本技術(shù)屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，具體涉及一種波導(dǎo)裝置。

背景技術(shù)：

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented?reality，ar)技術(shù)是指通過某種技術(shù)手段為使用者在現(xiàn)實(shí)世界中提供額外的信息(即所謂的“增強(qiáng)”)，這種技術(shù)把虛擬世界的圖像和現(xiàn)實(shí)世界的場景有機(jī)的融合在一起，通過將計(jì)算得到的信息與真實(shí)世界進(jìn)行深度整合，從而給使用者提供更豐富的信息和浸入式體驗(yàn)。

2、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過很多硬件平臺實(shí)現(xiàn)，其中最具有沉浸感的是可穿戴增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，即ar眼鏡，這種方式的硬件形式是一個(gè)簡單的眼鏡，通過鏡片表面的微結(jié)構(gòu)將光線導(dǎo)入人眼，這種硬件實(shí)現(xiàn)方式最為便捷方便，是ar的主流技術(shù)。ar眼鏡鏡片的目的是把圖像從成像裝置上通過鏡片引導(dǎo)入人眼，光柵波導(dǎo)方案是一種主流的技術(shù)方案，光柵波導(dǎo)包括波導(dǎo)基體、耦入光柵和耦出光柵，耦入光柵和耦出光柵設(shè)置在波導(dǎo)基體上，其基本原理如圖1所示，光機(jī)1(成像裝置)輸出的光線被耦入光柵3耦合入波導(dǎo)基體2，在波導(dǎo)基體2中以全反射進(jìn)行傳播，每當(dāng)遇到耦出光柵4時(shí)一部分光線被耦出，耦出光線(圖中射入人眼方向的實(shí)線)進(jìn)入人眼，從而能夠看到與光機(jī)1輸出相同的圖像，與此同時(shí)人眼可以看到真實(shí)世界場景(圖中射入人眼方向的虛線)，兩部分重疊就可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的功能。

3、然而，對于采用光柵波導(dǎo)作為ar眼鏡鏡片方案，用戶在實(shí)際佩戴ar眼鏡過程中，人眼在眼盒范圍內(nèi)除了能觀察到從光機(jī)輸出經(jīng)光柵波導(dǎo)耦出進(jìn)入眼盒的圖像外，通常還能觀察到由環(huán)境光經(jīng)耦出光柵直接衍射進(jìn)入眼盒所形成的彩虹紋現(xiàn)象。彩虹紋作為一個(gè)干擾背景嚴(yán)重影響了人眼對圖像的觀像效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種波導(dǎo)裝置。

2、本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、本實(shí)用新型提供一種波導(dǎo)裝置，所述波導(dǎo)裝置包括波導(dǎo)基體和光柵結(jié)構(gòu)；所述光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述波導(dǎo)基體；

4、所述光柵結(jié)構(gòu)接收成像裝置的投射光束，所述成像裝置采用光機(jī)；

5、所述光柵結(jié)構(gòu)具有光柵矢量，所述光柵矢量將所述投射光束進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制光束，所述調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部傳播或從波導(dǎo)基體內(nèi)部出射，所述調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部的傳播方向均滿足全反射條件；

6、通過調(diào)整光柵周期使得所述光柵結(jié)構(gòu)的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且僅有一個(gè)閉合回路。

7、進(jìn)一步的，所述光柵結(jié)構(gòu)包括耦入光柵和耦出光柵；

8、所述波導(dǎo)基體在同一平面或不同平面設(shè)置所述耦入光柵和所述耦出光柵；

9、所述耦入光柵采用一維光柵、二維光柵或者一維光柵和二維光柵的分區(qū)組合光柵；

10、所述耦出光柵采用二維光柵或者一維光柵和二維光柵的分區(qū)組合光柵。

11、進(jìn)一步的，所述二維光柵采用單個(gè)二維光柵或者至少兩個(gè)二維光柵的分區(qū)組合光柵。

12、進(jìn)一步的，所述光柵結(jié)構(gòu)包括耦入光柵、轉(zhuǎn)折光柵以及耦出光柵；

13、所述轉(zhuǎn)折光柵和所述耦出光柵位于不同平面且平行設(shè)置；

14、所述耦入光柵采用一維光柵、二維光柵或者一維光柵和二維光柵的分區(qū)組合光柵；

15、所述轉(zhuǎn)折光柵采用一維光柵、二維光柵或者一維光柵和二維光柵的分區(qū)組合光柵；

16、所述耦出光柵采用一維光柵、二維光柵或者一維光柵和二維光柵的分區(qū)組合光柵；

17、所述轉(zhuǎn)折光柵的柵線區(qū)域與耦出光柵的柵線區(qū)域在空間上有重疊區(qū)域。

18、進(jìn)一步的，所述耦入光柵和所述耦出光柵的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且只有一個(gè)閉合回路。

19、進(jìn)一步的，所述耦入光柵、所述轉(zhuǎn)折光柵和所述耦出光柵的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且只有一個(gè)閉合回路。

20、進(jìn)一步的，所述耦入光柵具有光柵矢量所述耦出光柵具有光柵矢量與

21、在k空間內(nèi)，有且僅有一個(gè)閉合回路使得

22、進(jìn)一步的，所述耦入光柵具有光柵矢量所述轉(zhuǎn)折光柵具有光柵矢量所述耦出光柵具有光柵矢量

23、在k空間內(nèi)，有且僅有一個(gè)閉合回路使得

24、進(jìn)一步的，通過調(diào)整光柵周期使得所述光柵結(jié)構(gòu)的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且僅有一個(gè)閉合回路過程中，通過調(diào)整光柵柵線方向使得所述成像裝置的投射光束經(jīng)過波導(dǎo)裝置耦出進(jìn)入人眼能夠完整顯示。

