一种衍射光波导及增强现实设备的制作方法

本发明实施例涉及衍射波导，尤其涉及一种衍射光波导及增强现实设备。

背景技术：

1、波导是光器件中光线传播的通道，类似于电子学中的导线。与光纤相似，波导通过全内反射将光线限制在通道中。全内反射的发生在光线从高折射率材料传播到低折射率材料，因此，波导通常具有三明治结构，外层为低折射率材料，而内层的基底为高折射率材料。

2、所有衍射波导均存在漏光问题，这是由光栅的反射级次和透射级次同时存在造成的，在此情况下，波导传输的信息会被外界的人看到，既影响了美观，也存在信息泄露的隐患。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种衍射光波导，解决了现有技术中波导下表面漏光，降低了输出功率且存在信息泄露风险的问题，达到了减少漏光、提高输出功率，降低信息泄露风险的效果。

2、本发明提供了一种衍射光波导包括波导基底及配置于所述波导基底表面的耦入光栅区域、耦出光栅区域和反射区域；

3、光线由所述耦入光栅区域进入所述波导基底后，在所述波导基底中全反射传输；光线在所述波导基底中全反射传输达到所述耦出光栅区域后产生第一衍射光和第二衍射光，所述第一衍射光耦出所述波导基底进入人眼；

4、所述反射区域配置于所述第二衍射光从所述波导基底出射的表面，与所述耦出光栅区域相对应，所述第二衍射光传输达到所述反射区域后被选择性地反射回所述波导基底。

5、优选地，所述反射区域配置有透明材料层，所述反射区域根据所述透明材料层的厚度及折射率反射预设波长范围和/或预设入射角度范围的光线。

6、优选地，所述反射区域包括至少两个反射子区域，所述两个反射子区域内设置有不同厚度和/或折射率的透明材料层，所述波导基底内的光线达到任一所述反射子区域时，根据该反射子区域设置的透明材料层预设入射角度范围的光线被选择性地反射回所述波导基底。

7、优选地，所述至少两个反射子区域位于所述耦出光栅区域的边界区域，所述边界区域的第一衍射光的光线密度低于所述耦出光栅区域中除所述边界区域外的其他区域的第一衍射光的光线密度。

8、优选地，所述反射区域包括至少两个反射子区域，所述两个反射子区域内设置有不同厚度和/或折射率的透明材料层，所述波导基底内的光线达到任一所述反射子区域时，根据该反射子区域设置的透明材料层预设波长范围的光线被选择性地反射回所述波导基底。

9、优选地，所述反射子区域根据不同波长光线的第一衍射光在所述耦出光栅区域的能量分布；对于任一所述反射子区域，波长位于该反射子区域设置的波长选择范围的第一衍射光在该反射子区域对应的耦出光栅区域的光线能量，低于波长位于该反射子区域设置的波长选择范围外的第一衍射光在该反射子区域对应的耦出光栅区域的光线能量。

10、优选地，所述反射区域配置有至少两层的透明材料层，其中：

11、其中一层透明材料层包括至少两个角度选择子区域，所述波导基底内的光线达到任一所述角度选择子区域时，入射角度位于该角度选择子区域对应的角度选择范围的光线被选择性地反射回所述波导基底；

12、和/或

13、其中一层透明材料层包括至少两个波长选择子区域，所述波导基底内的光线达到任一所述波长选择子区域时，波长位于该波长选择子区域对应的波长选择范围的光线被选择性地反射回所述波导基底。

14、优选地，所述反射区域配置有至少两层透明材料层，其中，任意一层透明材料层包括至少两个角度选择子区域，所述波导基底内的光线达到任一所述角度选择子区域时，入射角度位于该角度选择子区域对应的角度选择范围的光线被选择性地反射；不同的透明材料层分别对应不同的波长选择范围，所述波导基底内的光线达到任一所述透明材料层时，波长位于该透明材料层对应的波长选择范围的光线被选择性地反射。

15、本申请还提出一种增强现实设备，所述增强现实设备包括光机，所述光机用于投射光线，并包括如上所述的衍射光波导。

16、优选地，所述增强现实设备实现为近眼显示设备，其中，所述设备主体被实施为眼镜架，其中所述眼镜架包括横梁部和镜腿部，并且所述镜腿部从所述横梁部的左右两侧中的至少一侧向后延伸，如上所述的衍射光波导被对应地设置于所述横梁部。

