光波导结构和头戴显示设备的制作方法

本申请实施例涉及增强现实，更具体地，本申请实施例涉及一种光波导结构和头戴显示设备。

背景技术：

1、在ar(augmented reality，增强现实)显示中，如ar头戴显示设备通常采用光波导作为核心元件，入射的光线可以在光波导内依据全反射原理进行传输。其中，在光波导的表面设置有衍射光栅，衍射光栅用于将光线耦合进入光波导内部，或者将光线耦出光波导显示成像。

2、相关技术中，增强现实设备基本以静态光栅为主要元件，这样静态的光栅使得光线只能以固定的方式被调制，使得成像方式单一且很难得到提升，导致佩戴者的体验感或交互感处于较低的水平。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种光波导结构和头戴显示设备的新技术方案。

2、第一方面，本申请提供了一种光波导结构。所述光波导结构包括：

3、波导体、光线处理元件和相位调制元件；

4、所述波导体内形成了容置腔，所述光线处理元件和所述相位调制元件均位于所述容置腔内；所述光线处理元件和所述相位调制元件层叠设置，所述相位调制元件相对于所述光线处理元件靠近人眼设置；

5、所述光线处理元件被配置为：接收光线并改变光线的传输方向，使得从所述光线处理元件出射的光线角度大于所述波导体的全反射角；

6、所述相位调制元件被配置为：接收从所述光线处理元件出射的光线，并对所述光线进行动态调制形成目标相位图像输出。

7、可选地，所述相位调制元件包括多个相位调制单元，多个相位调制单元阵列排布，相邻相位调制单元电连接；

8、每一相位调制单元包括相位调制件和电控件，所述相位调制件和所述电控件电连接，所述电控件控制所述相位调制件的状态，以使所述相位调制件动态调制光线相位。

9、可选地，所述相位调制件为液晶元件或者压电体元件。

10、可选地，所述相位调制元件还包括寻址电路模块，所述寻址电路模块被配置为：定位所述相位调制单元，并确定所述相位调制单元的状态。

11、可选地，所述光线处理元件为光线匀化器，所述光线匀化器接收从所述波导体的耦入端射入至波导体内部的光线，并对光线进行扩展，以使光线覆盖所述相位调制元件。

12、可选地，从所述波导体的耦入端射入至波导体内部的光线传输至所述光线匀化器后，光线被调制为第一光线和第二光线；

13、其中所述第一光线出射的光线角度大于所述波导体的全反射角，所述第二光线能够透射所述相位调制元件并被所述波导体反射。

14、可选地，所述光线处理元件为光线整向器，所述光线整向器接收从外界传输的多束光线，并同时对多束光线进行调制。

15、可选地，所述光线整向器用于将多束光线同时调制成以同一传输方向和同一出射角度出射的平行光束。

16、可选地，所述光波导结构包括至少两个光线处理元件和至少两个相位调制元件，所述光线处理元件沿着波导体的长度方向设置，其中每一个光线处理元件对应一个相位调制元件，所述相位调制元件用于接收和与其对应的所述光线处理元件出射的光线，并对所述光线进行动态调制形成至少两个目标相位图像输出。

17、可选地，至少两个光线处理元件包括第一光线处理元件和第二光线处理元件；

18、其中所述第一光线处理元件改变光线的传输方向，以使光线朝着第一方向传输；所述第二光线处理元件改变光学的传输方向，以使光线朝向第二方向出射，其中第一方向和第二方向不同。

19、可选地，相邻设置的光线处理元件之间设置有第一间隙，相邻设置的相位调制元件之间设置有第二间隙，其中所述第一间隙的尺寸和所述第二间隙的尺寸相同。

20、可选地，所述光波导结构还包括反射膜，所述反射膜设置在所述光线处理元件和所述相位调制元件之间；所述反射膜被配置为：选择性的允许被光线处理元件处理后的光线通过。

