CN117666131A - 导光器件以及头戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了导光器件以及头戴显示设备；其中，导光器件包括导光基底，导光基底上设有耦入区和耦出区；导光器件还包括第一补偿结构和第二补偿结构，第一补偿结构设于耦入区，第二补偿结构设于耦出区；耦入区接收入射光，入射光至少包括第一波长光和第二波长光；第一波长光和第二波长光经耦入区进入导光基底内；第一波长光在导光基底内全反射传播至耦出区后出射；第二波长光进入导光基底后射入第一补偿结构，经第一补偿结构反射调制后返回导光基底内，以与第一波长光相同的全反射角传播至耦出区；第二波长光在耦出区进入第二补偿结构，经第二补偿结构反射调制后，以与第一波长光相同的出射角度从耦出区出射。

Description

导光器件以及头戴显示设备

技术领域

本申请涉及近眼显示技术领域，更具体地，本申请涉及一种导光器件以及头戴显示设备。

背景技术

衍射光波导是增强现实(AR)设备的核心。小巧、轻薄化是目前增强现实设备的主流设计趋势，为此采用的设计方式为减少波导层数。例如，利用一层光波导层实现彩色显示，这是实现AR设备轻薄化的有效方法之一。

然而，由于光栅的色散效应，不同波长的光在波导内具有不同的波导传输通道(也即不同的全反射角)，这严重限制了单层彩色光波导的视场大小，影响用户的观看体验。

发明内容

本申请的目的在于提供的一种导光器件以及头戴显示设备的新技术方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种导光器件，所述导光器件包括包括导光基底，所述导光基底上设有耦入区和耦出区；所述光波导器件还包括第一补偿结构和第二补偿结构，所述第一补偿结构设于所述耦入区，所述第二补偿结构设于所述耦出区；

所述耦入区接收入射光，所述入射光至少包括第一波长光和第二波长光；所述第一波长光和所述第二波长光经所述耦入区进入所述导光基底内；

所述第一波长光在所述导光基底内全反射传播至所述耦出区后出射；所述第二波长光进入所述导光基底后射入所述第一补偿结构，经所述第一补偿结构反射调制后返回所述导光基底内，以与所述第一波长光相同的全反射角传播至所述耦出区；所述第二波长光在所述耦出区进入所述第二补偿结构，经所述第二补偿结构反射调制后，以与所述第一波长光相同的出射角度从所述耦出区出射。

可选地，所述耦入区设置有第一光栅，所述第一波长光和所述第二波长光以同一入射角度射入所述第一光栅；

所述耦出区设置有第二光栅；

所述第一光栅和所述第二光栅位于所述导光基底的同一表面上。

可选地，所述第一补偿结构和所述第二补偿结构均设于所述导光基底上，所述第一补偿结构与所述第一光栅为相对设置，所述第二补偿结构与所述第二光栅为相对设置；或者，

所述第一补偿结构层叠设于所述第一光栅上，所述第二补偿结构层叠设于所述第二光栅上。

可选地，所述第一补偿结构和所述第二补偿结构均包括层叠设置的第一滤光膜及第一补偿光栅；其中，所述第一滤光膜被配置为能够阻挡所述第一波长光透过，同时能够透过所述第二波长光。

可选地，所述第一光栅对所述第一波长光的调制参数为k₁，所述第一光栅对所述第二波长光的调制参数为k₂，所述第一补偿光栅对所述第二波长光的调制参数为k₂’，则满足：k₁＝k₂-k₂’；

其中，k₁＝λ₁/Λ，k₂＝λ₂/Λ，k₂’＝λ₂/Λ’，λ₁为所述第一波长光的波长，λ₂为所述第二波长光的波长，λ₂>λ₁，Λ为所述第一光栅的周期，Λ’为所述第一补偿光栅的周期。

