光波导结构和头戴显示设备的制作方法

1.本发明涉及衍射光学器件技术领域，尤其涉及一种光波导结构和头戴显示设备。


背景技术：

2.ar(augmented reality，增强现实)显示是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应的图像、视频、3d模型的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。
3.ar显示一般是从图像源发出入射光，经光波导的反射和折射之后进入人眼观看。为了更好的让人眼看到呈现的图像，ar产品的出瞳要足够大，可知的，光波导通常具有三个或三个以上光栅区域，如光耦入、光扩瞳、光耦出等功能区域，是能够将光瞳进行扩展的器件。
4.然而现有的光波导结构中，光耦入、光扩瞳、光耦出三个功能区域独立分布，最后耦出的区域只有一小部分，有效的图像显示区域占整个光波导面积的比例很小，且光线传播和光瞳扩展都是单方向非对称的，导致呈现的图像在亮度上也是非对称的。


技术实现要素：

5.基于此，针对光波导元件的表面利用率低，有必要提供一种光波导结构和头戴显示设备，通过让两个光栅区域同时具有扩瞳和耦出功能，旨在提高有效图像显示区域在整个光波导器件的面积比例，实现高效且紧凑的光波导结构。
6.为实现上述目的，本发明提出的光波导结构包括：
7.波导基底；
8.耦入光栅，所述耦入光栅设于所述波导基底一表面；及
9.两耦出光栅，两所述耦出光栅并排设于所述波导基底设有所述耦入光栅的表面，并与所述耦入光栅间隔设置；
10.所述耦入光栅接收的光线经所述波导基底后分别射向两所述耦出光栅，其中一耦出光栅的光线再经另一耦出光栅后射出成像。
11.可选地，两所述耦出光栅的排布方向上的中垂线经过所述耦入光栅的中部。
12.可选地，每一所述耦出光栅的横截面为矩形，每一所述耦出光栅的长度方向与所述波导基底的延伸方向一致，两所述耦出光栅在其宽度方向上并排设置。
13.可选地，所述耦入光栅的光栅矢量为k
in
，一耦出光栅的光栅矢量为k1，其耦出光线与水平面的夹角为ρ1，另一耦出光栅的光栅矢量为k2，其耦出光线与水平面的夹角为ρ2，其中，|k
in
|＝2*|k2|cosρ2。
14.可选地，每一所述耦出光栅的横截面包括矩形部分和梯形部分，所述梯形部分设于所述矩形部分靠近所述耦入光栅的一端，两所述耦出光栅的梯形部分的上底朝向所述耦入光栅，且两所述梯形部分相向的腰相贴合设置。
15.可选地，所述耦入光栅射向两所述耦出光栅的光线之间的最大夹角为ω，所述梯
形部分的底角为π/2-ω/2。
16.可选地，所述耦入光栅的横截面为圆形。
17.可选地，所述波导基底的厚度为d，全反射角度为
ɑ
，所述耦出光栅的相邻的两耦出光线之间的距离为t，t＝2dtan
ɑ
；
18.所述耦入光栅的半径为r，所述耦出光栅的相邻的两耦出光线的光瞳的圆心距离为s，所述耦出光栅的耦出光线与水平面的夹角为ρ1，s＝2r/tanρ1；
19.其中，t小于s。
20.可选地，所述波导基底的厚度d的范围为大于0.2mm小于等于2mm。
21.可选地，所述耦入光栅为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅；
22.和/或，所述耦出光栅为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅。
23.为了实现上述目的，本发明又提出一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括图像源和如上所述的光波导结构，所述光波导结构位于所述图像源的出光侧。
