光波导及抬头显示系统的制作方法

本申请涉及发光显示，特别涉及一种光波导及抬头显示系统。

背景技术：

1、增强现实是一种实时采集现实世界信息，并将虚拟信息、图像等与现实世界相结合的显示技术。增强现实的抬头显示是将增强显示技术和抬头显示技术相结合，将计算机生成的虚拟信息叠加在三维道路环境中，视觉特效与真实道路元素相匹配，不仅能够拥有更大的视场角和更远的成像距离，而且能够提供更丰富、更直观的信息展示。

2、由于白天汽车前方的环境光往往非常强，为了让抬头显示产品实现较好的增强显示效果，从波导耦出的图像经车前挡风玻璃进入人眼的亮度需要足够大，这就要求从波导耦出光线尽可能多地入射到人眼eyebox区域内(指的是近眼显示光学模组与眼球之间的一块锥形区域，也是显示内容最清晰的区域)，提高光线能量利用率。

3、典型波导应当包括耦入区、波导和耦出区。耦入区通过衍射效应改变光源发出光束的传播角度，使其满足波导内全反射条件，从而实现在波导中传输。现有波导方案中，光从耦入区进入耦出区需要在波导内传播一段距离，光线在波导内弹射次数比较多，这增大了光线在波导内传输的能量损耗，导致能量利用率降低，入眼亮度不高。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种光波导，本申请实施例还提供一种具有上述光波导的抬头显示系统。

2、第一方面，本申请实施例提供一种光波导，光波导包括波导本体、耦入光栅以及耦出光栅。耦入光栅设置于波导本体的表面。耦出光栅设置于波导本体的表面；将耦入光栅向耦出光栅所在的表面投影时，耦入光栅的投影位于耦出光栅的外轮廓所包围的区域内。

3、进一步地，在一些实施例中，波导本体具有相背的第一表面和第二表面，耦入光栅和耦出光栅均设置于第一表面；耦出光栅环绕在耦入光栅的外周。

4、进一步地，在一些实施例中，耦入光栅为透射型光栅，耦出光栅为反射型光栅，经第一表面耦入波导本体的光线被耦出光栅反射至第二表面出射。

5、进一步地，在一些实施例中，光波导还包括防护件，防护件设置于第二表面，将防护件朝向第一表面投影时，防护件的投影与耦入光栅的所在的区域至少部分重合。

6、进一步地，在一些实施例中，防护件包括以下结构中的至少一种：衰减片、反射型偏振片、半透半反膜片。

7、进一步地，在一些实施例中，波导本体具有相背的第一表面和第二表面，耦入光栅设置于第一表面，耦出光栅设置于第二表面；耦入光栅和耦出光栅均为透射型光栅，经第一表面耦入波导本体的光线被耦出光栅自第二表面耦出。

8、进一步地，在一些实施例中，耦入光栅为一维光栅或二维光栅，或/及，耦出光栅为一维光栅或二维光栅。

9、进一步地，在一些实施例中，耦入光栅和耦出光栅均为二维光栅，耦出光栅的周期与耦入光栅的周期相同。

10、进一步地，在一些实施例中，耦入区的数量设置有多个，耦入光栅的数量设置有多个且与耦入区一一对应设置，将耦入光栅向耦出光栅所在的表面投影时，多个耦入光栅的投影排布于耦出光栅的外轮廓所包围的区域内。

11、第二方面，本申请实施例还提供一种抬头显示系统，包括图像显示器以及上述任意一项的光波导，耦入光栅位于图像源光线的光路上。

12、相对于现有技术，本申请实施例提供的光波导中，将耦入光栅向耦出光栅所在的表面投影时，耦入光栅的投影位于耦出光栅的外轮廓所包围的区域内。由于耦出光栅的外轮廓覆盖耦入光栅在耦出光栅所在的表面的投影，图像源光线经耦入光栅耦入波导本体后，很快地又经过耦出光栅耦出波导本体，光线在波导本体内传播走过的光程非常小，弹射的次数少，极大地减少了光线在波导本体内传输的能量损耗，从而提高光波导的效率，提高了能量利用率。

技术特征：

1.一种光波导，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述波导本体具有相背的第一表面和第二表面，所述耦入光栅和所述耦出光栅均设置于所述第一表面；所述耦出光栅环绕在所述耦入光栅的外周。

3.如权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述耦入光栅为透射型光栅，所述耦出光栅为反射型光栅，经所述第一表面耦入所述波导本体的光线被所述耦出光栅反射至所述第二表面出射。

4.如权利要求2所述的光波导，其特征在于，所述光波导还包括防护件，所述防护件设置于所述第二表面，将所述防护件朝向所述第一表面投影时，所述防护件的投影与所述耦入光栅的所在的区域至少部分重合。

5.如权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述防护件包括以下结构中的至少一种：衰减片、反射型偏振片、半透半反膜片。

6.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述波导本体具有相背的第一表面和第二表面，所述耦入光栅设置于所述第一表面，所述耦出光栅设置于所述第二表面；所述耦入光栅和所述耦出光栅均为透射型光栅，经所述第一表面耦入所述波导本体的光线被所述耦出光栅自所述第二表面耦出。

7.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，

8.如权利要求7所述的光波导，其特征在于，所述耦入光栅和所述耦出光栅均为二维光栅，所述耦出光栅的周期与所述耦入光栅的周期相同。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的光波导，其特征在于，所述耦入光栅的数量设置有多个，将所述耦入光栅向所述耦出光栅所在的表面投影时，多个所述耦入光栅的投影排布于所述耦出光栅的外轮廓所包围的区域内。

10.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：

技术总结本申请涉及一种光波导及抬头显示系统，光波导包括波导本体、耦入光栅以及耦出光栅。耦入光栅设置于波导本体的表面。耦出光栅设置于波导本体的表面；将耦入光栅向耦出光栅所在的表面投影时，耦入光栅的投影位于耦出光栅的外轮廓所包围的区域内。上述光波导极大地减少了光线在波导本体内传输的能量损耗，从而提高光波导的效率，提高了能量利用率。技术研发人员：严子深,刘雄波,赵永顺,李屹受保护的技术使用者：深圳光峰科技股份有限公司技术研发日：20230911技术公布日：2024/5/16