AR光波导及AR设备
本发明提供了一种AR光波导及AR设备，包括：波导基底、输入耦合器、输出耦合器、附加光学元件；其中，输入耦合器被配置为能够将图像光束耦入波导基底内；输出耦合器被配置为能够将波导基底内传输的光束从波导基底的第一面衍射耦出；附加光学元件设置于波导基底的第二面，且附加光学元件与输出耦合器的周期一致。本发明的技术方案能够极大程度地缓解漏光问题，甚至消除漏光；而且原本在第二面被泄漏的光束能够重新耦合入波导基底中传输，重新耦合入波导基底的光束至少部分能从第一面耦出，这样原本被泄漏的能量重新被利用，还能提高光能利用率。
发明专利
CN202210936794.7
2022-08-05
CN117555064A
2024-02-13
G02B6/00(2006.01)
上海鲲游科技有限公司
黄河;张雅琴;楼歆晔
201306 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区临港新片区江山路2699号4号厂房西区
上海慧晗知识产权代理事务所(普通合伙)
邵晓丽%陈成
上海;31
1.一种AR光波导，其特征在于，包括：波导基底、输入耦合器、输出耦合器、附加光学元件；其中， 所述输入耦合器设置在所述波导基底上，并被配置为能够将图像光束耦入所述波导基底内； 所述输出耦合器设置在所述波导基底上，并被配置为能够将所述波导基底内传输的图像光束从所述波导基底的第一面衍射耦出； 所述附加光学元件设置于所述波导基底的第二面，且所述附加光学元件与所述输出耦合器的周期一致；所述附加光学元件被配置为能够使从所述波导基底的第二面泄漏的衍射级次在所述附加光学元件上产生衍射光束，并且至少存在部分所述衍射光束能够被重新耦合回所述波导基底内传输，并再通过所述输出耦合器从所述波导基底的第一面衍射耦出； 其中，所述波导基底的第一面为所述波导基底靠近人眼一侧的表面；所述输出耦合器设置于所述第一面；所述波导基底的第二面为所述波导基底背离人眼一侧的表面；所述泄漏的衍射级次为图像光束经所述输出耦合器衍射产生的反射级次。 2.根据权利要求1所述的AR光波导，其特征在于，所述输入耦合器设置于所述波导基底的第一面和/或第二面；所述附加光学元件所在的区域至少覆盖所述输出耦合器所在的区域。 3.根据权利要求1所述的AR光波导，其特征在于，所述输出耦合器为输出光栅；所述附加光学元件为附加光栅；所述输入耦合器为输入光栅； 其中，所述附加光栅的光栅方向与所述输出光栅的光栅方向相同，或者，所述附加光栅的光栅方向与所述输出光栅的部分光栅方向相同。 4.根据权利要求1至3任一项所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件对于预设波长范围内的光束的衍射效率大于对于预设波长范围外的光束的衍射效率；所述预设波长范围为所述图像光束的波长范围。 5.根据权利要求4所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件对于图像光束的波长范围外的光束的衍射效率趋近于零。 6.根据权利要求4所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件包括多层；每一层所述附加光学元件对应的所述预设波长范围为所述图像光束的波长范围的子范围，且各不相同。 7.根据权利要求1至3任一项所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件对于预设入射角度范围内的光束的衍射效率，大于对于预设入射角度范围外的光束的衍射效率；所述预设入射角度范围为所述泄漏的衍射级次入射至所述波导基底的第二面时的入射角度范围。 8.根据权利要求7所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件对于全反射角度范围内的光束的衍射效率趋近于零。 9.根据权利要求1至3任一项所述的AR光波导，其特征在于，所述附加光学元件为分区附加光学元件； 所述分区附加光学元件被配置为：能够使在不同位置重新耦合回所述波导基底内传输的衍射光束均朝向眼动范围传播；或者， 所述分区附加光学元件被配置为：能够使在各位置重新耦合回所述波导基底内传输的多个衍射级次中，朝向眼动范围传播的衍射级次的衍射效率最高。 10.根据权利要求9所述的AR光波导，其特征在于，所述分区附加光学元件包括分区设置的至少两个附加光学元件； 所述输出耦合器为二维输出光栅，所述至少两个附加光学元件均为一维附加光栅，所述一维附加光栅的光栅方向与所述二维输出光栅的其中一个光栅方向相同，且光栅周期与所述二维输出光栅中该光栅方向的光栅周期相同； 不同分区的所述一维附加光栅的光栅方向被配置为：能够使得从该一维附加光栅所在分区，被该一维附加光栅衍射、重新耦合回所述波导基底内传输的衍射光束，朝向眼动范围传播。 11.根据权利要求9所述的AR光波导，其特征在于，所述分区附加光学元件包括分区设置的至少两个附加光学元件； 所述输出耦合器为二维输出光栅，所述至少两个附加光学元件均为二维附加光栅，所述二维附加光栅的光栅方向与所述二维输出光栅的光栅方向相同，所述二维附加光栅的光栅周期与所述二维输出光栅的光栅周期相同； 不同分区的所述二维附加光栅的光栅参数被配置为：能够使得从该二维附加光栅所在分区，被该二维附加光栅衍射、重新耦合回所述波导基底内传输的多个衍射级次中，朝向眼动范围传播的衍射级次的衍射效率最高。 12.一种AR设备，其特征在于，包括：如权利要求1至11任一项所述的AR光波导。