光学模组以及头戴显示设备的制作方法

本申请实施例涉及光学成像，更具体地，本申请实施例涉及一种光学模组以及头戴显示设备。

背景技术：

1、增强现实类产品也即ar产品的彩色画面传输一直是困扰ar生产商们的难题。单色光的光波导ar产品受限于其单一的显示效果和适用场景的局限，主要用于信息提醒、导航及翻译等轻交互功能。

2、目前，市面上较为成熟的全彩ar产品多为birdbath方案和自由曲面方案，而全彩的光波导ar产品，其相比于birdbath方案和自由曲面方案这两种方案来说成熟度较差，产品的彩色成像效果、色彩还原度也没有达到令人满意的效果，用户视觉体验感不佳。ar产品市场上亟需补充这方面的空白。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种光学模组以及头戴显示设备的新技术方案，解决了现有光波导ar产品的彩色显示效果不佳的问题。

2、第一方面，本申请提供了一种光学模组。所述光学模组包括：

3、光机，用于发出多种不同波段的光线；

4、导光器件，包括透明基板及设于所述透明基板上的耦入区和耦出区；

5、所述耦入区包括多个不同光栅结构的耦入光栅，其中的每个耦入光栅可用于耦入与该耦入光栅对应波段的光线，所述耦入区用于将至少一种波段的光线耦入所述透明基板内，并能够使耦入的光线在所述透明基板内全反射传播至所述耦出区；

6、所述耦出区，用于将传播至所述耦出区的光线进行耦出，所述耦出区包括多个耦出光栅，其中，不同光栅结构的所述耦出光栅用于耦出不同波段的光线，相同光栅结构的所述耦出光栅用于耦出同一波段的光线。

7、可选地，所述光机被配置为其所发出的多种不同波段的光线能够组合形成多种不同混色比例的成像光线，且每种混色比例的成像光线对应形成一种色彩组合的虚像；

8、所述光机将目标混色比例的成像光线投射至所述耦入区；在所述耦入区的位置，每个所述耦入光栅用于耦入所述目标混色比例的成像光线中包含的与该耦入光栅对应波段的光线，并使耦入的光线全反射传播至所述耦出区；在所述耦出区的位置，所述多个耦出光栅分别将光线进行耦出，所有耦出的光线经汇聚后形成具有目标色彩组合的虚像。

9、可选地，任一种所述混色比例的成像光线包括至少两种不同波段的光线，其中，每种波段的光线在投射至所述耦入区时，该光线的强度可进行调整。

10、可选地，所述多个不同的耦入光栅在所述耦入区内位于同一平面且呈分区设置；

11、所述耦入光栅与所述光机所发出光线的波段呈一一对应设置，以使每个所述耦入光栅能够耦入一种波段的光线；

12、所述耦入区内的任一个所述耦入光栅在所述耦出区内具有与该耦入光栅对应的至少一个所述耦出光栅，自一个所述耦入光栅耦入的光线能够经与该耦入光栅对应的至少一个所述耦出光栅耦出。

13、可选地，所述多个耦出光栅在所述耦出区内位于同一平面上且呈矩阵排列；

14、所述多个耦出光栅包括至少两种不同光栅结构的耦出光栅，且每一种光栅结构的耦出光栅设置为一个或者多个。

15、可选地，通过对所述耦入光栅及所述耦出光栅的光栅周期、占空比、槽深及侧壁倾角中的至少一个光栅参数进行调控，能够使所述耦入区内形成至少两个不同光栅结构的耦入光栅、所述耦出区内形成至少两种不同光栅结构的耦出光栅，以及使每个所述耦入光栅在所述耦出区内具有与之对应的至少一个所述耦出光栅。