24.本发明提出的技术方案中，光波导结构包括波导基底和设于波导基底的耦入光栅和两个耦出光栅，通过设置两并排设置的耦出光栅，并与耦入光栅间隔设置，使得两者均能接受耦入光栅的出射光线，且首先射入的耦入光栅可以作为后射入的耦入光栅的扩瞳基础。如此，使得两个耦出光栅均能够经过扩瞳后射出成像光线，相比于现有的耦出光栅仅占一小部分的结构，可以高效利用有限的波导基底的面积，增大有效图像区域，实现高效率紧凑型的光波导结构。同时，由于两个完全相同的耦出光栅排布，由两者射出的光线所呈现的图像亮度的均匀性也有所提升。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明光波导结构一实施例的横向剖视图；
27.图2为图1所示光波导结构的光线传播路线图；
28.图3为图1所示光波导结构的k空间矢量分析图；
29.图4为本发明光波导结构另一实施例的横向剖视图；
30.图5为图4所示光波导结构的k空间矢量分析图；
31.图6为本发明光波导结构又一实施例的纵向剖视图；
32.图7为本发明光波导结构再一实施例的耦出光线的光瞳示意图；
33.图8为图7所示光波导结构中在不同波导基底厚度的耦出光线的分布对比图；
34.图9为图7所示光波导结构的仿真图像示意图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100光波导结构30耦出光栅10波导基底31梯形部分20耦入光栅32矩形部分
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
43.传统的衍射光波导结构中一般都设置独立的耦入光栅和耦出光栅，耦出光栅仅占很小部分，并没有充分利用波导面积，且位于一侧的耦出光栅形成的图像亮度也是非对称的。因此，本发明提出一种光波导结构，通过让两个光栅区域同时具有扩瞳和耦出功能，从而实现高效紧凑的光波导结构。
44.请参阅图1所示，在本发明的一实施例中，光波导结构100包括波导基底10、耦入光栅20及两耦出光栅30，所述耦入光栅20设于所述波导基底10一表面；两所述耦出光栅30并排设于所述波导基底10设有所述耦入光栅20的表面，并与所述耦入光栅20间隔设置；所述耦入光栅20接收的光线经所述波导基底10后分别射向两所述耦出光栅30，其中一耦出光栅30的光线再经另一耦出光栅30后射出成像。
45.本实施例中，光波导结构100应用于ar显示领域，例如，光波导结构100应用于ar眼镜中。波导基底10也称介质光波导，其一般为平面状，具有接收入射光线的耦入区和将光线投影出射的耦出区，入射光线经过耦入区射入，在波导基底10内传输，并从耦出区射出。当然，于其他实施例中，波导基底10也可以设置为圆柱形，可以根据所应有的产品进行设计。波导基底10的材料可以是环流树脂或其他有机材料，也可以是重火石玻璃等无机材料，在此不做限定。
46.可知的，入射光线在波导基底10内传输需要满足两个条件，一是光线由光密介质射向光疏介质，波导基底10内部的介质折射率大于外部介质的折射率，也即，波导基底10的
折射率需大于1(空气的折射率为1)；另一个是光线的入射角度要大于临界角度。
47.为此，光波导基底10还包括耦入光栅，耦入光栅20设于波导基底10的表面，并位于耦入区，用于将光线耦合进入波导基底10内。耦入光栅20能够改变入射光线射入波导基底10内部的入射角度，从而使得入射角度大于或等于临界角度，进而使得光线能够在波导基底10内发生全反射，完成光线的传输。耦入光栅20可以作为单独的光学元件贴覆在耦入区，也可以在波导基底10的耦入区加工成型耦入光栅20的结构。
48.耦出光栅30位于耦出区，同理，该耦出光栅30可作为单独的光学元件贴覆在耦出区，也可以在波导基底10的耦出区加工成型耦出光栅30的结构。由耦入光栅20耦入波导基底10内的光线在射向耦出光栅30时，入射角度再次发生偏转，例如，入射角度小于全反射临界角，入射光线透射于波导基底10，从而出射形成显示画面被人眼获取。
