本技術(shù)涉及ar顯示的，尤其是涉及一種雙目波導(dǎo)、雙目波導(dǎo)的設(shè)計方法及ar眼鏡。

背景技術(shù)：

1、目前，增強(qiáng)現(xiàn)實(augmented?reality，ar)技術(shù)是一種將虛擬信息與真實世界巧妙融合的技術(shù)，其顯示技術(shù)可將微型顯示器上的像素通過光學(xué)顯示屏投射到人眼中，同時用戶還可以透過光學(xué)顯示屏看到真實世界。而衍射波導(dǎo)正是將波導(dǎo)的全反射特性和衍射光柵的衍射特性相結(jié)合，可實現(xiàn)大視場、大出瞳圖像輸出，從而被應(yīng)用于新一代ar顯示系統(tǒng)，而且具有整體質(zhì)量和體積更為緊湊的優(yōu)點(diǎn)。衍射波導(dǎo)的工作原理即是將經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后不同角度信息的平行光，通過衍射光柵將入射光耦合入波導(dǎo)內(nèi)，耦入的平行光以全反射的方式周期性向前傳播至耦出衍射光柵時，再經(jīng)由耦出衍射光柵衍射耦出，然后進(jìn)入人眼成像。

2、相關(guān)技術(shù)中，衍射光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)通常為單輸入輸出波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，即一個入瞳區(qū)域需要一個輸入光源。因此，如果需要看到雙目的圖像，則需要兩個光機(jī)，分別放置在鏡腿兩側(cè)的位置，同時還需要配備相應(yīng)的傳感器、攝像頭或其他器件。

3、針對上述中的相關(guān)技術(shù)：單輸入輸出波導(dǎo)結(jié)構(gòu)整體比較復(fù)雜，且兩個光機(jī)的設(shè)置無疑增加了成本以及設(shè)備的體積和重量，從而容易導(dǎo)致用戶的使用體驗降低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了提高用戶的使用體驗，本技術(shù)提供一種雙目波導(dǎo)、雙目波導(dǎo)的設(shè)計方法及ar眼鏡。

2、第一方面，本技術(shù)提供的一種雙目波導(dǎo)，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種雙目波導(dǎo)，包括：

4、波導(dǎo)基底，所述波導(dǎo)基底上對稱分布有兩個出瞳區(qū)域以及對稱分布的兩個擴(kuò)瞳區(qū)域；以及耦入光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵、第一耦出光柵及第二耦出光柵，所述耦入光柵設(shè)置在所述波導(dǎo)基底的中心位置；

5、所述第一耦出光柵及第二耦出光柵分別設(shè)置在所述出瞳區(qū)域且所述第一耦出光柵及第二耦出光柵關(guān)于所述耦入光柵呈對稱設(shè)置，所述第一轉(zhuǎn)折光柵及所述第二轉(zhuǎn)折光柵分別設(shè)置在所述擴(kuò)瞳區(qū)域；

6、以所述耦入光柵為起點(diǎn)，所述耦入光柵、所述第一轉(zhuǎn)折光柵及所述第一耦出光柵呈順時針分布，所述耦入光柵、所述第二轉(zhuǎn)折光柵及所述第二耦出光柵呈逆時針分布，且所述耦入光柵、所述第一轉(zhuǎn)折光柵、所述第二轉(zhuǎn)折光柵三者呈夾角設(shè)置。

7、通過采用上述技術(shù)方案，耦入光柵能夠?qū)⑷肷涔怦詈先氩▽?dǎo)基底內(nèi)，并使耦合入波導(dǎo)基底內(nèi)的光分別傳播至第一轉(zhuǎn)折光柵和第二轉(zhuǎn)折光柵，第一轉(zhuǎn)折光柵能夠?qū)Ⅰ钊氲墓鈧鞑ブ恋谝获畛龉鈻牛诙D(zhuǎn)折光柵能夠?qū)Ⅰ钊氲墓鈧鞑ブ恋诙畛龉鈻?，從而便于利用一個投影光機(jī)實現(xiàn)雙目圖像的輸出，減小了整體設(shè)備的體積和重量。且以耦入光柵為起點(diǎn)，耦入光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵及第一耦出光柵呈順時針分布；耦入光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵及第二耦出光柵呈逆時針分布，耦入光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵三者呈夾角設(shè)置，從而在輸出雙目圖像時，能夠避免第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵形成“門簾效應(yīng)”而對出瞳的光線形成遮擋，進(jìn)而有利于提高用戶的體驗。

8、可選的，所述耦入光柵包括第一中點(diǎn)，定義所述第一轉(zhuǎn)折光柵靠近所述耦入光柵的邊的中點(diǎn)為第二中點(diǎn)、所述第二轉(zhuǎn)折光柵靠近所述耦入光柵的邊的中點(diǎn)為第三中點(diǎn)，所述第一中點(diǎn)與第二中點(diǎn)之間的連線定義為第一直線，所述第一中點(diǎn)與第三中點(diǎn)之間的連線定義為第二直線，第一直線與第二直線之間的夾角為θ；

