CN220357269U - 一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及光学元件设计技术领域，公开了一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备，该光波导在出光方向上具有第一耦入区域、第二耦入区域、第一转折区域、第二转折区域和耦出区域，第一耦入区域和第二耦入区域构成光波导的入光面，第一转折区域和第二转折区域设置在入光面的两侧，本申请通过在光波导上设置两个耦入区域和两个转折区域来耦入并传输光线且通过一个耦出区域耦出光线，以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域、所述第二耦入区域耦入后以不同的步长传输，该光波导能够将激光束扫描光机输出的光线扩瞳后输出为视场连续的图像。

Description

一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备

技术领域

本实用新型实施例涉及光学元件设计技术领域，特别涉及一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备。

背景技术

当前市面上实现近眼显示设备中光线传输的主流的方案包括自由空间光学、自由曲面光学、光波导等，光波导方案主要包括几何阵列光波导和衍射光波导两大类。其中，衍射光波导因具有视场角大、体积小、质量轻薄的优点而得到广泛应用，且当前衍射光波导可通过设置转折光栅和耦出光栅进行二维扩瞳，以使得采用小体积光机也能够实现大视场输出。

目前，应用到近眼显示设备的微投光机有硅基液晶(Liquid Crystal onSilicon，LCoS)、数字光处理(Digital Light Processing，DLP)、微发光二极管显示器(Micro Light Emitting Diode Display，Micro-LED)和激光束扫描(Laser BeamScanning，LBS)光机等方案。其中，LBS光机由于具有体积小、亮度高、功耗低、色域大、像素响应速度快等特点，被认为更具潜力。LBS光机主要由激光和光学器件、以及微光机电镜组成。RGB三色激光从激光模组发出后，经由光学元件做准直和合光后抵达微光机电镜反射之后，耦合到波导中进行传输。

目前，为进一步扩大光波导的视场角，通常需要光波导具有更高的折射率，以满足大视场的需求。但是，由于LBS输出的光斑较小，在具备高折射率的光波导的全反射传输下，由光机出射的光束通过耦入光栅进入光波导中时，光束因不同光线的入射角不同，耦入到光波导内将以不同步长传输，其中，有些光线的步长过长，且光斑较小导致该光线携带的图像源从耦出光栅耦出成像后，超出了人眼瞳孔范围，被人眼捕获到的图像是不连续的。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种大视场角下能确保视场连续的基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种基于激光束扫描光机的光波导，在所述光波导的出光方向上，所述光波导具有第一耦入区域、第二耦入区域、第一转折区域、第二转折区域和耦出区域，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域对称设置，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域构成所述光波导的入光面，所述第一转折区域和所述第二转折区域对称设置且与对称设置的所述第一耦入区域和所述第二耦入区域共用对称轴，所述第一转折区域和所述第二转折区域设置在所述入光面的两侧，通过所述第一耦入区域耦入的光线在所述光波导内传输时通过所述第一转折区域转折、并通过所述耦出区域耦出；通过所述第二耦入区域耦入的光线在所述光波导内传输时通过所述第二转折区域转折、并通过所述耦出区域耦出；以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域、所述第二耦入区域耦入后以不同的步长传输。

在一些实施例中，所述光波导包括：位于所述第一耦入区域的第一耦入光栅、位于所述第二耦入区域的第二耦入光栅、位于所述第一转折区域的第一转折光栅、位于所述第二转折区域的第二转折光栅。

在一些实施例中，所述光波导为双层光波导时，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅具有不同的光栅周期，所述第一转折光栅和所述第二转折光栅具有不同的光栅周期。

在一些实施例中，所述光波导还包括：堆叠设置的第一波导基底和第二波导基底，以及，位于所述耦出区域的第一耦出光栅和第二耦出光栅，所述第一耦入光栅、所述第一转折光栅和所述第一耦出光栅设置在所述第一波导基底的同一表面上，所述第二耦入光栅、所述第二转折光栅和所述第二耦出光栅设置在所述第二波导基底的同一表面上。

在一些实施例中，所述第一波导基底和所述第二波导基底具有不同的波导厚度。

在一些实施例中，所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅具有若干个周期性排列的光栅槽，所述第一耦出光栅的光栅槽的槽线和所述二耦出光栅的光栅槽的槽线与所述对称轴平行设置或者垂直设置。

