一种光波导结构及近眼显示模组的制作方法

本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种光波导结构及近眼显示模组。

背景技术：

1、在波导设计过程中，为保证视场角尽可能大，波导中传输光的传播角差异往往比较大。各视场对应的光束在波导中的传播角不一致，会影响光束的扩瞳次数，传播角大的光束扩瞳次数少，传播角小的光束扩瞳次数多，如图1所示，实线所示的光束的传播角度大于虚线所示的光束的传播角度，实线表示的光束的扩瞳次数少，虚线所示光束的扩瞳次数多。

2、为保证出瞳连续，波导厚度较薄，在扩瞳次数较多时，光线每次耦出效率需降低，在传播过程中需要对每一次耦出光束的耦出效率进行排布，如果耦出效率过大，则会造成扩瞳次数多的光束能量利用率较低，而耦出效率过小，则会导致扩瞳次数少的光束能量利用率较低，以上都会导致全视场亮度均匀性较差，如图2所示，左右两幅图像分别为耦出效率高和耦出效率低时的视场亮度输出图。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种光波导结构及近眼显示模组，用于缓解现有的波导设计中存在的出瞳不连续、视场亮度均匀性较差的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种光波导结构，包括：

3、平行设置的分光波导和成像波导；

4、所述成像波导包括分别位于所述成像波导两端的第一耦入区域和第二耦入区域；

5、所述分光波导用于将耦入光分为两束，其中一束光束从所述成像波导的第一耦入区域进行耦入，另一束光束经所述分光波导传播到的所述成像波导的第二耦入区域进行耦入，使得所述成像波导中存在两束沿相对的方向传播且传播角不同的光。

6、可选的，所述分光波导为衍射光波导；

7、在图像源垂直耦入所述分光波导时，所述图像源出射的光进入所述分光波导的耦入区域产生0级衍射光、-1级衍射光和+1级衍射光；其中，所述0级衍射光沿原光线方向进入所述成像波导的第一耦入区域，所述+1级衍射光通过全反射在所述分光波导内传输，到达分光波导的耦出区域后，经所述成像波导的第二耦入区域耦入所述成像波导。

8、可选的，所述分光波导包括浮雕型衍射光波导或全息型衍射光波导。

9、可选的，所述分光波导的耦入区域/耦出区域包括直齿光栅、倾斜光栅、闪耀光栅或超表面结构。

10、可选的，沿所述分光波导或成像波导的法线方向对所述分光波导和成像波导进行投影，在投影面上，所述成像波导的第一耦入区域能够包含所述分光波导的耦入区域；所述成像波导的第二耦入区域能够包含所述分光波导的耦出区域。

11、可选的，在所述投影面上，所述分光波导的耦入区域与所述成像波导的第一耦入区域重合，且所述分光波导的耦出区域与所述成像波导的第二耦入区域重合。

12、可选的，所述分光波导的耦出区域的形状为长方形或椭圆；所述成像波导的第二耦入区域的形状为长方形或椭圆。

13、可选的，所述分光波导为几何阵列型波导；所述分光波导包括一个耦入区域和两个耦出区域；

14、所述图像源出射的光经过所述分光波导的耦入区域进入所述分光波导传播；当所述图像源出射的光进入所述分光波导的第一耦出区域时，所述图像源出射的光分为两束，其中一束光束从所述分光波导的第一耦出区域耦出，并经过所述成像波导的第一耦入区域耦入所述成像波导，另一束光束经所述分光波导传播到的所述分光波导的第二耦出区域，耦出后经过所述成像波导的第二耦入区域进入所述成像波导。

15、可选的，沿所述分光波导或成像波导的法线方向对所述分光波导和成像波导进行投影，在投影面上，所述成像波导的第一耦入区域能够包含所述分光波导的第一耦出区域；所述成像波导的第二耦入区域能够包含所述分光波导的第二耦出区域。

16、本发明实施例第二方面提供一种近眼显示模组，包括图像源和第一方面所述的光波导结构，所述图像源用于输出成像光线并投射至所述光波导结构，所述成像光线经由所述光波导结构传输后输出。

17、本发明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：

18、本发明实施例的方案中，平行设置分光波导和成像波导，所述分光波导用于将耦入光分为两束，其中一束光束从所述成像波导的第一耦入区域进行耦入，另一束光束经所述分光波导传播到的所述成像波导的第二耦入区域进行耦入，使得所述成像波导中存在两束沿相对的方向传播且传播角不同的光。由于每一个视场光束在波导中传播的衍射光存在两种以上，一种衍射光传播角大，扩瞳次数少，另一种衍射光传播角小，扩瞳次数多，且，两束光束从两个相对的方向传播进入成像波导的耦出区域，这样就可以使得各个视场的能量利用率得到均衡并保持一致，从而缓解现有的波导设计中存在的出瞳不连续、视场亮度均匀性较差的技术问题。

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，所述分光波导为衍射光波导；

3.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，所述分光波导包括浮雕型衍射光波导或全息型衍射光波导。

4.如权利要求2或3所述的光波导结构，其特征在于，所述分光波导的耦入区域/耦出区域包括直齿光栅、倾斜光栅、闪耀光栅或超表面结构。

5.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，沿所述分光波导或成像波导的法线方向对所述分光波导和成像波导进行投影，在投影面上，所述成像波导的第一耦入区域能够包含所述分光波导的耦入区域；所述成像波导的第二耦入区域能够包含所述分光波导的耦出区域。

6.如权利要求5所述的光波导结构，其特征在于，在所述投影面上，所述分光波导的耦入区域与所述成像波导的第一耦入区域重合，且所述分光波导的耦出区域与所述成像波导的第二耦入区域重合。

7.如权利要求6所述的光波导结构，其特征在于，所述分光波导的耦出区域的形状为长方形或椭圆；所述成像波导的第二耦入区域的形状为长方形或椭圆。

8.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述分光波导为几何阵列型波导；所述分光波导包括一个耦入区域和两个耦出区域；

9.如权利要求8所述的光波导结构，其特征在于，沿所述分光波导或成像波导的法线方向对所述分光波导和成像波导进行投影，在投影面上，所述成像波导的第一耦入区域能够包含所述分光波导的第一耦出区域；所述成像波导的第二耦入区域能够包含所述分光波导的第二耦出区域。

10.一种近眼显示模组，其特征在于，包括图像源和权利要求1-9中任一项所述的光波导结构，所述图像源用于输出成像光线并投射至所述光波导结构，所述成像光线经由所述光波导结构传输后输出。

技术总结
本发明公开了一种光波导结构及近眼显示模组，该光波导结构包括：平行设置的分光波导和成像波导；所述成像波导包括分别位于所述成像波导两端的第一耦入区域和第二耦入区域；所述分光波导用于将耦入光分为两束，其中一束光束从所述成像波导的第一耦入区域进行耦入，另一束光束经所述分光波导传播到的所述成像波导的第二耦入区域进行耦入，使得所述成像波导中存在两束沿相对的方向传播且传播角不同的光，从而缓解现有的波导设计中存在的出瞳不连续、视场亮度均匀性较差的技术问题，使得各个视场的能量利用率得到均衡并保持一致，提升市场亮度均匀性。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：成都理想境界科技有限公司
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技术公布日：2024/1/14