光波导1的不同表面上，耦出区3中设置的多个子耦出光栅均是与其中一个耦入光栅21存在对应关系，即从耦出光栅31耦入的光线，在光波导1内传输后，均是可以从其中一个子耦出光栅耦出。

在一个具体的实施例中，至少两个耦入区2设置在光波导1的不同表面上，即在光波导1的不同表面上设置有耦入光栅21。例如光波导结构中设置有两个耦入区2，其中一个耦入区2位于光波导1的第一表面，另外一个耦入区2位于光波导1的第二表面，其中第一表面和第二表面可以是相背设置的表面，或者第一表面和第二表面可以是相互垂直设置的表面。其中在一个耦出区3设置第一耦入光栅211，在另外一个耦入区2设置第二耦入光栅212，由于第一耦入光栅211和第二耦入光栅212位于光波导1的不同表面上，第一耦入光栅211的光栅矢量方向和第二耦入光栅212的光栅矢量方向不同。

例如光波导结构上设置有两个耦入区2，其中一个耦入区2设置在光波导1的第一表面上，另外一个耦入区2设置在光波导1的第二表面上。其中光波导结构中耦出区3可以设置在第一表面上，或者设置在第二表面上，或者设置在光波导1的第三表面上，第三表面与第一表面属于不同的表面，以及第三表面和第二表面属于不同的表面。

在一个实施例中，参照图1和图2和图4，所述耦入光栅21的光栅周期，和与其对应的子耦出光栅的光栅周期相同，且所述耦入光栅21的光栅条纹，和与其对应的子耦出光栅的光栅条纹平行。

在该实施例中，对耦入光栅21的光栅周期，和与耦入光栅21对应的子耦出光栅的光栅周期进行限定，以及对耦入光栅21的光栅条纹延伸方向，和与耦入光栅21对应的子耦出光栅的光栅条纹的延伸方向进行限定，使得从耦入光栅21耦入的光线，能够从与耦入光栅21对应的子耦出光栅输出。

具体地，耦入光栅21的光栅周期，和与其对应的子耦出光栅的光栅周期相同，且耦入光栅21的光栅条纹，和与其对应的子耦出光栅的光栅条纹平行，即耦入光栅21对应的光栅矢量方向，和子耦出光栅对应地光栅矢量方向相同，使得从耦入光栅21耦入的光线，能够从与耦入光栅21对应的子耦出光栅输出。

在一个实施例中，参照图1、图2和图4所示，至少两个所述子耦出光栅交叉设置，以围合形成元胞结构4；

所述元胞结构4被配置为：对从一个耦入光栅21耦入的光线进行多次衍射，以衍射成衍射光束，并使得所述衍射光束从对应的子耦出光栅耦出。

在该实施例中，耦出光栅31包括至少两个子耦出光栅，其中至少两个子耦出光栅是交叉在一起，使得至少两个子耦出光栅至少部分重叠在一起。

例如参照图1所示，耦出光栅31包括了两个子耦出光栅，两个子耦出光栅包括第一子耦出光栅311和第二子耦出光栅312，第一子耦出光栅311的光栅条纹沿A方向延伸，第二子耦出光栅312的光栅条纹沿B方向延伸，其中A方向和B方向存在夹角，使得第一子耦出光栅311的光栅条纹和第二子耦出光栅312的光栅条纹交叉并且部分重叠在一起。

当第一子耦出光栅311的光栅条纹和第二子耦出光栅312的光栅条纹交叉并且部分重叠在一起之后，形成了交叉点。例如参照图1所示，交叉点围合形成的图形为四边形结构，其中该四边形结构为元胞结构4。因此在该实施例中，第一子耦出光栅311的光栅条纹和第二子耦出光栅312的光栅条纹交叉围合形成了该元胞结构4。