在一些实施例中，所述光波导为单层光波导时，所述光波导还包括：波导基底，以及，位于所述耦出区域的耦出光栅，所述第一耦入光栅、所述第一转折光栅、所述第二耦入光栅、所述第二转折光栅和所述耦出光栅皆设置在所述波导基底上。

在一些实施例中，所述耦出光栅具有若干个周期性排列的光栅槽，所述耦出光栅的光栅槽的槽线与所述对称轴平行设置或者垂直设置。

在一些实施例中，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域形成为一个完整的耦入区域，且所述耦入区域为圆形或具有对称性的多边形，所述第一转折区域和所述第二转折区域形状相同且对称，所述耦出区域为具有对称性的四边形。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种近眼显示设备，包括：激光束扫描光机，以及，如第一方面所述的基于激光束扫描的光波导，所述激光束扫描光机配置为出光范围覆盖所述光波导的入光面。

在一些实施例中，所述光机为激光束扫描光机且输出的光束通过所述入光面入射至所述光波导。

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，本实用新型实施例中提供了一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备，该光波导在出光方向上具有第一耦入区域、第二耦入区域、第一转折区域、第二转折区域和耦出区域，第一转折区域和第二转折区域对称设置且与对称设置的第一耦入区域和第二耦入区域共用对称轴，第一耦入区域和第二耦入区域构成光波导的入光面，第一转折区域和第二转折区域设置在入光面的两侧，通过第一耦入区域耦入的光线在光波导内传输时通过第一转折区域转折、并通过耦出区域耦出，通过第二耦入区域耦入的光线在光波导内传输时通过第二转折区域转折、并通过耦出区域耦出，以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域、所述第二耦入区域耦入后以不同的步长传输，本实用新型实施例通过在光波导上设置两个耦入区域和两个转折区域来耦入并传输光线，且光线最终通过一个耦出区域耦出，该光波导能够将激光束扫描光机输出的光线扩瞳后输出为视场连续的图像。

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/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于激光束扫描光机的光波导的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种单层光波导的结构示意图；

图3是采用图2所示单层光波导的不同入射角光线在Y方向上的光路示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种双层光波导的结构示意图；

图5是采用图4所示双层光波导的某一入射角光线在Y方向上的光路示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种双层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近眼显示设备的结构示意图；

附图标记：100、光波导；101、入光面；l1、对称轴；110、第一耦入区域；111、第一耦入光栅；120、第二耦入区域；121、第二耦入光栅；130、第一转折区域；131、第一转折光栅；140、第二转折区域；141、第二转折光栅；150、耦出区域；151、耦出光栅；152、第一耦出光栅；153、第二耦出光栅；161、波导基底；162、第一波导基底；163、第二波导基底；10、近眼显示设备；200、光机。

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，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

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。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。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。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决当前衍射光波导视场角受波导基底材料的限制的问题，本实用新型实施例提供了一种新型布局的基于激光束扫描光机的衍射光波导，能够通过在光波导上设置两个耦入区域和两个转折区域来耦入并传输光线，且光线最终通过一个耦出区域耦出，通过提供一种具有新的布局的光波导实现连续大视场的输出。此外，本申请提供的光波导还能够通过对光波导的几何结构进一步限定，以解决不同角度(即不同视场角)进入到光波导中的光线在光波导中传输时，部分角度会以大步长(该大步长耦出成像后不在眼睛瞳孔范围内)传输，从而导致光线出射时视场连续性不佳的问题。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

本实用新型实施例提供了一种基于激光束扫描光机的光波导，请参见图1，其表示本实用新型实施例提供的一种光波导100的俯视图，在所述光波导100的出光方向上，所述光波导100具有第一耦入区域110、第二耦入区域120、第一转折区域130、第二转折区域140和耦出区域150。其中，所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120对称设置，所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120构成所述光波导100的入光面101；所述第一转折区域130和所述第二转折区域140对称设置且与对称设置的所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120共用对称轴l1，所述第一转折区域130和所述第二转折区域140设置在所述入光面101的两侧；通过所述第一耦入区域耦入110的光线在所述光波导100内传输时通过所述第一转折区域130转折、并通过所述耦出区域150耦出，通过所述第二耦入区域120耦入的光线在所述光波导100内传输时通过所述第二转折区域140转折、并通过所述耦出区域150耦出，以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域110、所述第二耦入区域120耦入后以不同的步长传输。

