一种光波导、抬头显示器及汽车的制作方法

本申请涉及抬头显示，具体而言，涉及一种光波导、抬头显示器及汽车。

背景技术：

1、抬头显示器(head up display，hud)作为一种驾驶辅助系统，其可以把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的挡风玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。例如，为了了解当前的车速信息，驾驶员无须再将目光转向组合仪表，只需透过驾驶员眼睛正前方的hud显示屏观察，就能看到这些信息，提高车辆驾驶的安全性。随着技术发展，抬头显示技术应用到汽车领域越来越普遍，近年来增强现实型抬头显示(ar-hud)也开始在一些高端车上应用。由于ar-hud可以更大的视场角和更远的虚像距离(一般大于7.5米)，可以使显示图像和现实物体相融合，因此更受到用户喜欢。

2、ar-hud中所使用的光波导的耦出区域具有更大的面积，为满足hud对大尺寸眼盒(eyebox)和长出瞳距离(eye relief)的需求,耦出区域的尺寸要达到数百个毫米。由于光栅的分光特性，光源发出的光很难通过全部的耦出区域并保持较高的效率和均匀性。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种光波导、抬头显示器及汽车，能够提高光波导出光的效率和均匀性。

2、本申请的实施例一方面提供了一种光波导，包括波导基底，波导基底上设置有第一耦入衍射元件、耦出衍射元件以及第二耦入衍射元件，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件设置于耦出衍射元件的相对两侧，两束入射光分别经过第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件耦入波导基底，并由耦出衍射元件耦出。

3、作为一种可实施的方式，第一耦入衍射元件、耦出衍射元件和第二耦入衍射元件沿直线排列，且第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件关于耦出衍射元件的中心线对称。

4、作为一种可实施的方式，第一耦入衍射元件和耦出衍射元件之间还设置有至少一个第一转折元件，由第一耦入衍射元件出射的衍射光依次经过第一转折元件的扩展后入射耦出衍射元件；第二耦入衍射元件和耦出衍射元件之间还设置有至少一个第二转折元件，由第二耦入衍射元件出射的衍射光依次经过第一转折元件的扩展后入射耦出衍射元件。

5、作为一种可实施的方式，第一转折元件和第二转折元件均为一个。

6、作为一种可实施的方式，第一转折元件和第二转折元件关于耦出衍射元件的中心线对称。

7、作为一种可实施的方式，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件关于耦出衍射元件的中心线对称。

8、作为一种可实施的方式，第一耦入衍射元件、耦出衍射元件以及第二耦入衍射元件为衍射光栅。

9、作为一种可实施的方式，衍射光栅为体全息光栅或者表面浮雕光栅。

10、本申请的实施例另一方面提供了一种抬头显示器，包括上述光波导，光波导的第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件对应设置光机，光机出射的光对应入射第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件。

11、本申请的实施例的在一方面提供了一种汽车，包括上述抬头显示器。

12、本申请实施例的有益效果包括：

13、本申请提供的光波导，应用于抬头显示器，包括波导基底，波导基底上设置有第一耦入衍射元件、耦出衍射元件以及第二耦入衍射元件，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件设置于耦出衍射元件的相对两侧，其中，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件沿第一方向排列，抬头显示器应当具有较大尺寸的眼盒以及较长的出瞳距离，使得耦出衍射元件沿第一方向具有较大的尺寸，两束入射光分别经过第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件耦入波导基底，并由耦出衍射元件耦出，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件设置于耦出衍射元件的相对两侧，由第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件耦入的光束分别由耦出衍射元件的相对两侧进入耦出衍射元件，即两束光束沿分别第一方向的和第一方向的反方向在耦出衍射元件内传播并耦出，在传播过程中，沿各自光的传播方向光能量逐渐减小，由于两束光束由相反的方向传播并耦出，使得两束光的能量在第一方向上能够相互补充，从而提高光波导出光的均匀性。另外，相对于一个耦入衍射元件，为了尽量的提高出光的均匀性，对耦出衍射元件的参数进行调整使得耦出效率较低，本申请实施例设置有两个耦入衍射元件,衍射元件及可调控变量的增加使得光波导设计有了更高的自由度，在两条光路相互补充的情况下，不必同单光机系统一样，为提升耦出光强的均匀性，对衍射效率做出过多的牺牲，从而提高了出光的效率。因此，本申请实施例的光波导，能够提高光波导出光的效率和均匀性。

技术特征：

1.一种光波导，其特征在于，包括波导基底，所述波导基底上设置有第一耦入衍射元件、耦出衍射元件以及第二耦入衍射元件，所述第一耦入衍射元件和所述第二耦入衍射元件设置于所述耦出衍射元件的相对两侧，两束入射光分别经过所述第一耦入衍射元件和所述第二耦入衍射元件耦入所述波导基底，并由所述耦出衍射元件耦出。

2.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述第一耦入衍射元件、所述耦出衍射元件和所述第二耦入衍射元件沿直线排列，且第一耦入衍射元件和所述第二耦入衍射元件关于所述耦出衍射元件的中心线对称。

3.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述第一耦入衍射元件和所述耦出衍射元件之间还设置有至少一个第一转折元件，由所述第一耦入衍射元件出射的衍射光依次经过所述第一转折元件的扩展后入射所述耦出衍射元件；所述第二耦入衍射元件和所述耦出衍射元件之间还设置有至少一个第二转折元件，由所述第二耦入衍射元件出射的衍射光依次经过所述第一转折元件的扩展后入射所述耦出衍射元件。

4.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述第一转折元件和所述第二转折元件均为一个。

5.根据权利要求4所述的光波导，其特征在于，所述第一转折元件和所述第二转折元件关于所述耦出衍射元件的中心线对称。

6.根据权利要求3所述的光波导，其特征在于，所述第一耦入衍射元件和所述第二耦入衍射元件关于所述耦出衍射元件的中心线对称。

7.根据权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述第一耦入衍射元件、所述耦出衍射元件以及所述第二耦入衍射元件为衍射光栅。

8.根据权利要求7所述的光波导，其特征在于，所述衍射光栅为体全息光栅或者表面浮雕光栅。

9.一种抬头显示器，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的光波导，所述光波导的第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件对应设置光机，所述光机出射的光对应入射所述第一耦入衍射元件和所述第二耦入衍射元件。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的抬头显示器。

技术总结本申请公开了一种光波导、抬头显示器及汽车，涉及抬头显示技术领域，本申请的光波导，包括波导基底，波导基底上设置有第一耦入衍射元件、耦出衍射元件以及第二耦入衍射元件，第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件设置于耦出衍射元件的相对两侧，两束入射光分别经过第一耦入衍射元件和第二耦入衍射元件耦入波导基底，并由耦出衍射元件耦出。本申请提供的光波导、抬头显示器及汽车，能够提高光波导出光的效率和均匀性。技术研发人员：金凤明,季佳杰,麦英强,冯东洋,刘风雷受保护的技术使用者：浙江水晶光电科技股份有限公司技术研发日：20230915技术公布日：2024/5/27