CN221746325U - 一种光波导及近眼显示模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光波导及近眼显示模组，所述光波导包括波导基体和耦出区域；其中，所述耦出区域包括多个子区域，各个子区域之间具有设定间距，每个所述子区域内设置有多个周期性排列的光学结构。上述波导排布结构，可以有效的减弱由于不同传播级次光之间的干涉带来的干涉条纹现象，提升成像效果和用户的观看体验。

Description

一种光波导及近眼显示模组

技术领域

本实用新型涉及扫描显示领域，尤其涉及一种光波导及近眼显示模组。

背景技术

当使用激光源作为AR(Augmented Reality，增强现实)显示源时，由于激光光源光谱宽度窄，在传输过程中会产生干涉现象。在AR显示中，由于不同视场的传播角和方位角不同，在显示区域会形成具有规律性的干涉条纹，这其中的干涉条纹主要分为两类，镜面反射光造成的干涉条纹和不同传播级次光之间的干涉条纹。

如图1所示，第一种干涉条纹为镜面反射光造成的干涉条纹，这种干涉条纹可以通过镀膜等方法弱化解决。第二种干涉条纹为不同传播级次光之间的干涉条纹，这种干涉条纹无法通过简单的镀膜处理消除，使得干涉条纹的存在会大大的影响显示效果，降低用户的观看体验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光波导及近眼显示模组，用于缓解现有技术中存在的，不同传播级次光之间的干涉条纹无法通过简单的镀膜处理消除，使得干涉条纹的存在会大大的影响显示效果的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例第一方面提供一种光波导，所述光波导包括波导基体和耦出区域；其中，所述耦出区域包括多个子区域，各个子区域之间具有设定间距，每个所述子区域内设置有多个周期性排列的光学结构。

可选的，所述各个子区域之间增加间距后，使得经过子区域后出射光线附加固定相位，从而调节出射光线之间的相位差。

可选的，所述各个子区域之间的间距范围在区间[(k+0.1)P,(k+0.9)P]内，其中，P为光栅周期，k为任意整数。

可选的，所述各个子区域之间的间距相同。

可选的，所述各个子区域之间的间距不同。

可选的，所述各个子区域呈阵列式排布或非阵列式排布。

可选的，所述各个子区域的形状相同或不同。

可选的，所述各个子区域的形状为方型、圆形、三角形或不规则图形中的一种或多种。

本实用新型实施例第二方面提供一种近眼显示模组，包括图像投射装置及前述第一方面所述的光波导，所述图像投射装置用于产生图像光线并投射至所述光波导上对应的耦入区域，并经由所述光波导传输后通过耦出区域衍射输出。

可选的，所述图像投射装置的光源为激光光源。

本实用新型实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本实用新型实施例的方案中，所述光波导包括波导基体和耦出区域；其中，所述耦出区域包括多个子区域，所述各个子区域之间具有设定间距，每个所述子区域内设置有多个周期性排列的光学结构。上述波导排布结构，可以有效的减弱由于不同传播级次光之间的干涉带来的干涉条纹现象，从而缓解现有技术中存在的，不同传播级次光之间的干涉条纹无法通过简单的镀膜处理消除，使得干涉条纹的存在会大大的影响显示效果的技术问题，实现提升成像效果和用户的观看体验的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本实用新型实施例提供的不同类型的干涉条纹的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光波导结构的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的产生干涉的原理示意图；

图4为本实用新型实施例提供的子区域的排布结构的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的光强叠加的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

请参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种光波导100，包括：波导基体101、耦入区域102及耦出区域103，在耦入区域102和耦出区域103内设置有光栅结构，所述的光栅结构可以采用压印、镀膜、刻蚀等工艺实现，这里不做限定。通常，耦入区域102中设置的光栅结构可称为：耦入光栅，具体光栅类型可为一维光栅或二维衍射光栅；耦出区域103中设置的光栅结构可称为：耦出光栅，具体光栅类型可为二维衍射光栅。