例如参照图2所示，耦出光栅31包括了三个子耦出光栅，三个子耦出光栅包括第一子耦出光栅311、第二子耦出光栅312和第三子耦出光栅313，第一子耦出光栅311的光栅条纹沿A方向延伸，第二子耦出光栅312的光栅条纹沿B方向延伸，第三子耦出光栅313的光栅条纹沿C方向延伸，其中A方向、B方向和C方向之间相互之间均存在夹角，使得第一子耦出光栅311的光栅条纹、第二子耦出光栅312的光栅条纹和第三子耦出光栅313的光栅条纹交叉并且部分重叠在一起。

当第一子耦出光栅311的光栅条纹、第二子耦出光栅312的光栅条纹和第三子耦出光栅313的光栅条纹交叉并且部分重叠在一起之后，形成了交叉点。例如参照图2所示，交叉点围合形成的图形为三角形，其中该三角形为元胞结构4。因此在该实施例中，第一子耦合光栅的光栅条纹、第二子耦出光栅312的光栅条纹和第三子耦出光栅313的光栅条纹交叉围合形成了该元胞结构4。

因此在该实施例中，至少两个子耦出光栅交叉设置围合形成的元胞结构4可以是三边形、四边形或者多边形结构。

在该实施例中，元胞结构4被配置为：对从一个耦入光栅21耦入的光线进行多次衍射，以衍射成衍射光束，并使得衍射光束从对应的子耦出光栅耦出。其中在元胞结构4对耦入的光线进行多次衍射时，光线被不断的扩展复制，以大视场从与其对应的子耦出光栅耦出。

具体地，参照图1所示，光波导结构上设置有两个耦入区2，在一个耦出区3内设置第一耦入光栅211，在另外一个耦出区3内设置第二耦入光栅212，对应地，在光波导结构上有一个耦出区3，耦出区3内设置有耦出光栅31，其中耦出光栅31包括与第一耦入光栅211对应的第一子耦出光栅311，和与第二耦入光栅212对应的第二子耦出光栅312。

当外部光线从第一耦入光栅211耦入至光波导1内，在光波导1内传输，当光线传输至耦出区3内，一般情况下，从第一耦入光栅211耦入的光线从第一子耦出光栅311耦出；但是由于该申请中，耦出光栅31结构的特殊性(第一子耦出光栅311和第二子耦出光栅312是交叉设置的，第一子耦出光栅311用于耦出第一耦入光栅211耦入的光线，第二子耦出光栅312用于耦出第二耦入光栅212耦入的光线)，当从第一耦出光栅31耦入的光线传输至元胞结构4(是由第一子耦出光栅311和第二子耦出光栅312围合而成的封闭结构)，其中第一子耦出光栅311用于耦出第一耦入光栅211耦入的光线，而第二子耦出光栅312则会改变第一耦入光栅211耦入的光线的传输方向，即衍射成与传播方向垂直的方向，另外由于元胞结构4的封闭性和元胞结构4的阵列排布方式，第二子耦出光栅312会不断的改变第一耦入光栅211耦入的光线，直至使得光线从第一子耦出光栅311耦出。其中在第一耦入光栅211耦入的光线在光波导1内被第二子耦出光栅312不断改变的过程中，相当于光线在不断的被扩展复制，使得最终以大视场从第一子耦出光栅311耦出，即在第一耦入光栅211耦入的光线在光波导1内被第二子耦出光栅312改变一次方向，相当于光线被扩展复制了一次。

因此在该实施中，在元胞结构4中，第二子耦出光栅312对第一耦入光栅211耦入的光线的作用是：通过衍射用于改变光线在光波导1内的方向，使得光线被不断的扩展复制。其中第一子耦出光栅311的作用包括了用于将被扩展复制的光线耦出(以及没有被扩展复制的光线可以直接从第一子耦出光栅311耦出)。

另外在元胞结构4中，第一子耦出光栅311对第二耦入光栅212耦入的光线的作用是：通过衍射用于改变光线在光波导1内的方向，使得光线被不断的扩展复制。其中第二子耦出光栅312的作用包括了用于将被扩展复制的光线耦出(以及用于将没有被扩展复制的光线可以直接从第二子耦出光栅312耦出)。

