光波导结构及头戴式显示设备的制作方法

本申请涉及增强现实，尤其涉及一种光波导结构以及包括该光波导结构的头戴式显示设备。

背景技术：

1、在应用了增强现实(augmented reality，ar)技术的ar眼镜中，光机完成成像后，将能够成像的光耦合进光波导，光波导利用全反射原理将光耦合出去，最终被眼睛接收成像。由于具有不同波长的光在光波导中的传播路程不同，以及耦合进光波导时的入射角不同，导致具有不同波长的光从光波导不同的位置耦出，具有不同波长的光难在预设的眼动范围(eye box)内混合，则眼动范围内接收到的光亮度分布不均匀，最终使人的眼睛难以看到清晰的图像。

技术实现思路

1、本申请第一方面提供一种光波导结构，包括：

2、波导，具有相对的第一表面和第二表面，所述第二表面包括多个反射区，每一所述反射区与所述第一表面之间具有垂直距离；

3、光耦入部，位于所述第一表面，用于将多个信号光以不同入射角分别耦入多个所述反射区；

4、光耦出部，位于所述第一表面，用于耦出来自所述波导的多个所述信号光以显示图像。

5、所述光波导结构中的波导包括多个反射区，由于各反射区距离第一表面的垂直距离不同，通过光耦入部耦入的具有不同的入射角的信号光可以对应入射至不同的反射区，并在对应的反射区与第一表面之间交替反射，最终从光耦出部耦出以显示图像。基于反射定律，根据各信号光的入射角的具体值，可设计各垂直距离的具体值，使得入射角不同的各信号光在波导中传播后，可入射至光耦出部相同位置(或相同区域范围内)，使得人眼最终接收到的信号光亮度分布均匀。光波导结构中的波导包括的反射区数量越多，表明对信号光的角度划分越精细，则波导可通过各个反射区对信号光的传播光路作更精细地调节，使得最终从光耦出部耦出的信号光的光亮度分布越均匀，人眼能够看到的图像越清晰。

6、本申请第二方面提供一种头戴式显示设备，包括：框架；显示器，内嵌于所述框架内，用于发射第一信号光和第二信号光；以及如上任一所述的光波导结构，安装于所述框架上，且位于所述第一信号光和所述第二信号光的光路上。

7、对于上述头戴式显示设备，集成了上述的光波导结构，可实现如上述的光波导结构的所有有益效果。

技术特征：

1.一种光波导结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，具有不同入射角的多个所述信号光分别在多个反射区与所述第一表面之间交替反射。

3.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，

4.如权利要求3所述的光波导结构，其特征在于，所述第一信号光在所述第一反射区和所述第一表面之间交替反射，所述第二信号光在所述第二反射区和所述第一表面之间交替反射，所述第三信号光在所述第三反射区和所述第一表面之间交替反射，所述第一信号光、所述第二信号光和所述第三信号光混合以显示图像。

5.如权利要求3所述的光波导结构，其特征在于，所述第二反射区和所述第三反射区在所述第一表面上的投影形状为梯形。

6.如权利要求5所述的光波导结构，其特征在于，所述第二反射区和所述第三反射区分别具有阶层宽度，沿所述光耦入部与所述光耦出部的中心连线方向，越靠近所述光耦出部所述阶层宽度越大。

7.如权利要求6所述的光波导结构，其特征在于，所述第二信号光和所述第三信号光分别具有视场角范围，所述第二反射区和所述第三反射区的阶层宽度随所述视场角范围的增大而增大。

8.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光耦入部和所述光耦出部为表面浮雕光栅、偏振体全息光栅或体全息光栅，所述波导为透明材料。

9.一种头戴式显示设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请提供一种光波导结构，包括：波导，具有相对的第一表面和第二表面，所述第二表面包括多个反射区，每一所述反射区与所述第一表面之间具有垂直距离；光耦入部，位于所述第一表面，用于将多个信号光以不同入射角分别耦入多个所述反射区；光耦出部，位于所述第一表面，用于耦出来自所述波导的多个所述信号光以显示图像。本申请还提供一种包括上述光波导结构的头戴式显示设备。

技术研发人员：庄觐懋
受保护的技术使用者：业桓科技（成都）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18