25、進(jìn)一步的，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向的上方，所述投射光束以斜向下方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

26、進(jìn)一步的，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向的上方，所述投射光束以斜向下方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

27、進(jìn)一步的，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向的下方，所述投射光束以斜向上方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

28、進(jìn)一步的，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向的下方，所述投射光束以斜向上方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

29、進(jìn)一步的，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向；

30、所述投射光束以正入射方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

31、進(jìn)一步的，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向；

32、所述投射光束以正入射方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

33、進(jìn)一步的，所述光柵矢量將環(huán)境光進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制光束在人眼能夠觀察到的區(qū)域之外。

34、和現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有如下有益效果：

35、本實(shí)用新型提供一種波導(dǎo)裝置，波導(dǎo)裝置包括波導(dǎo)基體和光柵結(jié)構(gòu)，光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于波導(dǎo)基體，光柵結(jié)構(gòu)接收成像裝置的投射光束，光柵結(jié)構(gòu)具有光柵矢量，光柵矢量將投射光束進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制光束，調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部傳播或從波導(dǎo)基體內(nèi)部出射，調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部的傳播方向均滿足全反射條件，通過調(diào)整光柵周期使得所述光柵結(jié)構(gòu)的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且僅有一個(gè)閉合回路，一方面，能夠保證成像裝置投射的fov經(jīng)過波導(dǎo)基體的光柵結(jié)構(gòu)的光柵矢量作用，最終會回到原來的狀態(tài)，即成像裝置的投射圖像通過投射光束方式經(jīng)波導(dǎo)基體的光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)入眼盒時(shí)，波導(dǎo)裝置顯示成像相較成像裝置的投射圖像是無失真無畸變的，另一方面，環(huán)境光經(jīng)光柵結(jié)構(gòu)發(fā)生衍射的衍射光不會進(jìn)入眼盒區(qū)域，使得人眼在眼盒范圍內(nèi)只能觀察從成像裝置輸出經(jīng)波導(dǎo)裝置耦出進(jìn)入眼盒的圖像，不會觀察到環(huán)境光經(jīng)光柵結(jié)構(gòu)直接衍射進(jìn)入眼盒所形成的彩虹紋現(xiàn)象，提高人眼對波導(dǎo)裝置輸出圖像的觀像效果。

技術(shù)特征：

1.一種波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述波導(dǎo)裝置包括波導(dǎo)基體和光柵結(jié)構(gòu)；所述光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述波導(dǎo)基體；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述二維光柵采用單個(gè)二維光柵或者至少兩個(gè)二維光柵的分區(qū)組合光柵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述光柵結(jié)構(gòu)包括耦入光柵、轉(zhuǎn)折光柵以及耦出光柵；

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦入光柵具有光柵矢量所述耦出光柵具有光柵矢量與

8.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦入光柵具有光柵矢量所述轉(zhuǎn)折光柵具有光柵矢量所述耦出光柵具有光柵矢量

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，通過調(diào)整光柵周期使得所述光柵結(jié)構(gòu)的所述光柵矢量在k空間內(nèi)形成有且僅有一個(gè)閉合回路過程中，通過調(diào)整光柵柵線方向使得所述成像裝置的投射光束經(jīng)過波導(dǎo)裝置耦出進(jìn)入人眼能夠完整顯示。

10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向的上方，所述投射光束以斜向下方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向的上方，所述投射光束以斜向下方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

12.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向的下方，所述投射光束以斜向上方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向的下方，所述投射光束以斜向上方向打入所述耦入光柵的光柵區(qū)域。

14.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵的光柵區(qū)域位于瞳孔平視方向；

15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述耦出光柵與轉(zhuǎn)折光柵的光柵柵線重疊區(qū)域位于瞳孔平視方向；

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)裝置，其特征在于，所述光柵矢量將環(huán)境光進(jìn)行調(diào)制后的調(diào)制光束在人眼能夠觀察到的區(qū)域之外。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種波導(dǎo)裝置，包括波導(dǎo)基體和光柵結(jié)構(gòu)；光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于波導(dǎo)基體；光柵結(jié)構(gòu)接收成像裝置的投射光束，成像裝置采用光機(jī)；光柵結(jié)構(gòu)具有光柵矢量，光柵矢量將投射光束進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制光束，調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部傳播或從波導(dǎo)基體內(nèi)部出射，調(diào)制光束在波導(dǎo)基體內(nèi)部的傳播方向均滿足全反射條件；調(diào)整光柵周期使得光柵結(jié)構(gòu)的所述光柵矢量在K空間內(nèi)形成有且僅有一個(gè)閉合回路。一方面，能夠保證成像裝置的投射圖像以投射光束方式經(jīng)波導(dǎo)基體的光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)入眼盒時(shí)，波導(dǎo)裝置顯示成像相較成像裝置的投射圖像是無失真無畸變的，另一方面，環(huán)境光經(jīng)光柵結(jié)構(gòu)發(fā)生衍射的衍射光不會進(jìn)入眼盒區(qū)域，使得人眼在眼盒內(nèi)不會觀察到彩虹紋現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：楊二嬋,趙宇暄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京至格科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240527
技術(shù)公布日：2024/12/26