可选地，所述第一光栅、所述第二光栅及所述第一补偿光栅中的至少一者为一维光栅。

可选地，所述光波导器件还包括第三补偿结构和第四补偿结构；

所述第三补偿结构层叠设于所述第一补偿结构远离所述导光基底的一侧，所述第四补偿结构层叠设于所述第二补偿结构远离所述导光基底的一侧；

所述入射光还包括第三波长光，所述第三波长光经所述耦入区进入所述导光基底内，所述第三波长光经所述第一补偿结构透射后进入所述第三补偿结构，经所述第三补偿结构反射调制后再次透过所述第一补偿结构，之后返回所述导光基底内以与所述第一波长光相同的全反射角传播至所述耦出区；所述第三波长光在所述耦出区透过所述第二补偿结构进入所述第四补偿结构，经所述第四补偿结构反射调制后再次透过所述第二补偿结构，之后以与所述第一波长光相同的出射角度从所述耦出区出射。

可选地，所述第三补偿结构和所述第四补偿结构均包括层叠设置的第二滤光膜及第二补偿光栅；其中，所述第二滤光膜被配置为能够阻挡所述第二波长光透过，同时能够透过所述第三波长光。

可选地，所述第二补偿光栅为一维光栅。

第二方面，本申请实施例提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括：

至少一个如上所述的导光器件；及

光机，所述光机用于发射所述入射光，并能使所述入射光入射至所述耦入区。

本申请的有益效果在于：

本申请实施例提供了一种光波导设计方案，在其导光基底的耦入区和耦出区分别设置了补偿结构，使得不同波长的光进入导光基底内后，在导光基底内能够以同一全反射角传输至耦出区，再以相同的角度从耦出区出射，如此能够解除单层彩色光波导的视场限制，从而可以提高光波导器件的视场范围，导光器件的色彩均匀性也会随之提高。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请实施例的导光器件的结构示意图之一；

图2是图1中示出的耦入区的光线传播路径示意图；

图3是本申请实施例的导光器件的结构示意图之二；

图4是图3中示出的耦入区的光线传播路径示意图；

图5是本申请实施例的导光器件的结构示意图之三；

图6是图5中示出的耦入区的光线传播路径示意图；

图7是本申请实施例的导光器件的结构示意图之四；

图8是图7中示出的耦入区的光线传播路径示意图；

图9a和图9b分别是传统单层彩色光波导器件的第一波长光和第二波长光k空间图；

图10a和图10b分别是本申请实施例的导光器件的第一波长光和第二波长光k空间图。

附图标记说明：

100、导光器件；110、导光基底；101、耦入区；102、耦出区；111、第一表面；112、第二表面；120、第一光栅；130、第二光栅；140、第一补偿结构；141、第一滤光膜；142、第一补偿光栅；150、第二补偿结构；160、第三补偿结构；161、第二滤光膜；162、第二补偿光栅；170、第四补偿结构；001、第一波长光；002、第二波长光；003、第三波长光。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面结合附图对本申请实施例提供的导光器件以及头戴显示设备进行详细地描述。

在多种形式的头戴显示设备中，以AR设备为例，AR设备通常包括微型显示屏和光学模组。AR设备的光学模组中常用的光学元件例如有棱镜、自由曲面镜片及光波导器件等。在上述的这些光学元件中，光波导器件包括几何光波导和衍射光波导。由于衍射光波导具有良好的光学性能，使其在AR设备中得到了较为广泛的应用。

根据本申请的一个实施例，提供了一种导光器件，该导光器件例如为光波导器件，所述光波导器件例如为衍射光波导。

本申请实施例提供的导光器件例如可应用于例如头戴显示设备中，如AR智能眼镜、AR头盔等，可以使用户获得沉浸感较佳的视觉体验感。

本申请实施例提供的导光器件100，如图1至图4所示，所述导光器件100包括导光基底110，所述导光基底110上设有耦入区101和耦出区102；所述导光器件100还包括第一补偿结构140和第二补偿结构150，所述第一补偿结构140设于所述耦入区101，所述第二补偿结构150设于所述耦出区102；