49.此处，设置两个耦出光栅30，对应的波导基底10也设置有两个耦出区，两个耦出光栅30并排设置，并可以同时接收到耦入光栅20传输过来的光线。两个耦出光栅30的形状并不限定，可以是长方体或正方体等。入射光线由耦入光栅20耦合进入波导基底10后，经过波导基底10的全反射传输至耦出光栅30位置处，在耦出光栅30的光栅方向经过设计后，先进入其中一个耦出光栅30的光线会经过扩瞳、转折后再进入另一耦出光栅30内，在该耦出光栅30内完成扩瞳后并完成图像的耦出，到达人眼。同理，先进入另一个耦出光栅30的光线也会经历如上一样的过程射出。光线在经历扩瞳后都会产生新的光线，新的光线会继续传播和扩瞳，不断循环，最终图像在扩瞳后充满整个出瞳，从而使得人眼在很大一片区域均可以看到图像，提高显示效果。
50.本发明提出的技术方案中，光波导结构100包括波导基底10和设于波导基底10的耦入光栅20和两个耦出光栅30，通过设置两并排设置的耦出光栅30，并与耦入光栅20间隔设置，使得两者均能接受耦入光栅20的出射光线，且首先射入的耦入光栅20可以作为后射入的耦入光栅20的扩瞳基础。如此，使得两个耦出光栅30均能够经过扩瞳后射出成像光线，相比于现有的耦出光栅30仅占一小部分的结构，可以高效利用有限的波导基底10的面积，增大有效图像区域，实现高效率紧凑型的光波导结构100。同时，由于两个完全相同的耦出光栅30排布，由两者射出的光线所呈现的图像亮度的均匀性也有所提升。
51.请继续参照图1，可选地，两所述耦出光栅30的排布方向上的中垂线经过所述耦入光栅20的中部。
52.本实施例中，将耦入光栅20设置在两个耦出光栅30排布方向上的中垂线上，如此，可以使得耦入光栅20耦合的光线射向两个耦出光栅30的几率相等，进而使得从每个耦出光栅30射出的光线亮度相同，能够使得人眼观察到的图像亮度对称分布，有效提高显示效果。
53.可选地，每一所述耦出光栅30的横截面为矩形，每一所述耦出光栅30的长度方向与所述波导基底10的延伸方向一致，两所述耦出光栅30在其宽度方向上并排设置。
54.本实施例中，可以设定耦出光栅30的横截面形状为矩形，方便加工。当然，在耦出光栅30的表面会设有用于改变光线入射角度的微观结构，在此不做赘述。可以将两个耦出光栅30的微观结构设定的不同，具体地，光栅的排列方向和光栅大小可以两者排布的中垂线为轴线呈对称设置。设定每一耦出光栅30的长度方向与波导基底10的延伸方向一致，能够使得耦出光栅30在波导基底10上的占用率更大，进一步提升波导基底10的表面利用率，同时，入射光线传输至耦出光栅30后，可以向右进行传播和扩瞳的空间较大，进而实现高效
紧凑的光波导结构100。
55.请参照图2，使用上述光波导结构100进行图像传输，光线由左侧的耦入光栅20输入，进入波导基底10内，并向右传播，在传播过程中满足光的全反射条件，在波导基底10内上下不断反射，并在耦出光栅30的上方耦出，最终汇聚至人眼，可以看出，输出光的宽度明显大于输入光的宽度，可以证明本方案提出的光波导结构100在耦出图像的同时能够扩展光瞳(增大光束口径)。
56.请结合参照图3，可选地，所述耦入光栅20的光栅矢量为k
in
，一耦出光栅30的光栅矢量为k1，其耦出光线与水平面的夹角为ρ1，另一耦出光栅30的光栅矢量为k2，其耦出光线与水平面的夹角为ρ2，其中，|k
in
|＝2*|k2|cosρ2。
57.为了进一步分析光波导结构100的衍射效果，建立一个k空间分析光栅方向和周期，k空间矢量图有内外两个同心圆构成，外圆定义为可以在波导基底10传输的最大角度，内圆定义为光在波导基底10的全反射角度，方块代表一幅图像，图像的长宽大小由图中的光线角度表示。光栅矢量代表了光栅的排列方向和周期大小，设定耦入光栅20的周期为p
ic
其中一耦出光栅30的周期为p1，另一耦出光栅30的周期为p2，则k1＝2π/p1，k2＝2π/p2，k
in
＝2π/p
ic