其中，由于LBS光机的结构特性能够输出亮度均匀的光斑，其实际输出的光束是发散的，包含多个角度出射的光线，且同一角度出射的光线携带同样的像素信息，同一角度出射的光线分别通过所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120耦入到所述光波导100中全反射传输时，为两种不同步长的光线，其中，至少一种步长的光线耦出成像后是在人眼瞳孔范围内的，在眼动范围内，无论眼球如何转动，该图像信息总能被人眼捕获。依此类推，每一角度出射的光线分别通过所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120耦入到所述光波导100中均是以两种不同的步长全反射传输，且其中至少一种步长的光线耦出成像后是在人眼瞳孔范围内的，无论眼球如何转动，每一图像信息总能被人眼捕获。由此，可以确保视场的连续性，增大视场角。

请一并参见图2、图4和图6，其表示本实用新型实施例提供的三种光波导100的结构，这三种光波导100皆包括：位于所述第一耦入区域110的第一耦入光栅111、位于所述第二耦入区域120的第二耦入光栅121、位于所述第一转折区域130的第一转折光栅131、位于所述第二转折区域140的第二转折光栅141。可选地，在图2、图4和图6所示示例中，所述第一耦入区域110和所述第二耦入区域120形成为一个完整的耦入区域，且所述耦入区域为圆形或具有对称性的多边形，所述第一转折区域130和所述第二转折区域140形状相同且对称，所述耦出区域150为具有对称性的四边形。

需要说明的是，在图1、图2、图4和图6所示示例中，第一转折区域130、第二转折区域140和耦出区域150以四边形区域为例，以第一耦入区域110和第二耦入区域120可拼接为一个圆形区域为例，以入光面101正好覆盖第一耦入区域110和第二耦入区域120拼接成的圆形区域为例，且以第一转折区域130和第二转折区域140分别转折到耦出区域150输出的光线不重合为例，在其他的一些实施例中，第一耦入区域110、第二耦入区域120、第一转折区域130、第二转折区域140和耦出区域150的形状可根据实际应用时设备的结构等需要进行调整，所述入光面101可不仅仅包含第一耦入区域110和第二耦入区域120，第一耦入区域110和第二耦入区域120之间可存在一定的空隙，从第一转折区域130和第二转折区域140分别转折到耦出区域150输出的光线也可以部分或全部重合，具体可根据实际需要进行调整。

且有，已知的是，耦入光栅的光线波长(也即颜色)或者入射角度的不同，衍射角度也会存在变化，从而导致进入到光栅的光线的步长可能存在不同，具体地，从任意一个耦入光栅耦入到光波导中的光线可在光波导中全反射传输时光线的步长的计算公式如下：

Step＝2*t*tandθ

其中，Step表示可在光波导中全反射传输的光线的步长，t表示所述光波导的厚度，d表示耦入光栅的光栅周期，θ表示光线的衍射角度。

基于上述步长的计算公式可知，耦入到光波导中的光线的步长可通过调整光栅周期、调整光波导的厚度、耦入的光线的衍射角度来实现调节。其中，对于光线在耦入光栅时的衍射角度，由光栅方程可知，衍射角度与光线的入射角度、光线的波长、以及光栅的周期相关，光线的入射角度和光线的波长则取决于光机所输出的图像光线的颜色和角度相关。本实用新型实施例也可以通过调整光栅周期或者光波导的厚度这两个光波导的几何结构参数来调节耦入光线的步长，使得不同步长的光线可通过中心轴l1两侧的光波导全反射后均匀输出。

对于图2所示单层结构的光波导100，请一并参见图3，其示出了采用图2的单层光波导的不同入射角光线在Y方向上的光路示意图。所述光波导100为单层光波导100时，所述光波导100还包括：波导基底161，以及，位于所述耦出区域150的耦出光栅151，所述第一耦入光栅111、所述第一转折光栅131、所述第二耦入光栅121、所述第二转折光栅141和所述耦出光栅151皆设置在所述波导基底161上。所述耦出光栅151具有若干个周期性排列的光栅槽，所述耦出光栅151的光栅槽的槽线与所述对称轴l1垂直设置,可选地，所述耦出光栅151的光栅槽的槽线与所述对称轴l1也可以平行设置，也即可以设置在所述耦出光栅151的右侧。

