本申請(qǐng)實(shí)施例涉及光學(xué)成像，更具體地，本申請(qǐng)實(shí)施例涉及一種導(dǎo)光器件、光學(xué)模組以及頭戴顯示設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的衍射光波導(dǎo)方案，在波導(dǎo)片上分別設(shè)置有耦入?yún)^(qū)域和耦出區(qū)域。目前耦出區(qū)域內(nèi)的所有光柵的結(jié)構(gòu)一致，因此，在耦出區(qū)域中不同位置耦出光線的衍射效率是一致的。由于光線的總能量是恒定的，隨著光線的傳輸，在耦出區(qū)域內(nèi)的邊緣位置及尾部位置的光線能量會(huì)越來越低，耦出光線的能量也會(huì)越來越低，從而使得形成的圖像強(qiáng)度不均勻且總體的光學(xué)效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種導(dǎo)光器件、光學(xué)模組以及頭戴顯示設(shè)備的新技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了耦出區(qū)內(nèi)的不同區(qū)域具有不同的衍射效率。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N導(dǎo)光器件。所述導(dǎo)光器件包括導(dǎo)光基底以及設(shè)置在所述導(dǎo)光基底上的耦入?yún)^(qū)和耦出區(qū)；

3、所述耦出區(qū)用于將來自所述耦入?yún)^(qū)的光線進(jìn)行擴(kuò)瞳并耦出；

4、所述耦出區(qū)包括至少一個(gè)帶有凹槽的第一條形光柵，且所述凹槽設(shè)置為至少兩個(gè)并分設(shè)在所述第一條形光柵的相對(duì)兩側(cè)，所述凹槽能夠用以增加所述第一條形光柵的衍射級(jí)次并形成對(duì)應(yīng)該衍射級(jí)次的目標(biāo)衍射效率，以使傳播至所述第一條形光柵位置處的光線能夠由原本的在該第一條形光柵單側(cè)衍射轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍谠摰谝粭l形光柵的另一側(cè)增加衍射。

5、可選地，所述耦出區(qū)包括多個(gè)相互獨(dú)立的子耦出區(qū)；

6、所述第一條形光柵設(shè)置有多個(gè)，并位于至少一個(gè)所述子耦出區(qū)內(nèi)以形成介于二維光柵區(qū)與一維光柵區(qū)之間的過渡光柵區(qū)。

7、可選地，在一個(gè)所述子耦出區(qū)內(nèi)，所述第一條形光柵設(shè)置為多個(gè)；

8、其中，所述多個(gè)第一條形光柵為相鄰且間隔設(shè)置，以在所述子耦出區(qū)內(nèi)形成分區(qū)布設(shè)；或者，所述多個(gè)第一條形光柵為相鄰且依次連接，以在所述子耦出區(qū)內(nèi)形成一個(gè)整體。

9、可選地，所述第一條形光柵的寬度為l，所述凹槽的槽深≤l；

10、當(dāng)所述凹槽的槽深為l時(shí)，所述凹槽在所述第一條形光柵的寬度方向上貫穿所述第一條形光柵，使得所述第一條形光柵的另一側(cè)所增加的衍射級(jí)次的衍射效率達(dá)到最高值。

11、可選地，所述凹槽包括槽底及自所述槽底延伸的槽壁；

12、所述槽壁包括相對(duì)的第一面及第二面，所述第一面與所述槽底形成第一夾角a1，所述第二面與所述槽底形成第二夾角a2，所述第一夾角a1和所述第二夾角a2為0°～180；

13、所述槽底與所述第一條形光柵沿長度方向的側(cè)邊的夾角為0°～89°；

14、所述第一面及所述第二面沿所述第一條形光柵寬度方向上的尺寸為0～1000nm。

15、可選地，所述多個(gè)子耦出區(qū)包括二維光柵區(qū)及一維光柵區(qū)；

16、其中，所述二維光柵區(qū)位于所述耦出區(qū)的中部；

17、所述一維光柵區(qū)設(shè)置為至少兩個(gè)并分設(shè)在所述二維光柵區(qū)的相對(duì)兩側(cè)；所述過渡光柵區(qū)位于所述二維光柵區(qū)與所述一維光柵區(qū)之間。