当然，图2中所示出的耦入区域102、耦出区域103的轮廓形貌、相对位置是示例性的，在实际应用中，耦入区域102的可以不是图2中所示的圆形轮廓，可以是圆角矩形、梯形等；相类似地，耦出区域103的轮廓形貌也可以是梯形、圆角矩形的。耦入区域102和耦出区域103的相对位置可以彼此上下分布，而不是当前图2视角下的左右分布。图2所示的耦入区域102和耦出区域103并不应理解为对本实用新型的限定。

在实际应用时，波导100通常用于向观察者的眼睛(左眼或右眼)输出图像光线，若要用作双目式AR眼镜，则需要至少两个波导100的结构，以分别对应于观察者的双眼；在一些情况下，耦出区域103的横向尺寸足够覆盖观察者的双眼，用作双目式AR眼镜时，则可仅需要一个波导100的结构即可。

如图3所示，以二维波导为例，光从A点传输到B点，有很多条光程相同的光路，光程相同的光路会相干相长，因此，有B点衍射的光在C点会形成较强的干涉。

为了减弱不同传播级次光之间的干涉条纹，本实用新型实施例中，如图4所示，在耦出区域设置了多个子区域，并对各个子区域之间的间距进行控制。众所周知，在标量衍射理论中空域的平移会带来频域的相移，该现象同样在矢量衍射理论中得到了验证。因此，各个子区域之间加入间距后，可以对出射光线附加一定的相位，附加相位可以有效的调节、打乱各个光线之间的相位差，使各个光线在B点相干相长现象减弱，进而使得B点的衍射光到达C点的光强减弱，以此来减弱干涉对比度。

其中，如图5所示，图5对B点的光强叠加进行表述说明，包括修正前和加入间距修正后的光强叠加。

本实用新型实施例中，每个区域之间的间距可以相同，也可以不同，取决于最终光栅区域的排布及成像效果。其中，各个子区域的间距的控制一般控制为区间[(k+0.1)P,(k+0.9)P]内，P为光栅周期，k可取任意整数。

本实用新型实施例中，所述各个子区域可以呈阵列式排布，也可以呈非阵列式排布，所述各个子区域的形状可以相同或不同，以及各个子区域的形状可以为方型、圆形、三角形或不规则图形中的一种或多种排列组合，这些都取决于最终光栅区域的排布及对应的成像效果，因而可以根据实际需要进行设置。

基于上述内容所记载的光波导，本实用新型实施例中还提供一种近眼显示模组，该近眼显示模组可以应用于AR眼镜，近眼显示模组包括：图像投射装置及前述的光波导，图像投射装置用于产生图像光线并投射至光波导上对应的耦入区域，从而图像光线可在波导中传输，并通过耦出区域耦出。

使用激光作为光源时，本实用新型中的光波导结构可以针对激光在波导中的传播特性进行优化，从而可以更好地减弱甚至消除衍射波导视场内产生的干涉。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种光波导，其特征在于，所述光波导包括波导基体和耦出区域；其中，所述耦出区域包括多个子区域，各个子区域之间具有设定间距，每个所述子区域内设置有多个周期性排列的光学结构。

2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域之间增加间距后，使得经过子区域后出射光线附加固定相位，从而调节出射光线之间的相位差。

3.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域之间的间距范围在区间[(k+0.1)P,(k+0.9)P]内，其中，P为光栅周期，k为任意整数。

4.如权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域之间的间距相同。

5.如权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域之间的间距不同。

6.如权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域呈阵列式排布或非阵列式排布。

7.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域的形状相同或不同。

8.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述各个子区域的形状为方型、圆形和三角形中的一种或多种。

9.一种近眼显示模组，其特征在于，包括图像投射装置及前述权利要求1-8中任一项所述的光波导，所述图像投射装置用于产生图像光线并投射至所述光波导上对应的耦入区域，并经由所述光波导传输后通过耦出区域衍射输出。

10.如权利要求9所述的近眼显示模组，其特征在于，所述图像投射装置的光源为激光光源。