[发明专利]光波导系统及增强现实设备

说明书

本发明提供一种光波导系统及增强现实设备，光波导系统包括光波导和设置于光波导表面的光栅，光栅包括多个元胞阵列，元胞阵列为平行四边形，以使得入射至光栅的一束入射光束衍射出两束衍射光束，且两束衍射光束与入射光束在光栅平面上的分量所成的夹角不相等。通过采用平行四边形的元胞阵列组成的二维光栅，当一束入射光束从光波导入射至光栅后会产生在光栅平面上的分量所成的夹角不相等的两束衍射光束，这样的衍射方式使得包含该光栅的光波导系统能以更自由的形式组合，这些形式能够提升现有的光波导系统的诸多指标，包括但不限于提升光效、缩减保持较小的波导镜片体积等，且其外观也可以更自由的变化，满足不同消费者的喜好。

技术领域

本发明涉及增强现实设备领域，尤其涉及一种光波导系统及增强现实设备。

背景技术

现有基于二维光栅的形式光波导，一般都采用较特殊方式，即衍射光束与入射光束所成的夹角相同，这样的扩瞳方式限制了二维光栅的应用形式。而一维光栅光波导的面积或体积都比较大，这一类的产品外观更接近于头盔，又称为头戴显示(HMD)系统，相对笨重的头戴式方案限制了大视场AR光波导的进一步应用，尤其是在消费级市场。

鉴于此，有必要提供一种新型的光波导系统及增强现实设备，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种光波导系统及增强现实设备，旨在解决现有技术中光波导系统应用形式单一的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明提供一种光波导系统，包括光波导和设置于所述光波导表面的光栅，所述光栅包括多个元胞阵列，所述元胞阵列为平行四边形，以使得入射至所述光栅的一束入射光束衍射出两束衍射光束，且两束所述衍射光束与所述入射光束在所述光栅平面上的分量所成的夹角不相等。

在一实施例中，所述元胞阵列包括第一光栅矢量和第二光栅矢量，所述平行四边形包括相邻的横边和竖边，所述第一光栅矢量和所述横边匹配，所述第二光栅矢量与所述竖边匹配。

在一实施例中，所述第一光栅矢量和所述第二光栅矢量的夹角为θ，且0θ180°，所述横边的长度和所述竖边的长度不相等。

在一实施例中，所述光栅为二维光栅，所述元胞阵列至少包括四个阵点，每一所述阵点的高度相同，或至少两个所述阵点的高度不同；当所述元胞阵列的每一所述阵点高度相同时，至少两个所述元胞阵列中的所述阵点高度不同。

在一实施例中，每一所述阵点的旋转角度相同，或至少两个所述阵点的旋转角度不同；当所述元胞阵列的每一所述阵点旋转角度相同时，至少两个所述元胞阵列中的所述阵点旋转角度不同。

在一实施例中，每一所述阵点的扭转角度相同，或至少两个所述阵点的扭转角度不同；当所述元胞阵列的每一所述阵点扭转角度相同时，至少两个所述元胞阵列中的所述阵点扭转角度不同。

在一实施例中，所述光栅包括耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅和所述耦出光栅非对称设置。

在一实施例中，所述耦入光栅相对于所述耦出光栅的水平对称轴或竖直对称轴平移预设距离设置。

在一实施例中，所述耦入光栅和所述耦出光栅同步旋转相同角度设置。

在一实施例中，所述耦入光栅相对所述耦出光栅旋转第一角度设置；或所述耦出光栅相对所述耦入光栅旋转第二角度设置。

在一实施例中，所述光波导包括第一光波导、第二光波导和第三光波导，所述第一光波导、所述第二光波导和所述第三光波导依次层叠设置，所述光栅包括设置于所述第一光波导表面的第一层光栅、设置于所述第二光波导表面的第二层光栅和设置于所述第三光波导表面的第三层光栅。