17、优选地，所述增强现实设备实现为抬头显示设备，所述设备主体被实施为挡风玻璃，所述衍射光波导被对应地设置于所述挡风玻璃的内部或者内侧，用于转移所述光机投射的光线至所述挡风玻璃。

18、本发明通过在波导基底的下表面增加反射区域减少了基底下表面的漏光，降低了信息泄露的风险，同时反射区域与耦出光栅区域和/或扩瞳光栅区域对应，使得反射的光线从耦出光栅区域和/或扩瞳光栅区域离开，进一步提高了耦出效率，解决了现有技术中波导耦出效率低且存在漏光及信息泄露风险的问题，达到了提高耦出效率，降低漏光情况，减少信息泄露的效果。

技术特征：

1.一种衍射光波导，其特征在于，所述衍射光波导包括波导基底及配置于所述波导基底表面的耦入光栅区域、耦出光栅区域和反射区域；

2.根据权利要求1所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射区域配置有透明材料层，所述反射区域根据所述透明材料层的厚度及折射率反射预设波长范围和/或预设入射角度范围的光线。

3.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射区域包括至少两个反射子区域，所述两个反射子区域内设置有不同厚度和/或折射率的透明材料层，所述波导基底内的光线达到任一所述反射子区域时，根据该反射子区域设置的透明材料层预设入射角度范围的光线被选择性地反射回所述波导基底。

4.根据权利要求3所述的衍射光波导，其特征在于，所述至少两个反射子区域位于所述耦出光栅区域的边界区域，所述边界区域的第一衍射光的光线密度低于所述耦出光栅区域中除所述边界区域外的其他区域的第一衍射光的光线密度。

5.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射区域包括至少两个反射子区域，所述两个反射子区域内设置有不同厚度和/或折射率的透明材料层，所述波导基底内的光线达到任一所述反射子区域时，根据该反射子区域设置的透明材料层预设波长范围的光线被选择性地反射回所述波导基底。

6.根据权利要求5所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射子区域根据不同波长光线的第一衍射光在所述耦出光栅区域的能量分布；对于任一所述反射子区域，波长位于该反射子区域设置的波长选择范围的第一衍射光在该反射子区域对应的耦出光栅区域的光线能量，低于波长位于该反射子区域设置的波长选择范围外的第一衍射光在该反射子区域对应的耦出光栅区域的光线能量。

7.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射区域配置有至少两层透明材料层，其中：

8.根据权利要求2所述的衍射光波导，其特征在于，所述反射区域配置有至少两层透明材料层，其中，任意一层透明材料层包括至少两个角度选择子区域，所述波导基底内的光线达到任一所述角度选择子区域时，入射角度位于该角度选择子区域对应的角度选择范围的光线被选择性地反射；不同的透明材料层分别对应不同的波长选择范围，所述波导基底内的光线达到任一所述透明材料层时，波长位于该透明材料层对应的波长选择范围的光线被选择性地反射。

9.一种增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备包括光机，所述光机用于投射光线，并包括如权利要求1至8中任一项所述的衍射光波导。

10.根据权利要求9所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备实现为近眼显示设备，其中，所述设备主体被实施为眼镜架，其中所述眼镜架包括横梁部和镜腿部，并且所述镜腿部从所述横梁部的左右两侧中的至少一侧向后延伸，根据权利要求1至8中任一项所述的衍射光波导被对应地设置于所述横梁部。

11.根据权利要求9所述的增强现实设备，其特征在于，所述增强现实设备实现为抬头显示设备，所述设备主体被实施为挡风玻璃，所述衍射光波导被对应地设置于所述挡风玻璃的内部或者内侧，用于转移所述光机投射的光线至所述挡风玻璃。

技术总结本发明公开了一种衍射光波导及增强现实设备。通过在波导基底的下表面增加反射区域减少了基底下表面的漏光，降低了信息泄露的风险，并通过反射区域将光线反射至耦出光栅区域和/或扩瞳光栅区域，进一步提高了耦出效率，解决了现有技术中波导耦出效率低且存在漏光及信息泄露风险的问题，达到了提高耦出效率，降低漏光情况，减少信息泄露的效果。技术研发人员：黄鹏,张雅琴,楼歆晔受保护的技术使用者：上海鲲游科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29