具体地，图2和图3所示示例的光波导100中，第一耦入光栅111和第二耦入光栅121的光栅周期相同且方向相反，第一转折光栅131和第二转折光栅141的光栅周期相同且方向相反，光机20输出的图像光分为左侧视场光线和右侧视场光线，也即视场角为(-FOV/2)和(FOV/2)的图像光线。为了更好地解释本实用新型的技术方案，在本实施例中，以左侧视场中某一入射角的光线代表左侧视场光线，如图3中(b)所示，仅示出了左侧视场的一个入射角的光线；同理，以右侧视场中某一入射角的光线代表右侧视场光线，如图3中(a)所示；实际上，无论是左侧视场光线或右侧视场光线，均包括更多不同入射角度的光线。图3中(b)为左侧视场某一入射角的光线照射到入光面101时的情况，此时该光线分别通过第一耦入光栅111和第二耦入光栅121耦入到波导基底161中时，从第一耦入光栅111耦入的光线按照第一步长传输，从第二耦入光栅121耦入的光线则按照第二步长传输，第一步长为大步长，其光线成像后可能出现连续性不好的问题，而第二步长为小步长，其光线成像后连续性较好，这样一来，由该入射角的光线携带的图像信息在波导中传输时以第一步长和第二步长传输并耦出，由于第二步长是小步长，其成像的连续性好，可以确保该图像信息在眼动范围内总是能够被人眼捕获；图3中(a)则为右侧视场某一入射角的光线照射到入光面101时的情况，此时该光线分别通过第一耦入光栅111和第二耦入光栅121耦入到波导基底161中时，从第一耦入光栅111耦入的光线按照第二步长传输，从第二耦入光栅121耦入的光线则按照第一步长传输，第一步长为大步长，其光线成像后可能出现连续性不好的问题，而第二步长为小步长，其光线成像后连续性较好，这样一来，由该入射角的光线携带的图像信息在波导中传输时以第一步长和第二步长传输并耦出，由于第二步长是小步长，其成像的连续性好，可以确保该图像信息在眼动范围内总是能够被人眼捕获。同理，其它入射角光线进入本实施例所述的光波导中，均能以两种不同的步长传输并耦出，其中，至少有一种步长的光线耦出成像的连续性符合要求。也即是说，视场中的任一角度的光线，最终耦出的图像光线同时由大步长的光线和小步长的光线构成，视场范围内图像的连续性、色彩均匀性、强度均匀性均较好。

对于图4所示双层结构的光波导100，请一并参见图5，其示出了采用图4所示双层光波导的某一入射角光线在Y方向上的光路示意图，所述光波导100为双层光波导100时，所述第一耦入光栅111和所述第二耦入光栅121具有不同的光栅周期，所述第一转折光栅131和所述第二转折光栅141具有不同的光栅周期。且有，所述光波导100还包括：堆叠设置的第一波导基底162和第二波导基底163，以及，位于所述耦出区域150的第一耦出光栅152和第二耦出光栅153，所述第一耦入光栅111、所述第一转折光栅131和所述第一耦出光栅152设置在所述第一波导基底162的同一表面上，所述第二耦入光栅121、所述第二转折光栅141和所述第二耦出光栅153设置在所述第二波导基底163的同一表面上。其中，所述第一波导基底162和所述第二波导基底163具有不同的波导厚度。

具体地，图4和图5所示示例的光波导100中，第一耦入光栅111和第二耦入光栅121的光栅周期不同且方向相反，第一转折光栅131和第二转折光栅141的光栅周期也不同且方向相反。图5中(a)为某一入射角光线照射到入光面101时的情况，此时光线分别通过第一耦入光栅111、第二耦入光栅121耦入到第一波导基底162、第二波导基底163中，从第一耦入光栅111耦入的光线按照第三步长传输并在第一转折光栅131处转折，从第二耦入光栅121耦入的光线则按照第四步长传输并在第二转折光栅141处转折；图5中(b)则为该光线在第一转折光栅131处转折后在第一波导基底162内继续以第三步长全反射传输，并在第一耦出光栅151耦出的光路；图5中(c)则为该光线在第二转折光栅141处转折后在第二波导基底163内继续以第四步长全反射传输，并在第二耦出光栅153耦出的光路；其中，第四步长为大步长，其光线成像后可能出现连续性不好的问题，而第三步长为小步长，其光线成像后连续性较好，这样一来，由该入射角的光线携带的图像信息在波导中传输时以第三步长和第四步长传输并耦出，由于第三步长是小步长，其成像的连续性好，可以确保该图像信息在眼动范围内总是能够被人眼捕获。也即是说，在图4视角下，中心轴l1左侧的第一波导基底162内如图4中(a)所示全反射传输具有第三步长的光线，中心轴l1右侧的第二波导基底163内全反射传输具有第四步长的光线，最终耦出的图像光线同时由大步长和小步长的光线构成，实现了大视场范围内的图像连续性，增大了二维扩瞳的范围。

