导光器件以及可穿戴设备的制作方法

本申请涉及近眼显示，更具体地，本申请涉及一种导光器件以及可穿戴设备。

背景技术：

1、衍射光波导是增强现实(ar)设备的核心。对于现有的衍射光波导方案来说，通常采用单一折射率的波导基底设计方案，而这种方案在实际应用中具有较多的缺陷问题如因耦出区的彩虹效应及耦入区的backcoupling带来的光效降低，这将会影响到增强现实(ar)设备的画面显示性能，从而影响用户视觉体验感和沉浸体验感。特别是，耦出区的彩虹效应是目前衍射光波导方案设计非常明显的弊端，但就目前的技术而言，只能通过对波导基底上的光栅结构的新设计/改进尽可能的减弱该影响，然而效果却并不理想。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供的一种导光器件以及可穿戴设备的新技术方案。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种导光器件。所述导光器件包括波导基底以及设于所述波导基底的耦入区和耦出区；

3、其中，所述波导基底包括至少两种不同的折射率；

4、所述耦入区用于将入射光线耦入所述波导基底内；

5、所述波导基底用于将所述入射光线全反射传播至所述耦出区，且所述入射光线中的不同光束在所述波导基底内经不同折射率反射调制后能够具有相同或者相接近的光线传播路径长度；

6、所述耦出区用于耦出传播至所述耦出区的光束。

7、可选地，所述耦入区在所述波导基底上位于折射率最高的高折射率区域，所述波导基底上自所述耦入区到远离所述耦入区的方向形成折射率减小的梯度分布。

8、可选地，所述波导基底为折射率渐变的单层结构。

9、可选地，所述波导基底为采用不同折射率的材料制成两层或者两层以上的层叠结构，其中，每种材料在所述波导基底上可至少形成一层并使所述波导基底具有一种折射率，使得所述波导基底形成折射率逐层渐变的梯度分布。

10、可选地，所述耦入区位于所述波导基底的至少一个表面上。

11、可选地，当所述耦入区设于所述波导基底的一个表面上时，所述波导基底上沿其厚度方向形成自设置所述耦入区的表面向与之相对的另一个表面的折射率逐渐变小的梯度分布。

12、可选地，当所述耦入区分设在所述波导基底的两个表面上时，所述波导基底上沿其厚度方向形成由两侧的表面向中部区域的折射率逐渐变小的梯度分布。

13、可选地，所述耦入区位于所述波导基底的侧面，所述侧面为斜面或者平面，所述波导基底上自所述耦入区到远离所述耦入区的方向形成折射率减小的梯度分布；

14、当所述侧面为平面时，在所述耦入区的一侧设置有耦入棱镜。

15、可选地，所述入射光线至少包括第一光束和第二光束，在所述波导基底的高折射率与低折射率的界面上，当所述第二光束的衍射角度大于所述第一光束的衍射角度时，所述第一光束能够透过所述界面射入所述低折射率的区域，并经所述低折射率的区域反射调制后再传播至所述界面并透射进入所述高折射率的区域，使所述第一光束在所述波导基底内一次全反射的光线传播路径长度与所述第二光束在所述波导基底内一次全反射的光线传播路径长度相同或者相接近。

16、可选地，所述耦入区及所述耦出区设有单个衍射光学元件或者多个衍射光学元件组合成的衍射光学组件。

17、可选地，所述耦入区及所述耦出区设有衍射光学元件，所述衍射光学元件包括表面浮雕光栅、体全息光栅、液晶光栅及光子晶体中的一种或多种。

18、可选地，所述耦入区与所述耦出区位于所述波导基底的同一侧；或者，

19、所述耦入区与所述耦出区分设在所述波导基底的异侧。

20、可选地，所述入射光线包括以不同入射角度射入所述耦入区的至少两束相同波长的光束；

21、或者，

22、所述入射光线为包含至少两束不同波长光束的多波长光线，且各不同波长的光束均以同一入射角度射入所述耦入区。

23、第二方面，本申请实施例提供了一种可穿戴设备。所述可穿戴设备包括：

24、如第一方面所述的导光器件；以及

25、光机，所述光机用以将所述入射的光线或者图像射入所述导光器件上的所述耦入区中。

26、本申请的有益效果在于：

27、本申请实施例提供了一种光波导设计方案，通过设计包括不同折射率的波导基底，可用以矫正耦入至波导基底内部分光束发生全反射传播的光线路径长度，使得耦入波导基底内一次全反射传播的各光束可以具有相同或相接近的光线传播路径长度，如此能够有效避免出现在耦出区产生彩虹效应及在耦入区产生漏光(backcoupling)等现象，这利于提升光效和成像质量。