在另外一个具体的实施例中，参照图2所示，光波导结构上设置有三个耦入区2，在第一个耦出区3内设置第一耦入光栅211，在第二个耦出区3内设置第二耦入光栅212，在第三个耦出区3内设置第三投入光栅，在对应地，在光波导结构上有一个耦出区3，耦出区3内设置有耦出光栅31，其中耦出光栅31包括与第一耦入光栅211对应的第一子耦出光栅311，与第二耦入光栅212对应的第二子耦出光栅312，和与第三耦入光栅213对应的第三子耦出光栅313。

其中在元胞结构4中，第一子耦出光栅311对第二耦入光栅212耦入的光线和第三耦入光栅213耦入的光线的作用是：通过衍射用于改变光线在光波导1内的方向，使得光线被不断的扩展复制，使得光线可以从与其对应的子耦出光栅耦出。

以及在元胞结构4中，第二子耦出光栅312对第一耦入光栅211耦入的光线和第三耦入光栅213耦入的光线的作用是：通过衍射用于改变光线在光波导1内的方向，使得光线被不断的扩展复制，使得光线可以从与其对应的子耦出光栅耦出。

以及在元胞结构4中，第三子耦出光栅313对第二耦入光栅212耦入的光线和第一耦入光栅211耦入的光线的作用是：通过衍射用于改变光线在光波导1内的方向，使得光线被不断的扩展复制，使得光线可以从与其对应的子耦出光栅耦出。

在一个实施例中，不同的所述耦入光栅21具有相同或者不同的光栅周期。

例如参照图1所示，第一耦入光栅211的光栅周期和第二耦入光栅212的光栅周期不同，参照图2所示，第一耦入光栅211的光栅周期和第二耦入光栅212的光栅周期相同。

需要说明的是，无论耦入光栅21的光栅周期是相同的还是不同的，只要确保与耦入光栅21对应的子耦出光栅的光栅矢量方向，和耦入光栅21的光栅矢量方向是一致的即可。

在一个可选的实施例中，光波导结构中设置有至少两个耦入区2，每一个耦入区2内设置有耦入光栅21，可以根据相应的要求对耦入光栅21做优化处理，提升耦入效率。由于耦出区3中所包括的子耦出光栅是与耦入光栅21对应的，即对子耦出光栅也做优化处理。当对子耦出光栅做优化处理时，由于耦出光栅31中至少两个子耦出光栅交叉设置围合形成了元胞结构4，即也是对耦出光栅31中的元胞结构4做优化处理，提升光波导1的显示效果。

在一个实施例中，所述光波导1为单层光波导1。

在该实施例中，光波导1为单层光波导1，即在单层光波导1基础上，设置至少两个耦入区2和一个耦出区3，其中耦出区3内设置的耦入光栅21用以使不同颜色的光线可以分别进入光波导1内部进行不同的传播，再由同一耦出区3射出光波导1外。但是在该实施例中，虽然设置了一个耦出区3，但是耦出区3内设置的耦出光栅31包括了与耦入光栅21一一对应的多个子耦出光栅，从其中一个耦入光栅21耦入的光线，选择性的选择和与耦入光栅21对应的子耦出光栅耦出。

在本申请的实施例中，仅采用了一层光波导结构，实现全彩大视场显示。因此，光波导结构在轻薄的同时扩大了视场范围。也即，使得光波导结构可以兼具轻薄和大视场。

在一个实施例中，参照图1、图2和图4，每一个所述耦入光栅21均为一维光栅，所述耦出光栅31为二维光栅。

在该实施例中，耦入光栅21均为一维光栅，简化了耦入光栅21的结构，并且具有较高的光线耦合效率，能够将更多的光线耦合进入光波导1内部。例如每一个耦入光栅21均为一维光栅，并且不同的耦入光栅21具有不同方向的光栅矢量，以满足不同颜色的光线分别从对应的耦入光栅21耦入。