9、所述耦入光柵的中心、第一耦出光柵的中心及第二耦出光柵的中心在同一條直線；或所述耦入光柵的中心、與第一耦出光柵的中心及第二耦出光柵的中心所成的夾角大于θ。

10、可選的，00<θ<180°。

11、可選的，θ為900。

12、第二方面，本技術(shù)提供一種雙目波導(dǎo)的設(shè)計方法，采用如下的技術(shù)方案：

13、一種雙目波導(dǎo)的設(shè)計方法，包括：

14、提供波導(dǎo)基底，在所述波導(dǎo)基底上確定出對稱分布的兩個出瞳區(qū)域以及位于兩個所述出瞳區(qū)域下方的擴(kuò)瞳區(qū)域；

15、確定耦入光柵的位置，以使所述耦入光柵設(shè)置在所述波導(dǎo)基底的中心位置；

16、確定第一耦出光柵及第二耦出光柵于波導(dǎo)基底的位置，以使所述第一耦出光柵及第二耦出光柵分別設(shè)置在所述出瞳區(qū)域且所述第一耦出光柵及第二耦出光柵關(guān)于所述耦入光柵呈對稱設(shè)置；以及

17、根據(jù)所述耦入光柵、第一耦出光柵及第二耦出光柵的位置確定第一轉(zhuǎn)折光柵及第二轉(zhuǎn)折光柵的位置，且所述耦入光柵、所述第一轉(zhuǎn)折光柵及所述第一耦出光柵呈順時針分布，所述耦入光柵、所述第二轉(zhuǎn)折光柵及所述第二耦出光柵呈逆時針分布。

18、可選的，根據(jù)所述耦入光柵、第一耦出光柵及第二耦出光柵的位置確定第一轉(zhuǎn)折光柵及第二轉(zhuǎn)折光柵的位置包括如下步驟：

19、以所述耦入光柵的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)o建立直角坐標(biāo)系，水平方向為x軸，豎直方向為y軸；根據(jù)第一耦出光柵的尺寸、第二耦出光柵的尺寸以及第一耦出光柵的中心與第二耦出光柵的中心之間的距離確定第一耦出光柵及第二耦出光柵的位置；

20、以耦入光柵的中點(diǎn)向兩個擴(kuò)瞳區(qū)域分別形成多個夾角θ，其中，波導(dǎo)基底沿縱向的中心線平分每個所述夾角θ，利用仿真軟件及計算公式確定第一轉(zhuǎn)折光柵的各個頂點(diǎn)，以及與每個夾角θ對應(yīng)狀態(tài)下所述耦入光柵的耦入效率；以及

21、確定與最大的耦入效率對應(yīng)的位置坐標(biāo)作為所述第一轉(zhuǎn)折光柵的各個頂點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

22、可選的，設(shè)定第一轉(zhuǎn)折光柵的四個頂點(diǎn)的位置橫縱坐標(biāo)分別為f(1,1)、f(1,2)；f(2,1)、f(2,2)；f(3,1)、f(3,2)；及f(4,1)、f(4,2)，則第一轉(zhuǎn)折光柵的各個頂點(diǎn)的位置坐標(biāo)的計算公式如下：

23、

24、其中，mode、k1、k2、k3、k4均為系數(shù)，a1為投影光機(jī)與x軸的半視場角，a2為投影光機(jī)與y軸的半視場角，λ為耦入光柵的曝光波長，λ為耦入光柵的周期，inx、iny為耦入光柵的中心坐標(biāo)，theta為所述耦入光柵的偏轉(zhuǎn)角度，其中該偏轉(zhuǎn)角度為平行光束經(jīng)由耦入光柵耦合入波導(dǎo)基底的光線傳輸方向與x軸的夾角，inw為耦入光柵的寬度，inh為耦入光柵的高度，outx、outy為耦出光柵的中點(diǎn)坐標(biāo)，outw為耦出光柵的寬度，outh為耦出光柵的高度；n為耦入光柵材料的折射率、為耦入光柵的衍射角。

25、可選的，00<θ<180°。

26、可選的，θ為900。

27、第三方面，本技術(shù)提供一種ar眼鏡，采用如下的技術(shù)方案：

28、一種ar眼鏡，包括微型投影光機(jī)以及上述任意一項所述的雙目波導(dǎo)，所述微型投影光機(jī)發(fā)出的圖像光束能耦入至所述耦入光柵。

29、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

30、1.通過對波導(dǎo)基底、耦入光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵、第一耦出光柵及第二耦出光柵的相對位置的設(shè)置，使得更多地的入射光能夠被耦合入波導(dǎo)基底內(nèi)，且被耦合入波導(dǎo)基底內(nèi)的光能夠經(jīng)過第一轉(zhuǎn)折光柵和第一耦出光柵耦出波導(dǎo)基底，并經(jīng)過第二轉(zhuǎn)折光柵和第二耦出光柵耦出波導(dǎo)基底，且第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵分別位于第一耦出光柵及第二耦出光柵的下方，從而在輸出雙目圖像時，能夠避免第一轉(zhuǎn)折光柵、第二轉(zhuǎn)折光柵形成“門簾效應(yīng)”而對出瞳的光線形成遮擋，進(jìn)而有利于提升用戶的體驗；

31、2.通過對耦入光柵的偏轉(zhuǎn)角度的范圍進(jìn)行限定，能達(dá)到最優(yōu)的耦入效率，使從微型投影光機(jī)出射的光，能最大化的被利用；

32、3.通過對耦入光柵、第一轉(zhuǎn)折光柵和第二轉(zhuǎn)折光柵之間的夾角θ的范圍進(jìn)行限定，一定程度上減少了0級光線的損耗，從而有利于提高光效的利用率。