本發(fā)明涉及衍射光波導(dǎo)的，尤其涉及一種二維耦出光柵、衍射光波導(dǎo)及近眼顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種將真實(shí)世界和虛擬信息相融合的技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)通常包括微型投影儀和光學(xué)顯示屏，微型投影儀為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)提供虛擬顯示內(nèi)容通過光學(xué)顯示屏投射到人眼中，光學(xué)顯示屏通常是透明的光學(xué)部件，這樣用戶同時(shí)也可以透過光學(xué)顯示屏看到真實(shí)世界。
2、衍射光波導(dǎo)是光學(xué)顯示屏的一種實(shí)現(xiàn)方式，圖1為相關(guān)技術(shù)中提供的一種衍射光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為相關(guān)技術(shù)中提供的一種二維光柵的基礎(chǔ)衍射級(jí)次的結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖1和圖2所示，101為耦入光柵，102為耦出光柵，103為經(jīng)耦入光柵耦合入射波導(dǎo)的光線，104為人眼的觀察區(qū)域，即眼盒，也可稱為eyebox。具體的，耦入光柵101將光引擎的圖像光線耦入到衍射光波導(dǎo)中，經(jīng)全內(nèi)反射后向耦出光柵102傳輸，在被耦出光柵102轉(zhuǎn)折、擴(kuò)瞳并耦出后入射到eyebox中，使人眼看到顯示畫面。從圖2可以看出，耦出光柵102具有6個(gè)基礎(chǔ)衍射級(jí)次，由于耦出光柵102具有不同的衍射級(jí)次，可以將光進(jìn)行衍射，使得光線可以向不同的方向進(jìn)行傳輸，最后從耦出光柵102中耦出。然而，現(xiàn)有的二維光柵仍存在提高出瞳均勻性和能量利用率等急需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種二維耦出光柵、衍射光波導(dǎo)及近眼顯示設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提高出瞳均勻性以及視場(chǎng)均勻性，提高衍射光波導(dǎo)的能量利用率，提升衍射光波導(dǎo)的顯示效果，進(jìn)而提升用戶的體驗(yàn)感。
2、第一方面，本發(fā)明提供了一種二維耦出光柵，包括呈陣列排布的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)單元；
3、光柵結(jié)構(gòu)單元的截面圖形由兩個(gè)第一圖形和至少一個(gè)第二圖形交疊構(gòu)成，截面圖形由平行二維耦出光柵所在基底的表面的平面截成；
4、兩個(gè)第一圖形的中心相距預(yù)設(shè)距離并位于同一直線上，且兩個(gè)第一圖形至少部分交疊；
5、第二圖形的中心與兩個(gè)第一圖形構(gòu)成的圖形的中心重合，第二圖形為對(duì)稱圖形且對(duì)稱軸與直線呈預(yù)設(shè)夾角。
6、可選的，第一圖形為第一橢圓，第二圖形為第二橢圓，兩個(gè)第一橢圓相同且長軸位于直線上，第二橢圓的長軸的延伸方向與第一橢圓的長軸的延伸方向所呈的夾角為預(yù)設(shè)夾角。
7、可選的，預(yù)設(shè)夾角為θ，0＜|θ|＜180°。
8、可選的，預(yù)設(shè)距離的取值范圍為0～400nm。
9、可選的，二維耦出光柵中不同位置的光柵結(jié)構(gòu)單元的第一橢圓的長軸尺寸、第一橢圓的短軸尺寸、第二橢圓的長軸尺寸、第二橢圓的短軸尺寸、預(yù)設(shè)距離和預(yù)設(shè)夾角中的至少一種不同，以使二維耦出光柵中不同位置的(-1,0)衍射級(jí)次和(0,-1)衍射級(jí)次的衍射效率或者不同位置的(0,-1)衍射級(jí)次和(-1，-1)衍射級(jí)次的衍射效率比例不同。
10、可選的，光柵結(jié)構(gòu)在垂直基底所在平面方向上的高度或深度范圍為0～500nm。
11、可選的，第一橢圓的長軸的長度范圍為50～800nm，和/或，第一橢圓的短軸的長度范圍為50～460nm。
12、可選的，第二橢圓的長軸的長度范圍為50～1000nm，和/或，第二橢圓的短軸的長度范圍為50～400nm。
13、第二方面，本發(fā)明提供了一種衍射光波導(dǎo)，包括：基底、耦入光柵和上述的二維耦出光柵，耦入光柵和二維耦出光柵設(shè)置于波導(dǎo)基底的表面。
14、第三方面，本發(fā)明提供了一種近眼顯示設(shè)備，包括投影光機(jī)和上述的衍射光波導(dǎo)，投影光機(jī)用于出射虛擬圖像光線。
15、本發(fā)明的技術(shù)方案中二維耦出光柵的光柵結(jié)構(gòu)單元的截面圖形為由兩個(gè)第一圖形和至少一個(gè)第二圖形交疊構(gòu)成的非對(duì)稱圖形，通過改變第一圖形和第二圖形中的各項(xiàng)尺寸，和/或，第二圖形與第一圖形之間的相對(duì)位置關(guān)系、兩個(gè)第一圖形之間的相對(duì)位置關(guān)系，即可調(diào)整二維耦出光柵各個(gè)衍射級(jí)次的衍射效率比例，提高二維耦出光柵不同區(qū)域所需要利用級(jí)次的衍射效率，從而使得更多的光能量在波導(dǎo)內(nèi)更均勻地?cái)U(kuò)瞳與耦出，使得波導(dǎo)的出瞳均勻性以及視場(chǎng)均勻性更好且同時(shí)提高能量利用率。
1.一種二維耦出光柵，其特征在于，包括呈陣列排布的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述第一圖形為第一橢圓，所述第二圖形為第二橢圓，兩個(gè)所述第一橢圓相同且長軸位于所述直線上，所述第二橢圓的長軸的延伸方向與所述第一橢圓的長軸的延伸方向所呈的夾角為所述預(yù)設(shè)夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述預(yù)設(shè)夾角為θ，0＜|θ|＜180°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述預(yù)設(shè)距離的取值范圍為0～400nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述光柵結(jié)構(gòu)單元在垂直所述基底所在平面方向上的高度或深度范圍為0～500nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述二維耦出光柵中不同位置的光柵結(jié)構(gòu)單元的所述第一橢圓的長軸尺寸、所述第一橢圓的短軸尺寸、所述第二橢圓的長軸尺寸、所述第二橢圓的短軸尺寸、所述預(yù)設(shè)距離和所述預(yù)設(shè)夾角中的至少一種不同，以使所述二維耦出光柵中不同位置的(-1,0)衍射級(jí)次和(0,-1)衍射級(jí)次的衍射效率或者不同位置的(0,-1)衍射級(jí)次和(-1，-1)衍射級(jí)次的衍射效率比例不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述第一橢圓的長軸的長度范圍為50～800nm，和/或，所述第一橢圓的短軸的長度范圍為50～460nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維耦出光柵，其特征在于，所述第二橢圓的長軸的長度范圍為50～1000nm，和/或，所述第二橢圓的短軸的長度范圍為50～400nm。
9.一種衍射光波導(dǎo)，其特征在于，包括：基底、耦入光柵和如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的二維耦出光柵，所述耦入光柵和所述二維耦出光柵設(shè)置于所述波導(dǎo)基底的表面。
10.一種近眼顯示設(shè)備，其特征在于，包括投影光機(jī)和如權(quán)利要求9所述的衍射光波導(dǎo)，所述投影光機(jī)用于出射虛擬圖像光線。