所述耦入区101可接收入射光，所述入射光至少包括第一波长光001和第二波长光002；所述第一波长光001和所述第二波长光002经所述耦入区101进入所述导光基底110内；

所述第一波长光001在所述导光基底110内全反射传播至所述耦出区102后出射；所述第二波长光002进入所述导光基底110后射入所述第一补偿结构140，经所述第一补偿结构140反射调制后返回所述导光基底110内，以与所述第一波长光001相同的全反射角传播至所述耦出区102；所述第二波长光002在所述耦出区102进入所述第二补偿结构150，经所述第二补偿结构150反射调制后，以与所述第一波长光001相同的出射角度从所述耦出区102出射。

在传统的单层彩色衍射光波导中，由于导光基底上耦入区的光栅的色散效应，不同波长的光经光栅进入导光基底内后具有不同的波导传输通道，也即会以不同的全反射角度在导光基底内传播至耦出区，这会严重限制单层彩色光波导结构的视场大小，进而影响用户的观看体验感。

本申请实施例提供的导光器件100，其为一种单层彩色衍射导光结构，具有轻薄化的特点。如图1所示，通过在导光基底110上的耦入区101设置第一补偿结构140，及在耦出区102设置第二补偿结构150，针对不同波长的入射光，例如上述的第一波长光001和第二波长光002，当以相同的入射角度经所述耦入区101进入所述导光基底110内，可以实现不同波长的光同一视场角下相同全反射角度传输的效果，还能以相同出射角度从所述耦出区102耦出不同波长的光，从而利于有效增大所述导光器件100的视场范围及色彩均匀性等性能，由此，可以使用户获得良好的观看体验。

例如，设定入射至所述导光器件100的入射光包括第一波长光001和第二波长光002，所述第一波长光001的波长为λ₁，所述第二波长光002的波长为λ₂，且λ₂>λ₁。如图1所示，在所述耦入区101：所述第一波长光001进入所述导光基底110内，并在所述导光基底110内以全反射方式传播；所述第二波长光002在进入所述导光基底110后，会进入所述第一补偿结构140内，经所述第一补偿结构140反射调制再经所述耦入区101后返回所述导光基底110内，以全反射方式传播。所述第一补偿结构140可以调整所述第二波长光002进入所述导光基底110内进行全反射传播的角度，使所述第二波长光002在所述导光基底110内全反射传播的角度与所述第一波长光001在所述导光基底110内全反射传播的角度相同，这样所述第一波长光001和所述第二波长光002在所述导光基底110内能够以相同的全反射角传播至所述耦出区102，这利于有效增大所述导光器件100的视场范围。

请继续如图1所示，在所述耦出区102：所述第一波长光001从所述耦出区102出射；经所述第一补偿结构140反射调制后的所述第二波长光002在从所述耦出区102出射之前先进入所述第二补偿结构150内，经所述第二补偿结构150反射调制后再从所述耦出区102出射，经所述第二补偿结构150反射调制后，所述第二波长光002的出射角度与所述第一波长光001的出射角度相同，可以提高导光器件100出瞳的均匀性，从而可以提高导光器件100的色彩均匀性。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述第一波长光001经所述耦入区101进入所述导光基底110后，并不会进入所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150，而所述第二波长光002经所述耦入区101进入所述导光基底110后能够进入所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150，可以利用所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150对所述第二波长光002进行反射调制。

本申请实施例提供了一种衍射光波导设计方案，在导光基底110的耦入区101和耦出区102分别设置了补偿结构，使得不同波长的光在进入导光基底110内后，在导光基底110内能够以同一全反射角传输至耦出区，并以相同的角度从耦出区102出射，如此能够解除单层彩色光波导的视场限制，从而可以提高导光器件100的视场范围，导光器件100的色彩均匀性也会随之提高。

