[发明专利]一种光波导组合器及头戴式设备

说明书

本发明提供了一种光波导组合器及头戴式设备，该光波导组合器包括：光波导片、第一超表面和第二超表面，第一超表面和第二超表面分别设置于光波导片两端的区域；第一超表面和第二超表面分别包括：相同的长方形柱状单元结构，长方形柱状单元结构按照相位差和对光线的衍射效率排布，具有不同的旋向角；使入射的第一光束经第一超表面衍射后，进入光波导片中传输，再经第二超表面衍射后均匀出射，使在第二超表面入射的第二光束，经第二超表面衍射后具有屈光度发散的均匀出射。本发明的光波导组合器在应用于头戴式设备时，通过使第一光束和第二光束在人眼前融合，可以增强沉浸式体验，通过使第二光束具有屈光度发散，可以具备近视镜功能。

技术领域

本发明涉及超表面技术领域，尤其涉及一种光波导组合器及头戴式设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动，强调虚拟和真实的无缝结合。增强现实设备，如AR眼镜，作为一种头戴式设备广泛应用于立体电影中。

由于立体电影的观影人群中存在近视观众，近视观众在观看立体电影时需同时配带近视眼镜和AR眼镜，这给近视观众带来了较差的观影体验。

发明内容

本发明提供一种光波导组合器及头戴式设备，用以解决现有技术中头戴式设备不具备近视矫正功能的缺陷，可以使头戴式设备集近视矫正的功能于一体，便于近视人群使用。

第一方面，本发明提供了一种光波导组合器，包括：光波导片、第一超表面和第二超表面，所述第一超表面和所述第二超表面分别设置于所述光波导片两端的区域；所述第一超表面和所述第二超表面分别包括：相同的长方形柱状单元结构，所述长方形柱状单元结构按照相位差和对光线的衍射效率排布，具有不同的旋向角；使入射的第一光束经所述第一超表面衍射后，进入所述光波导片中传输，再经所述第二超表面衍射后均匀出射，使在所述第二超表面入射的第二光束，经所述第二超表面衍射后具有屈光度发散的均匀出射。

根据本发明提供的光波导组合器，所述第一超表面和所述第二超表面分别设置于所述光波导片同一侧的表面上。

根据本发明提供的光波导组合器，所述第一超表面和所述第二超表面分别设置于所述光波导片相对两侧的表面上。

根据本发明提供的光波导组合器，所述第一光束为带有图像信息的光束，所述第二光束为自然光束。根据本发明提供的光波导组合器，所述第一光束为第一偏振光，所述第一偏振光经所述第一超表面转化为第一圆偏振光，进入所述光波导片中传输，所述第一圆偏振光经所述第二超表面转化为均匀出射的第二圆偏振光；所述第二光束为自然光束通过偏振滤光片过滤后得到第二偏振光，所述第二偏振光经所述第二超表面转化为具有屈光度发散的第三圆偏振光均匀出射。

根据本发明提供的光波导组合器，所述长方形柱状单元结构的材料包括以下中的一种：氧化钛、氮化硅、氮化镓。

根据本发明提供的光波导组合器，所述光波导片的材料为熔融石英。

根据本发明提供的光波导组合器，所述第一超表面和所述第二超表面是在所述光波导片上采用半导体制造工艺制作。

第二方面，本发明提供了一种头戴式设备，包括所述光波导组合器制作的镜片。

根据本发明提供的头戴式设备，包括增强现实眼镜和增强现实头盔中的一种。