，图中展示的光栅矢量构成了一个每个角为60
°
的等边三角形。当然，于其他实施例中，该光栅矢量只需构成任意等腰三角形即可，保证满足公式|k
in
|＝2*|k2|cosρ2，如此，能够保证耦出的光线进入人眼中，实现图像成像。
58.请参照图4，可选地，每一所述耦出光栅30的横截面包括矩形部分32和梯形部分31，所述梯形部分31设于所述矩形部分32靠近所述耦入光栅20的一端，两所述耦出光栅30的梯形部分31的上底朝向所述耦入光栅20，且两所述梯形部分31相向的腰相贴合设置。
59.本实施例中，设定耦出光栅30的形状包括矩形部分32和梯形部分31，梯形为直角梯形，且两个直角腰相贴合设置，两个斜边腰相背离设置，也即，上述实施例的耦出光栅30的横截面为矩形时，将朝向耦入光栅20的两个顶角切除，从而形成一个斜边，作为梯形部分31的腰，如此，可以使得入射光在刚进入耦出光栅30时就进行扩瞳，并能够减少在方形的顶角处的不必要的光能损耗，提升光线利用率。
60.请参照图4和图5，可选地，所述耦入光栅20射向两所述耦出光栅30的光线之间的最大夹角为ω，所述梯形部分31的底角为π/2-ω/2。
61.同理的，也可以通过k空间矢量图分析上述具有梯形部分31的耦出光栅30的矢量，k空间的基本坐标参数标识不变，将光线耦入波导基底10后向右传播，在到达耦出光栅30时，与坐标原点形成有一定的夹角。连接原点与两个方形时长的顶点，也即耦入光栅20射向耦出光栅30时，两个最边缘的光线之间的夹角，设定该最大的夹角为ω，则每一光线与横坐标的夹角为ω/2，在图像尺寸越大，视场角越大时，ω也会越大。设定梯形部分31的底角为π/2-ω/2，如此，在进行耦出光栅30设计时，可以根据图像尺寸的要求进行对应的更改，以提升光线的耦合效率。
62.可选地，所述耦入光栅20的横截面为圆形。
63.本实施例中，选择耦入光栅20的横截面为圆形，当然，耦入光栅20的表面也设有多个呈阵列排布的微光结构，以实现对入射光线的入射角度的偏转。该耦入光栅的横截面为圆形，可以使得耦合的光线更加均匀射向两个耦出光栅30，进一步提升由两个耦出光栅30耦出的光线亮度的均匀性。当然，于其他实施例中，该耦入光栅20的横截面还可以矩形、多
边行或者其他不规则形状等。
64.参照图6，正常情况下，同一光线在光波导结构100中的传输过程中，会因衍射时差，在耦出时形成具有一定距离的耦出光线，两相邻的耦出光线的距离与波导基底10的厚度和其全反射角度有关，所述波导基底10的厚度为d，全反射角度为
ɑ
，所述耦出光栅30的相邻的两耦出光线之间的距离为t，其中，由图中可知t＝2dtan
ɑ
。
65.在耦入光栅的横截面为圆形时，为了提升光波导结构100的扩瞳密度，需要严格设定波导基底10的厚度和耦入光栅20的半径。可选地，所述耦入光栅20的半径为r，所述耦出光栅30的相邻的两耦出光线的光瞳的圆心距离为s，所述耦出光栅30的耦出光线与水平面的夹角为ρ1，s＝2r/tanρ1；其中，t小于s。
66.本实施例中，光波导结构100在耦入光栅20的横截面为圆形时，耦出光线的光瞳是两个半圆，如图7中所示，且耦入光栅20的半径决定了半圆的大小，波导基底10的厚度决定了两个相邻半圆之间的距离。为了更好的扩瞳效果和成像效果，需要光瞳的位置关系如图所示，上下相邻的两个半圆部分重叠，左右相邻的半圆刚好贴边，两个半圆的圆心距离为s，则s＝2r/tanρ1，与耦入光栅的半径以及耦出光栅30的方向ρ1相关。为了使得两个光线部分重合，则t的值需小于s的值，从而能够使得能够满足上述的图像效果，从而提升扩瞳效果和成像效果，则可以得到公式d＜r/(tanρ1tan
ɑ
)，也即，波导基底10的厚度需要满足上述公式。
67.可选地，所述波导基底10的厚度d的范围为大于0.2mm小于等于1mm。