且有，基于上述步长的计算公式可知，可通过调整波导基底162和波导基底163的厚度来调节耦入光线全反射传输时的步长，也可以通过调整第一耦入光栅111和第二耦入光栅121的光栅周期来调整分别从第一耦入光栅111和第二耦入光栅121耦入的光线的步长，在图3和图4所示示例中以调节光栅周期为例。具体地，第一耦入光栅111的光栅周期为d1，第一转折光栅131的光栅周期为d2，第一耦出光栅152的光栅周期为d3，第二耦入光栅121的光栅周期为d6，第二转折光栅141的光栅周期为d5，第二耦出光栅153的光栅周期为d4。其中，对于图2所示单层光波导的情况，第一耦入光栅111的光栅周期d1和第二耦入光栅121的光栅周期d6相同，第一转折光栅131的光栅周期d2和第二转折光栅141的光栅周期d5也相同，第一耦出光栅152的光栅周期d3和第二耦出光栅153的光栅周期d4也相同；而对于图4和图6所示双层光波导的情况，第一耦入光栅111的光栅周期d1和第二耦入光栅121的光栅周期d6不同，第一转折光栅131的光栅周期d2和第二转折光栅141的光栅周期d5不同。可选的，第一耦入光栅111的光栅周期d1、第一转折光栅131的光栅周期d2和/或第一耦出光栅152的光栅周期d3可以相同或者不同，第二耦入光栅121的光栅周期d6、第二转折光栅141的光栅周期d5和/或第二耦出光栅153的光栅周期d4可以相同或者不同。在实际应用时，可根据实际需要进行设置具体的光栅周期的数值及各光栅的光栅周期的关系，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

且有，在图2和图4所示示例中，所述第一耦出光栅152和所述第二耦出光栅153具有若干个周期性排列的光栅槽，所述第一耦出光栅152的光栅槽的槽线和所述二耦出光栅153的光栅槽的槽线与所述对称轴l1垂直设置。在其他的一些实施例中，请参见图6所示双层波导的结构，所述第一耦出光栅152的光栅槽的槽线和所述二耦出光栅153的光栅槽的槽线与所述对称轴l1平行设置。具体地，所述第一耦出光栅152的光栅槽的槽线和所述二耦出光栅153的光栅槽的槽线的设置方向还可根据实际需要进行调整，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。在本申请中，将所述第一耦出光栅152和第二耦出光栅153的槽线统一平行于对称轴l1设置，或者垂直于对称轴l1设置，可使得两个耦出光栅在光波导的厚度方向上，也即Z方向上重合或者构成一个完整的耦出区域，且光栅槽线方向一致也能够减少光栅槽对成像的影响，减少加工难度。需要说明的是，双层光波导中各区域的形状、位置及排布方式也不局限于图4和图6所示示例，具体可根据实际需要进行调整。

本实用新型实施例还提供了一种近眼显示设备，请参见图7，其表示本实用新型实施例提供的一种近眼显示设备的结构，所述近眼显示设备10包括：激光束扫描光机200，以及，如图1至图6及其实施例所述的基于激光束扫描光机的光波导100，所述激光束扫描光机200配置为出光范围覆盖所述光波导100的入光面101。

可选地，所述激光束扫描光机200为激光束扫描(Laser Beam Scanning，LBS)光机200且输出的光束通过所述入光面101入射至所述光波导100。当采用激光束扫描光机时，由于光机自身的特性，其不同的视场角的入射光会照射到入光面101不同的位置，且不同视场角的入射光耦入波导中有不同的步长，而其两个步长的光线可通过本实用新型实施例图2、图4和图6所示结构的光波导100将光线耦出，实现大视场的连续性成像。