21、第二方面，提供了一种头戴显示设备。所述头戴显示设备包括如第一方面所述的光波导结构。

22、根据本申请的实施例，提供了一种光波导结构。光波导结构包括了光线处理元件和相位调制元件，其中光线处理元件可以改变光线的传输方向，使得光线的出射角度大于全反射角，只响应于满足于全反射条件之内的光线，而环境光并不满足于全反射条件，因此环境光并不会对环境光有所响应，使得人眼在观察时可以看清虚拟图像和环境周围的真实世界；同时相位调制元件可以对光线实现实时相位动态调制，使得最终所呈现的画面更具有立体感，提升佩戴者的体验感和交互感。

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

技术特征：

1.一种光波导结构，其特征在于，所述光波导结构包括：波导体(1)、光线处理元件(2)和相位调制元件(3)；

2.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述相位调制元件(3)包括多个相位调制单元(30)，多个相位调制单元(30)阵列排布，相邻相位调制单元(30)电连接；

3.根据权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，所述相位调制件为液晶元件(32)或者压电体元件(31)。

4.根据权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，所述相位调制元件(3)还包括寻址电路模块，所述寻址电路模块被配置为：定位目标相位调制单元，并确定目标相位调制单元的状态。

5.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光线处理元件(2)为光线匀化器(21)，所述光线匀化器(21)接收从所述波导体(1)的耦入端(10)射入至波导体(1)内部的光线，并对光线进行扩展，以使光线覆盖所述相位调制元件(3)。

6.根据权利要求5所述的光波导结构，其特征在于，从所述波导体(1)的耦入端(10)射入至波导体(1)内部的光线传输至所述光线匀化器(21)后，光线被调制为第一光线(7)和第二光线(8)；

7.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光线处理元件(2)为光线整向器(22)，所述光线整向器(22)接收从外界传输的多束光线，并同时对多束光线进行调制。

8.根据权利要求7所述的光波导结构，其特征在于，所述光线整向器(22)用于将多束光线同时调制成以同一传输方向和同一出射角度出射的平行光束。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导结构包括至少两个光线处理元件(2)和至少两个相位调制元件(3)，所述光线处理元件(2)沿着波导体(1)的长度方向设置，其中每一个光线处理元件(2)对应一个相位调制元件(3)，所述相位调制元件(3)用于接收和与其对应的所述光线处理元件(2)出射的光线，并对所述光线进行动态调制形成至少两个目标相位图像输出。

10.根据权利要求9所述的光波导结构，其特征在于，至少两个光线处理元件(2)包括第一处理元件和第二处理元件；

11.根据权利要求9所述的光波导结构，其特征在于，相邻设置的光线处理元件(2)之间设置有第一间隙，相邻设置的相位调制元件(3)之间设置有第二间隙，其中所述第一间隙的尺寸和所述第二间隙的尺寸相同。

12.根据权利要求9所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导结构还包括反射膜(6)，所述反射膜(6)设置在所述光线处理元件(2)和所述相位调制元件(3)之间；所述反射膜(6)被配置为：选择性的允许被光线处理元件(2)处理后的光线通过。

13.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括如权利要求1-12中任一项所述的光波导结构。

技术总结本申请实施例提供了一种光波导结构和头戴显示设备。所述光波导结构包括：波导体、光线处理元件和相位调制元件；所述波导体内形成了容置腔，所述光线处理元件和所述相位调制元件均位于所述容置腔内；所述光线处理元件和所述相位调制元件层叠设置，所述相位调制元件相对于所述光线处理元件靠近人眼设置；所述光线处理元件被配置为：接收光线并改变光线的传输方向，使得从所述光线处理元件出射的光线角度大于所述波导体的全反射角；所述相位调制元件被配置为：接收从所述光线处理元件出射的光线，并对所述光线进行动态调制形成目标相位图像输出。技术研发人员：赵恩,饶轶,魏如东,董立超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：2024/5/27