AR光波导的设计方法及用于AR眼镜的光波导.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113625446A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110798645.4(22)申请日2021.07.15(71)申请人嘉兴驭光光电科技有限公司地址314500浙江省嘉兴市桐乡市高桥大道1156号3幢8楼(72)发明人赵兴明范真涛朱庆峰隋磊田克汉(74)专利代理机构北京律和信知识产权代理事务所(普通合伙)11446代理人郝文博(51)Int.Cl.G02B27/00(2006.01)G02B27/01(2006.01)G02B27/42(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图9页(54)发明名称AR光波导的设计方法及用于AR眼镜的光波导(57)摘要本发明提供了一种AR光波导的设计方法，所述AR光波导包括耦入光栅、光波导主体以及耦出光栅，所述设计方法包括：S101：根据光束入射至所述耦入光栅的角度、所述光束的波长对所述耦入光栅的光栅参数进行优化，所述光栅参数包括光栅周期、光栅深度以及光栅占空比；S102：根据所述耦入光栅的光栅周期以及光栅深度确定所述耦出光栅的光栅周期以及光栅深度；S103：对所述耦出光栅进行分区；S104：以所述耦出光栅的耦出总光功率以及非均匀性为优化目标，得到所述耦出光栅的各分区的光栅占空比。本发明所提供的AR光波导的设计方法，从多个侧面改善了通过AR光波导传输的图像，在佩戴者的视野中呈现明暗变化的情况。CN113625446ACN113625446A权利要求书1/2页1.一种AR光波导的设计方法，所述AR光波导包括耦入光栅、光波导主体以及耦出光栅，所述设计方法的特征在于，包括：S101：根据光束入射至所述耦入光栅的角度、所述光束的波长对所述耦入光栅的光栅参数进行优化，所述光栅参数包括光栅周期、光栅深度以及光栅占空比；S102：根据所述耦入光栅的光栅周期以及光栅深度确定所述耦出光栅的光栅周期以及光栅深度；S103：对所述耦出光栅进行分区；S104：以所述耦出光栅的耦出总光功率以及非均匀性为优化目标，得到所述耦出光栅的各分区的光栅占空比。2.如权利要求1所述的设计方法，其中步骤S101进一步包括：S1011：设定所述光栅参数的优化范围；S1012：设定耦入角度步长，计算不同耦入角度下的衍射效率；S1013：根据所述不同耦入角度下的衍射效率，计算所述耦入光栅的平均衍射效率和非均匀性参数；S1014：以所述平均衍射效率和非均匀性参数为优化目标，得到优化后的所述耦入光栅的光栅周期、调制深度和占空比。3.如权利要求2所述的设计方法，其中步骤S1014进一步包括：采用最速下降法、遗传算法、粒子群算法或模拟退火算法进行优化。4.如权利要求1‑3中任一项所述的设计方法，其中步骤S102进一步包括：所述耦出光栅设计为与所述耦入光栅具有一致的光栅深度、光栅周期。5.如权利要求1‑3中任一项所述的设计方法，其中步骤S103进一步包括：S1031：根据光束入射至所述耦入光栅的角度、所述光束的波长和所述耦入光栅的光栅周期，计算所述光束通过所述耦入光栅衍射耦入至所述光波导主体的衍射耦入角度；S1032：根据所述衍射耦入角度和所述光波导主体的厚度计算所述光束在所述耦出光栅上相邻两次耦出位置之间的距离；S1033：根据所述耦出光栅的最大衍射效率计算经所述耦出光栅多次耦出后的所述光束的亮度差异率；S1034：根据所述耦出光栅的长度、人眼对所述光束的敏感度、所述亮度差异率和所述相邻两次耦出位置之间的距离，计算所述耦出光栅的分区数量。6.如权利要求5所述的设计方法，其中所述光束以具有一定视场角的锥形光束入射，步骤S1031进一步包括：根据所述锥形光束的中心入射角度或所述锥形光束入射角度的正极值/负极值计算所述衍射耦入角度。7.如权利要求1‑3中任一项所述的设计方法，其中步骤S104进一步包括：S1041：将所述耦出光栅的眼动范围根据瞳孔尺寸划分为多个眼动子区域，计算各个眼动子区域的耦出光功率；S1042：根据所述各个眼动子区域的耦出光功率，计算所述耦出光栅的眼动范围内耦出光功率的非均匀性参数；S1043：以所述耦出光栅的耦出总光功率以及所述非均匀性参数作为优化目标，得到优2CN113625446A权利要求书2/2页化后的所述分区的光栅占空比。8.如权利要求7所述的设计方法，其中步骤S1044进一步包括：采用最速下降法、遗传算法、粒子群算法或模拟退火算法进行优化。9.一种用于AR眼镜的光波导，采用如权利要求1‑8中任一项所述的设计方法设计制成。3CN113625446A说明书1/9页AR光波导的设计方法及用于AR眼镜的光波导技术领域[0001]本发明大致涉及近眼显示技术领域，尤其涉及一种AR光波导的设计方法以及用于AR眼镜的光波导。背景技