[发明专利]无显示暗带的衍射波导

说明书

本发明公开了一种无显示暗带的衍射波导，包括：入射光栅、第一转折光栅、第二转折光栅、第三转折光栅和出射光栅均设置在导基体表面上；入射光栅的两侧分别间隔设置第一转折光栅和第二转折光栅；第一转折光栅的下方间隔设置第三转折光栅；第三转折光栅的外侧设置出射光栅，该第三转折光栅遮挡住第一转折光栅与第三转折光栅之间间隔的缝隙。由于布置了第一、第二和第三转折光栅的三块转折光栅，具有双转折衍射波导的优点，可以同时利用入射光栅+1级和‑1级的衍射光，提升光的传输效率并利用两级衍射效率互补提升图像均匀性。另外，能有效避双转折光栅之间的暗带问题，提高了衍射波导的整体性能，增加了衍射波导的实用性。

技术领域

本发明涉及光学器件领域，尤其涉及一种无显示暗带的衍射波导。

背景技术

虚拟现实技术需要将虚拟信息与现实信息相结合，而近眼显示技术作为增强现实技术的一种解决方案近些年快速发展。市面上已经出现了多款基于不同光学原理的近眼显示器件，这其中，基于衍射波导的近眼显示器件具有质量轻，透明度高，可提升空间大等优点近些年受到广泛关注。

用于近眼显示的衍射光波导主要是利用波导上光栅的衍射效应实现对显示虚拟图像的光转向。通过光栅的转向作用和波导的导光作用，衍射波导可以将波导角落处由微投影仪器或者微显示屏幕产生的虚拟光传递至人眼正前方。虚拟光与直接透过波导片的现实世界的光相结合并同时入射进人眼，最终实现增强现实效果。

现有技术的一种方案是使用两块转折光栅分别收集来自入射光栅+1级和-1级的衍射光，并使得两级衍射光同时向出射光栅传输。一方面直接提升对入射光的利用率，另一方面利用+1和-1级别衍射光在各个入射角的效率互补，最终提升衍射波导成像的成像均匀性。双转折光栅的光栅结构和光束传输如图1所示，该双转折光栅是二维扩瞳双转折衍射光波导100，其中，波导101上分布设置入射光栅102、转折光栅一103、转折光栅二104、出射光栅105，来自微投影或微显示屏的入射光106从入射光栅102入射，经过双转折衍射波导二维扩瞳后的出射光107从出射光栅105出射。这种结构的双转折光栅的主要问题是：在两块转折光栅之间的区域，没有光被转折进入出射光栅105，这使耦出出射光栅的光束在中间位置形成暗带。当人眼处于中间位置观察时，虚拟图像亮度相对较低，或直接观察不到虚拟图像。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种无显示暗带的衍射波导，能解决现有使用两块转折光栅的衍射波导，存在的耦出出射光栅的光束在中间位置形成暗带，暗带位置的虚拟图像亮度相对较低或不易观察到虚拟图像的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种无显示暗带的衍射波导，包括：

波导基体、入射光栅、第一转折光栅、第二转折光栅、第三转折光栅和出射光栅；其中，

所述入射光栅、第一转折光栅、第二转折光栅、第三转折光栅和出射光栅均设置在所述导基体表面上；

所述入射光栅的两侧分别间隔设置所述第一转折光栅和所述第二转折光栅；

所述第一转折光栅的下方间隔设置所述第三转折光栅；

所述第二转折光栅的外侧设置所述出射光栅，该第二转折光栅遮挡住所述第一转折光栅与所述第三转折光栅之间间隔的缝隙。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的无显示暗带的衍射波导，其有益效果为：

由于在入射光栅的两侧分别设置间隔第一转折光栅和第二转折光栅，使得该衍射波导具有双转折衍射波导的优点，可以同时利用入射光栅+1级和-1级的衍射光，提升光的传输效率并利用两级衍射效率互补提升图像均匀性；另外，通过在第一转折光栅的下方间隔设置了第三转折光栅，且第一转折光栅与第三转折光栅之间间隔的缝隙被第二转折光栅遮挡住，不会在出射光栅上形成暗带，提高了衍射波导的整体性能，增加了衍射波导的实用性。