在本申请的一些示例中，如图1至图4所示，所述耦入区101设置有第一光栅120，所述第一波长光001和所述第二波长光002以同一入射角度射入所述第一光栅120；所述耦出区102设置有第二光栅130；所述第一光栅120和所述第二光栅130位于所述导光基底110的同一表面上。

如图1和图3所示，本申请实施例的导光器件100例如可以为反射式衍射光波导结构。具体地，在所述导光基底110上，所述耦入区101的第一光栅120与所述耦出区102的第二光栅130均位于所述导光基底110的同一侧。

本申请实施例的导光器件100，在所述耦入区101设有第一光栅120，可接收入射光。所述入射光包括不同波长的光，例如上述的第一波长光001和第二波长光002。基于光栅的色散效果，当所述第一波长光001和所述第二波长光002以相同的入射角度经所述第一光栅120进入所述导光基底110内，所述第一补偿结构140可以调整例如所述第二波长光002在所述导光基底110内全反射的角度。具体过程可以为：所述第二波长光002经所述第一光栅120进入所述导光基底110内，再进入所述第一补偿结构140，经所述第一补偿结构140反射调制后经所述第一光栅120使所述第二波长光002返回所述导光基底110内进行全反射传播。这一过程可以调整所述第二波长光002的全反射角度，使其与所述第一波长光001在所述导光基底110内全反射传播的角度相同。

在所述耦出区102设有第二光栅130，用于将在所述导光基底110内传播的所述第一波长光001和所述第二波长光002耦出所述导光基底110之外。但是，本申请实施例中设计，所述第二波长光002并非直接经所述第二光栅130耦出，而是由所述第二补偿结构150先进行反射调制，这样所述第二波长光002和所述第一波长光001能够以相同的出射角度出射至所述导光基底110之外，如此，可以提高导光器件100出瞳的均匀性，利于提高导光器件100的色差均匀性。

当然，本申请实施例的导光器件100还可以为透射式衍射光波导。也就是说，所述导光基底110上耦入区的第一光栅120与耦出区的第二光栅130位于所述导光基底110相对的两侧。

可选的是，如图1所示，所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150均设于所述导光基底110上，所述第一补偿结构140与所述第一光栅120为相对设置，所述第二补偿结构150与所述第二光栅130为相对设置。

可选的是，如图3所示，所述第一补偿结构140层叠设于所述第一光栅120上，所述第二补偿结构150层叠设于所述第二光栅130上。

例如，如图1所示，所述导光基底110包括相对设置的第一表面111和第二表面112，所述第一光栅120和所述第二光栅130二者共同设置在所述第一表面111上，所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150均设置在所述第二表面112上，且所述第一补偿结构140与所述第一光栅120相对设置，所述第二补偿结构150与所述第二光栅130相对设置。此时，所述第一光栅120和所述第二光栅130位于所述入射光的同侧，所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150位于所述入射光的异侧。

又例如，如图3所示，所述导光基底110包括相对设置的第一表面111和第二表面112，所述第一光栅120和所述第二光栅130均设置在所述第二表面112上，所述第一补偿结构140设于所述第一光栅120上，所述第二补偿结构150设于所述第二光栅130上。此时，所述第一光栅120和所述第二光栅130位于所述入射光的异侧。

图3示出的导光器件100与图1示出的导光器件100的主要区别在于：将耦入区101的第一光栅120和耦出区102的第二光栅130设置在入射光(光源)的异侧。在此结构基础上，以导光基底110上的耦入区101为例：所述第一补偿结构140内的第一滤光膜141只允许所述第二波长光002通过；所述第一波长光001经过所述第一光栅120后，反射+1级衍射光耦入所述导光基底110内；所述第二波长光002依次经过第一光栅120、所述第一补偿结构140内的第一滤光膜141，再由所述第一补偿结构140内的第一补偿光栅142反射出+1级衍射光返回所述第一光栅120，再通过所述第一光栅120透射+1级衍射光耦入所述导光基底110，原理可如图4所示。耦出区102原理类似，本申请在此不再赘述。