本实用新型实施例中提供了一种基于激光束扫描光机的光波导及近眼显示设备，该光波导在出光方向上具有第一耦入区域、第二耦入区域、第一转折区域、第二转折区域和耦出区域，第一转折区域和第二转折区域对称设置且与对称设置的第一耦入区域和第二耦入区域共用对称轴，第一耦入区域和第二耦入区域构成光波导的入光面，第一转折区域和第二转折区域设置在入光面的两侧，通过第一耦入区域耦入的光线在光波导内传输时通过第一转折区域转折、并通过耦出区域耦出，通过第二耦入区域耦入的光线在光波导内传输时通过第二转折区域转折、并通过耦出区域耦出，以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域、所述第二耦入区域耦入后以不同的步长传输，本实用新型实施例通过在光波导上设置两个耦入区域和两个转折区域来耦入并传输不同步长的光线，且光线最终通过一个耦出区域耦出，该光波导能够将激光束扫描光机输出的光线扩瞳后输出为视场连续的图像。

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。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。

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他变化，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)

1.一种基于激光束扫描光机的光波导，其特征在于，

在所述光波导的出光方向上，所述光波导具有第一耦入区域、第二耦入区域、第一转折区域、第二转折区域和耦出区域，

所述第一耦入区域和所述第二耦入区域对称设置，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域构成所述光波导的入光面，

所述第一转折区域和所述第二转折区域对称设置且与对称设置的所述第一耦入区域和所述第二耦入区域共用对称轴，所述第一转折区域和所述第二转折区域设置在所述入光面的两侧，

通过所述第一耦入区域耦入的光线在所述光波导内传输时通过所述第一转折区域转折、并通过所述耦出区域耦出；通过所述第二耦入区域耦入的光线在所述光波导内传输时通过所述第二转折区域转折、并通过所述耦出区域耦出；以使得同一视场角的光线分别通过所述第一耦入区域、所述第二耦入区域耦入后以不同的步长传输。

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，

所述光波导包括：位于所述第一耦入区域的第一耦入光栅、位于所述第二耦入区域的第二耦入光栅、位于所述第一转折区域的第一转折光栅、位于所述第二转折区域的第二转折光栅。

3.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，

所述光波导为双层光波导时，所述第一耦入光栅和所述第二耦入光栅具有不同的光栅周期，所述第一转折光栅和所述第二转折光栅具有不同的光栅周期。

4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括：

堆叠设置的第一波导基底和第二波导基底，以及，位于所述耦出区域的第一耦出光栅和第二耦出光栅，

所述第一耦入光栅、所述第一转折光栅和所述第一耦出光栅设置在所述第一波导基底的同一表面上，

所述第二耦入光栅、所述第二转折光栅和所述第二耦出光栅设置在所述第二波导基底的同一表面上。

5.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，

所述第一波导基底和所述第二波导基底具有不同的波导厚度。

6.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，

所述第一耦出光栅和所述第二耦出光栅具有若干个周期性排列的光栅槽，所述第一耦出光栅的光栅槽的槽线和所述第二耦出光栅的光栅槽的槽线与所述对称轴平行设置或者垂直设置。

7.根据权利要求2所述的光波导，其特征在于，

所述光波导为单层光波导时，所述光波导还包括：波导基底，以及，位于所述耦出区域的耦出光栅，

所述第一耦入光栅、所述第一转折光栅、所述第二耦入光栅、所述第二转折光栅和所述耦出光栅皆设置在所述波导基底上。

8.根据权利要求7所述的光波导，其特征在于，

所述耦出光栅具有若干个周期性排列的光栅槽，所述耦出光栅的光栅槽的槽线与所述对称轴平行设置或者垂直设置。

9.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，

所述第一耦入区域和所述第二耦入区域形成为一个完整的耦入区域，且所述耦入区域为圆形或具有对称性的多边形，

所述第一转折区域和所述第二转折区域形状相同且对称，

所述耦出区域为具有对称性的四边形。

10.一种近眼显示设备，其特征在于，包括：

激光束扫描光机，以及，如权利要求1-9任一项所述的基于激光束扫描光机的光波导，

所述激光束扫描光机配置为出光范围覆盖所述光波导的入光面。