在该实施例中，耦出光栅31为二维光栅，具体地，耦出光栅31包括了至少两个子耦出光栅，每一个子耦出光栅交叉设置，其中每一个子耦出光栅是一维光栅，将多个一维光栅交叉在一起形成的耦出光栅31为二维光栅。例如参照图1所示，耦出光栅31包括了两个子耦出光栅，每一个子耦出光栅均为一维光栅，两个子耦出光栅交叉设置形成的耦出光栅31为二维光栅。例如参照图2所示，耦出光栅31包括了三个子耦出光栅，每一个子耦出光栅均为一维光栅，三个子耦出光栅的光栅矢量方向均不相同，三个子耦出光栅交叉设置形成的耦出光栅31为二维光栅。

在一个实施例中，所述光波导结构的视场角为≥30°。

在该实施例中，可以有效扩大单层波导的视场范围，达到轻薄且较大视场的效果。

在一个具体的实施例中，光波导结构包括了三个偶入区，这三个偶入区可以分别传输蓝光视场部分，绿光视场部分，红光视场部分。对于单通道的红绿蓝三色光栅，由于只有一条传输通道，其能支持的较合适的视场为20～30°(例如诶一个光波导1上设置一个耦入区2和一个耦出区3，并且只能够传输一种光线)；而在本申请中，三个耦入区2分别设置一个耦入光栅21，因此包括了三个耦入光栅21，其中三个耦入光栅21分别和其一一对应的子耦出光栅形成了三个光线传输通道，以分别传输三种颜色不同的光线，因此三通道的红绿蓝三色光栅可以分别在最合适或接近最合适的状态传输更多视场，其能支持在单片传输30°以上视场。

在一个实施例中，所述耦出光栅31为浮雕光栅和体光栅中的一种。

在该实施例中，耦出光栅31可以是各种类型的光栅，例如浮雕光栅、体光栅等。以浮雕光栅为例，其元胞结构4中的形状、高度、大小可以做一定的优化，使衍射效率在各级次的分布可以满足最佳的输出效果；

第二方面，提供了一种头戴设备。所述头戴设备包括如第一方面所述的光波导结构。

在本申请的一些示例中，所述头戴设备可以为增强现实智能眼镜等。本申请实施例的头戴设备具体实施方式可以参照上述光波导结构各实施例，在此不再赘述。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种光波导结构，其特征在于，所述光波导结构包括：光波导(1)和设置在所述光波导(1)上的耦出区(3)和至少两个耦入区(2)；

其中每一个所述耦入区(2)内设置有一个耦入光栅(21)，每一个所述耦入光栅(21)用于耦入与其对应的光线，不同的所述耦入光栅(21)具有不同的光栅矢量；

所述耦出区(3)内设置有耦出光栅(31)，所述耦出光栅(31)包括至少两个子耦出光栅，至少两个所述子耦出光栅交叉设置；

每一个所述子耦出光栅与其中一个耦入光栅(21)对应，以将从所述耦入光栅(21)耦入的光线从对应的子耦出光栅耦出。

2.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，至少两个所述耦入区(2)设置在所述光波导(1)的相同表面上，或者至少两个所述耦入区(2)设置在光波导(1)的不同表面上。

3.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅(21)的光栅周期，和与其对应的子耦出光栅的光栅周期相同，且所述耦入光栅(21)的光栅条纹，和与其对应的子耦出光栅的光栅条纹平行。

4.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，至少两个所述子耦出光栅交叉设置以围合形成元胞结构(4)；

所述元胞结构(4)被配置为：对从一个耦入光栅(21)耦入的光线进行多次衍射，以衍射成衍射光束，并使得所述衍射光束从对应的子耦出光栅耦出。

5.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，不同的所述耦入光栅(21)具有相同或者不同的光栅周期。

6.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导(1)为单层光波导。

7.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，每一个所述耦入光栅(21)均为一维光栅，所述耦出光栅(31)为二维光栅。

8.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导结构的视场角为≥30°。

9.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述耦出光栅(31)为浮雕光栅和体光栅中的一种。

10.一种头戴设备，其特征在于，所述头戴设备包括如权利要求1-9中任一项所述的光波导结构。

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