16、可选地，所述导光器件为衍射光波导器件。

17、可选地，所述光机发出的光线包括红光、绿光及蓝光；

18、所述耦入区包括第一耦入光栅、第二耦入光栅及第三耦入光栅；

19、所述耦出区包括第一耦出光栅、第二耦出光栅及第三耦出光栅，且所述第一耦出光栅、所述第二耦出光栅及所述第三耦出光栅分别设置为多个；

20、所述第一耦入光栅用于耦入红光，且所述第一耦入光栅与所述第一耦出光栅对应；

21、所述第二耦入光栅用于耦入绿光，且所述第二耦入光栅与所述第二耦出光栅对应；

22、所述第三耦入光栅用于耦入绿光，且所述第三耦入光栅与所述第三耦出光栅对应。

23、可选地，所述光机发出的红光经所述第一耦入光栅耦入至所述透明基板内并全反射传播至所述耦出区，在所述耦出区的位置可经所有的所述第一耦出光栅耦出；

24、所述光机发出的绿光经所述第二耦入光栅耦入至所述透明基板内并全反射传播至所述耦出区，在所述耦出区的位置可经所有的所述第二耦出光栅耦出；

25、所述光机发出的蓝光经所述第三耦入光栅耦入至所述透明基板内并全反射传播至所述耦出区，在所述耦出区的位置可经所有的所述第三耦出光栅耦出。

26、第二方面，本申请提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括：

27、壳体；以及

28、如第一方面所述的光学模组。

29、可选地，所述头戴显示设备为智能眼镜或者智能头盔，其包括：

30、前框组件，所述前框组件上设置有左镜片安装部和右镜片安装部，且所述左镜片安装部和所述右镜片安装部之间设置有鼻梁部；

31、所述光学模组设置为两个：

32、其中一个所述光学模组的透明基板设于所述左镜片安装部内，且该光学模组的光机设于所述左镜片安装部远离所述鼻梁部的一端并与透明基板上的耦入区相对，该透明基板上的耦出区与用户的左眼相对；

33、另一个所述光学模组的透明基板设于所述右镜片安装部内，且该光学模组的光机设于所述右镜片安装部远离所述鼻梁部的一端并与透明基板上的耦入区相对，该透明基板上的耦出区与用户的右眼相对。

34、本申请的有益效果为：

35、根据本申请实施例提供的光学模组，主要由可以发出彩色光线的光机及用于传输光线的导光器件构成，导光器件上的耦入区可以耦入光机发出的彩色光线，在耦出区可以形成彩色图像，该光学模组可适用于增强现实类产品中，能够在增强现实类产品中起到传输彩色图像光线的重要作用，本申请实施提供的光学方案使得光学显示图像的彩色成像效果得到了很大改善。

36、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。

技术特征：

1.一种光学模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光机(1)被配置为其所发出的多种不同波段的光线能够组合形成多种不同混色比例的成像光线，且每种混色比例的成像光线对应形成一种色彩组合的虚像；

3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，任一种所述混色比例的成像光线包括至少两种不同波段的光线，其中，每种波段的光线在投射至所述耦入区(3)时，该光线的强度可进行调整。

4.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述多个不同的耦入光栅在所述耦入区(3)内位于同一平面且呈分区设置；

5.根据权利要求1或4所述的光学模组，其特征在于，所述多个耦出光栅在所述耦出区(4)内位于同一平面上且呈矩阵排列；

6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，通过对所述耦入光栅及所述耦出光栅的光栅周期、占空比、槽深及侧壁倾角中的至少一个光栅参数进行调控，能够使所述耦入区(3)内形成至少两个不同光栅结构的耦入光栅、所述耦出区(4)内形成至少两种不同光栅结构的耦出光栅，以及使每个所述耦入光栅在所述耦出区(4)内具有与之对应的至少一个所述耦出光栅。

7.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述导光器件为衍射光波导器件。

8.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光机(1)发出的光线包括红光、绿光及蓝光；

9.根据权利要求8所述的光学模组，其特征在于，所述光机(1)发出的红光经所述第一耦入光栅(31)耦入至所述透明基板(2)内并全反射传播至所述耦出区(4)，在所述耦出区(4)的位置可经所有的所述第一耦出光栅(41)耦出；

10.一种头戴显示设备，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备为智能眼镜或者智能头盔，其包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种光学模组以及头戴显示设备；其中，光学模组包括光机及导光器件；光机用于发出多种不同波段的光线；导光器件包括透明基板及设于透明基板上的耦入区和耦出区；耦入区包括多个不同光栅结构的耦入光栅，其中的每个耦入光栅可用于耦入与该耦入光栅对应波段的光线，耦入区用于将至少一种波段的光线耦入透明基板内，并能够使耦入的光线在透明基板内全反射传播至耦出区；耦出区用于将传播至耦出区的光线进行耦出，耦出区包括多个耦出光栅，其中，不同光栅结构的耦出光栅用于耦出不同波段的光线，相同光栅结构的耦出光栅用于耦出同一波段的光线。本申请实施例提供的光波导方案能够在增强现实类产品中起到传输彩色画面的作用。

技术研发人员：徐晨曦,张肖凡,周鸣岐,张庆凯,王平平
受保护的技术使用者：歌尔科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15