68.可以理解的，波导基底10的厚度不宜过大，需要满足上述公式，当然，其厚度不宜过薄，以保证一定的结构强度基础。故设定波导基底10的厚度范围为0.2mm小于等于1mm，例如，0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1mm等，从而在具有一定的结构强度基础上，能够实现较好的扩瞳和成像效果。当然，于其他实施例中，也可以将波导基底10的厚度扩大到2mm。
69.上述实施例的方案也在具体的实验中得到了验证，请结合图8，在耦入光栅20的半径一定情况下，将波导基底10的厚度分别设为1.6mm、1mm、0.7mm，从而得出对应的耦出光线的分布图，其中，横坐标和纵坐标分别代表耦出光线的坐标点。由图中可见，在d为1.6mm时，半圆形的光瞳相互间隔较远，留下大量空隙。当d为1mm时，半圆形的光瞳刚好相互贴近，留出一小部分空隙，当d为0.7mm时，光瞳互相重叠，完整覆盖耦出区域，没有缝隙。
70.且根据上述公式，于一实施例中，设定耦入光栅20的半径r为2mm，
ɑ
＝50
°
，ρ1＝60
°
时，d小于0.97，符合上述范围。
71.请参照图9，根据仿真输入输出图像的实验可知，上述实施例的光波导结构100可以保证输入图像完整地被输出到人眼中，并且由亮度分布可以看出，图像亮度呈对称分布，有利于提升图像的均匀性。
72.可选地，所述耦入光栅20为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅；
73.和/或，所述耦出光栅30为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅。
74.本实施例中，耦入光栅20可以是全息体光栅，全息体光栅具有较高的光线耦合效率，能够将更多光线耦合进入到波导基底10内部。具体地，耦入光栅20可以是透射型全息体光栅，也可以是反射型全息体光栅，在此不做限定。当然，于其他实施例中，耦入光栅20也可以是表面浮雕光栅、偏振体光栅或二维光栅等。
75.可选的，在耦入光栅20为上述任意一光栅时，耦出光栅30可以为表面浮雕光栅，表
面浮雕光栅相比于空气具有较大的折射率差异，能够使得光线获得更大的偏转角度。当然，于其他实施例中，也可以设置耦出光栅30为偏振体光栅、二维光栅或全息体光栅。
76.为了实现上述目的，本发明又提出一种头戴显示设备(未图示)，所述头戴显示设备包括图像源和如上所述的光波导结构100，所述光波导结构100位于所述图像源的出光侧。由于本发明的头戴显示设备的光波导结构100参照了上述实施例的光波导结构100的结构，因此，由上述实施例所带来的有益效果再次不做赘述。
77.本实施例中，头戴显示设备可以是ar眼镜或mr眼镜，其包括图像源，该图像源为光波导结构100提供入射光，当入射光由空气介质入射至光波导结构100时，首先通过耦入光栅20的衍射，再进入波导基底10中，通过全反射传输，再从耦出光栅30穿出，射入人眼中。当然，头戴显示设备还可以是近眼显示器(ned)、头戴显示器(hmd)或抬头显示器(hud)等。
78.在一实施例中，为了尽可能接收图像源，耦入光栅20与图像源正对设置，也即图像源与耦入光栅20在波导基底10的投影相重合，从而能够保证入射光均被耦入光栅20所接收，提高光传输效率。
79.可选的，图像源包括光源和显示面板，光源可选的为led光源，为显示面板提供光源，经显示面板后形成入射光，射向光波导结构100。显示面板可以是硅基液晶显示模块(liquid crystal on silicon，lcos)、透射液晶显示模块(lcd)、数字光处理显示模块(digital light processing，dlp)和激光扫描(laser beam scanning，lbs)中的一种。
80.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