28、通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种导光器件，其特征在于，所述导光器件包括波导基底(1)以及设于所述波导基底(1)的耦入区(2)和耦出区(3)；

2.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)在所述波导基底(1)上位于折射率最高的高折射率区域，所述波导基底(1)上自所述耦入区(2)到远离所述耦入区(2)的方向形成折射率减小的梯度分布。

3.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述波导基底(1)为折射率渐变的单层结构。

4.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述波导基底(1)为采用不同折射率的材料制成两层或者两层以上的层叠结构，其中，每种材料在所述波导基底(1)上可至少形成一层并使所述波导基底(1)具有一种折射率，使得所述波导基底(1)形成折射率逐层渐变的梯度分布。

5.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)位于所述波导基底(1)的至少一个表面上。

6.根据权利要求5所述的导光器件，其特征在于，当所述耦入区(2)设于所述波导基底(1)的一个表面上时，所述波导基底(1)上沿其厚度方向形成自设置所述耦入区(2)的表面向与之相对的另一个表面的折射率逐渐变小的梯度分布。

7.根据权利要求5所述的导光器件，其特征在于，当所述耦入区(2)分设在所述波导基底(1)的两个表面上时，所述波导基底(1)上沿其厚度方向形成由两侧的表面向中部区域的折射率逐渐变小的梯度分布。

8.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)位于所述波导基底(1)的侧面，所述侧面为斜面或者平面，所述波导基底(1)上自所述耦入区(2)到远离所述耦入区(2)的方向形成折射率减小的梯度分布；

9.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述入射光线(01)至少包括第一光束(011)和第二光束(012)，在所述波导基底(1)的高折射率与低折射率的界面上，当所述第二光束(012)的衍射角度大于所述第一光束(011)的衍射角度时，所述第一光束(011)能够透过所述界面射入所述低折射率的区域，并经所述低折射率的区域反射调制后再传播至所述界面并透射进入所述高折射率的区域，使所述第一光束(011)在所述波导基底(1)内一次全反射的光线传播路径长度与所述第二光束(012)在所述波导基底(1)内一次全反射的光线传播路径长度相同或者相接近。

10.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)及所述耦出区(3)设有单个衍射光学元件或者多个衍射光学元件组合成的衍射光学组件。

11.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)及所述耦出区(3)设有衍射光学元件，所述衍射光学元件包括表面浮雕光栅、体全息光栅、液晶光栅及光子晶体中的一种或多种。

12.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(2)与所述耦出区(3)位于所述波导基底(1)的同一侧；或者，

13.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述入射光线(01)包括以不同入射角度射入所述耦入区(2)的至少两束相同波长的光束；

14.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括：

技术总结本申请实施例公开了一种导光器件以及可穿戴设备；其中，所述导光器件包括波导基底以及设于所述波导基底的耦入区和耦出区；其中，所述波导基底包括至少两种不同的折射率；所述耦入区用于将入射光线耦入所述波导基底内；所述波导基底用于将所述入射光线全反射传播至所述耦出区，且所述入射光线中的不同光束在所述波导基底内经不同折射率反射调制后能够具有相同或者相接近的光线传播路径长度；所述耦出区用于耦出传播至所述耦出区的光束。本申请实施例的导光器件，通过设计折射率变化的波导基底，可以矫正部分光束在波导基底内一次全反射传播的路径长度，避免在耦出区出现彩虹效应和在耦入区出现漏光(Backcoupling)现象，能提升光效。技术研发人员：程鑫,魏如东受保护的技术使用者：歌尔光学科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16