18、可選地，所述二維光柵區(qū)包括多個(gè)平行四邊形光柵，且所述多個(gè)平行四邊形光柵排列形成第一目標(biāo)形狀；

19、所述一維光柵區(qū)包括多個(gè)第二條形光柵，且所述第二條形光柵不帶有所述凹槽，所述多個(gè)第二條形光柵排列形成第二目標(biāo)形狀。

20、可選地，所述耦出區(qū)設(shè)于所述導(dǎo)光基底的一個(gè)表面上；

21、在所述耦出區(qū)內(nèi)：光柵結(jié)構(gòu)的相對(duì)兩側(cè)與所述導(dǎo)光基底的表面分別形成夾角，且夾角為20°～160°；或者，光柵結(jié)構(gòu)為臺(tái)階光柵

22、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光學(xué)模組。所述光學(xué)模組包括：

23、如第一方面所述的導(dǎo)光器件；以及

24、光機(jī)，所述光機(jī)用以將光線或者圖像投射至所述導(dǎo)光器件中。

25、第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N頭戴顯示設(shè)備。所述頭戴顯示設(shè)備包括：

26、殼體；以及

27、如第二方面所述的光學(xué)模組。

28、本申請(qǐng)的有益效果為：

29、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例提供的導(dǎo)光器件，其為一種衍射光波導(dǎo)方案，通過在耦出區(qū)內(nèi)引入帶有凹槽的條形光柵，且該條形光柵的相對(duì)兩側(cè)分別帶有凹槽，凹槽的引入增加了條形光柵的衍射級(jí)次，可以使得條形光柵原有的一維光柵特性被打破，形成了一種介于二維光柵與一維光柵之間的過渡光柵結(jié)構(gòu)，當(dāng)將其用于耦出區(qū)，利于使耦出區(qū)內(nèi)的光線能量得以合理分配，最終的成像畫面質(zhì)量好，且光學(xué)效率較高。

30、通過以下參照附圖對(duì)本說明書的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本說明書的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)光器件，其特征在于，包括導(dǎo)光基底(1)以及設(shè)置在所述導(dǎo)光基底(1)上的耦入?yún)^(qū)(2)和耦出區(qū)(3)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述耦出區(qū)(3)包括多個(gè)相互獨(dú)立的子耦出區(qū)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，在一個(gè)子耦出區(qū)內(nèi)，所述第一條形光柵(31)設(shè)置為多個(gè)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述第一條形光柵(31)的寬度為l，所述凹槽(4)的槽深≤l；

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述凹槽(4)包括槽底(41)及自所述槽底(41)延伸的槽壁；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述多個(gè)子耦出區(qū)包括二維光柵區(qū)(301)及一維光柵區(qū)(302)；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述二維光柵區(qū)(301)包括多個(gè)平行四邊形光柵，且所述多個(gè)平行四邊形光柵排列形成第一目標(biāo)形狀；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光器件，其特征在于，所述耦出區(qū)(3)設(shè)于所述導(dǎo)光基底(1)的一個(gè)表面上；

9.一種光學(xué)模組，其特征在于，包括：

10.一種頭戴顯示設(shè)備，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種導(dǎo)光器件、光學(xué)模組以及頭戴顯示設(shè)備；其中，所述導(dǎo)光器件包括導(dǎo)光基底以及設(shè)置在所述導(dǎo)光基底上的耦入?yún)^(qū)和耦出區(qū)；所述耦出區(qū)用于將來自所述耦入?yún)^(qū)的光線進(jìn)行擴(kuò)瞳并耦出；所述耦出區(qū)包括至少一個(gè)帶有凹槽的第一條形光柵，且所述凹槽設(shè)置為至少兩個(gè)并分設(shè)在所述第一條形光柵的相對(duì)兩側(cè)，所述凹槽能夠用以增加所述第一條形光柵的衍射級(jí)次并形成對(duì)應(yīng)該衍射級(jí)次的目標(biāo)衍射效率，以使傳播至所述第一條形光柵位置處的光線能夠由原本的在該第一條形光柵單側(cè)衍射轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍谠摰谝粭l形光柵的另一側(cè)增加衍射。本申請(qǐng)實(shí)施例提供的方案，能夠使光線能量在耦出區(qū)得以合理分配，能提升光效及成像質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：程鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：歌爾光學(xué)科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2