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：波导基底；耦入光栅，所述耦入光栅设于所述波导基底一表面；及两耦出光栅，两所述耦出光栅并排设于所述波导基底设有所述耦入光栅的表面，并与所述耦入光栅间隔设置；所述耦入光栅接收的光线经所述波导基底后分别射向两所述耦出光栅，其中一耦出光栅的光线再经另一耦出光栅后射出成像。2.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，两所述耦出光栅的排布方向上的中垂线经过所述耦入光栅的中部。3.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，每一所述耦出光栅的横截面为矩形，每一所述耦出光栅的长度方向与所述波导基底的延伸方向一致，两所述耦出光栅在其宽度方向上并排设置。4.如权利要求3所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅的光栅矢量为k
in
，一耦出光栅的光栅矢量为k1，其耦出光线与水平面的夹角为ρ1，另一耦出光栅的光栅矢量为k2，其耦出光线与水平面的夹角为ρ2，其中，|k
in
|＝2*|k2|cosρ2。5.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，每一所述耦出光栅的横截面包括矩形部分和梯形部分，所述梯形部分设于所述矩形部分靠近所述耦入光栅的一端，两所述耦出光栅的梯形部分的上底朝向所述耦入光栅，且两所述梯形部分相向的腰相贴合设置。6.如权利要求5所述的光波导结构，其特征在于，在水平面上，所述耦入光栅射向两所述耦出光栅的光线之间的最大夹角为ω，所述梯形部分的底角为π/2-ω/2。7.如权利要求2至6中任一项所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅的横截面为圆形。8.如权利要求7所述的光波导结构，其特征在于，所述波导基底的厚度为d，全反射角度为
ɑ
，所述耦出光栅的相邻的两耦出光线之间的距离为t，t＝2dtan
ɑ
；所述耦入光栅的半径为r，所述耦出光栅的相邻的两耦出光线的光瞳的圆心距离为s，所述耦出光栅的耦出光线与水平面的夹角为ρ1，s＝2r/tanρ1；其中，t小于s。9.如权利要求7所述的光波导结构，其特征在于，所述波导基底的厚度d的范围为大于0.2mm小于等于2mm。10.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述耦入光栅为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅；和/或，所述耦出光栅为表面浮雕光栅、全息体光栅、偏振体光栅或二维光栅。11.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括图像源和如权利要求1至10中任意一项所述的光波导结构，所述光波导结构位于所述图像源的出光侧。

技术总结
本发明公开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基底、耦入光栅及两耦出光栅，所述耦入光栅设于所述波导基底一表面；两所述耦出光栅并排设于所述波导基底设有所述耦入光栅的表面，并与所述耦入光栅间隔设置；所述耦入光栅接收的光线经所述波导基底后分别射向两所述耦出光栅，其中一耦出光栅的光线再经另一耦出光栅后射出成像。本发明的技术方案通过设置两耦出光栅，提高光波导结构的表面利用率，实现高效且紧凑的光波导结构。实现高效且紧凑的光波导结构。实现高效且紧凑的光波导结构。


技术研发人员：刘立川 程鑫 吾晓 饶轶
受保护的技术使用者：歌尔股份有限公司
技术研发日：2021.12.27
技术公布日：2023/7/11