在本申请的一些示例中，如图1和图3所示，所述第一补偿结构140和所述第二补偿结构150的结构相同，二者均包括层叠设置的第一滤光膜141及第一补偿光栅142；其中，所述第一滤光膜141被配置为能够阻挡所述第一波长光001透过，同时能够透过所述第二波长光002。

如图1所示，在所述耦入区101：所述第一波长光001和所述第二波长光002经所述导光基底110上侧的第一光栅120后，入射方向发生偏转，之后两束光到达所述导光基底110下侧的所述第一补偿结构140内的所述第一滤光膜141，由于所述第一滤光膜141只允许所述第二波长光002通过，因此，所述第一波长光001直接在所述导光基底110内以全反射的方式传播，所述第二波长光002则会通过所述第一滤光膜141入射至下方的第一补偿光栅142，经该第一补偿光栅142反射调制后再次进入所述导光基底110内后就会进行全反射传播至所述耦出区102。

由光栅的色散效应可知，所述第一波长光001和所述第二波长光002通过所述第一光栅120后传播角度并不相同，但所述耦入区101的第一补偿光栅142可将所述第二波长光002的全反射传播方向调制为与第一波长光001的全反射传播方向相同，原理可参见图2所示。

请继续如图1所示，在所述耦出区102：所述第一波长光001和所述第二波长光002在所述导光基底110内以相同全反射角传播到所述耦出区，所述第二补偿结构150内的第一滤光膜141只允许通过所述第二波长光002。如此，所述第一波长光001传播到所述所述第二光栅130后，+1级(或-1级，由光波导设计决定)衍射光从所述耦出区102耦出导光基底110之外，0级衍射光会继续在所述导光基底110内全反射传播，再次经过第二光栅130，重复之前动作，实现扩瞳功能。所述第二波长光002在耦出之前先进入所述第二补偿结构150内，由所述第二补偿结构150内的所述第一补偿光栅142将+1级衍射光经所述第二光栅130耦出所述导光基底110之外，0级衍射光在所述导光基底110内继续全反射传播后再次经过所述第二光栅130，重复之前动作，实现扩瞳功能。

在本申请的一些示例中，参见图10a和图10b所示，所述第一光栅120对所述第一波长光001的调制参数为k₁，所述第一光栅120对所述第二波长光002的调制参数为k₂，所述第一补偿光栅142对所述第二波长光002的调制参数为k₂’，则满足：k₁＝k₂-k₂’；其中，k₁＝λ₁/Λ，k₂＝λ₂/Λ，k₂’＝λ₂/Λ’，λ₁为所述第一波长光001的波长，λ₂为所述第二波长光002的波长，λ₂>λ₁，Λ为所述第一光栅120的周期，Λ’为所述第一补偿光栅142的周期。

在本申请上述的示例中，以入射光包括第一波长光001和第二波长光002为例说明调制其中的第二波长光时应当满足的条件。

如图9a和图9b所示，分别为无补偿结构时单层彩色波导的第一波长光和第二波长光K空间图。图10a和图10b分别为本申请方案中增加在耦入区增加第一补偿结构，在耦出区增加第二补偿结构形成的导光器件100的一波长光和第二波长光K空间图。

从图10a及图10b分别示出的K空间中可以看出：TIR圆环部分代表光可在导光基底110中进行全反射传播的范围，k₁和k₂分别表示耦入区的第一光栅120对第一波长光001和第二波长光002的调制作用，k₂’表示第一补偿结构140内的第一补偿光栅142对其中的第二波长光002的调制作用，定义k₁＝λ₁/Λ，k₂＝λ₂/Λ，k₂’＝λ₂/Λ’，k₁＝k₂-k₂’，其中，λ₁和λ₂分别为第一波长光001的波长和第二波长光002的波长，Λ和Λ’分别为补偿光栅的周期。这里λ₂>λ₁，需要说明的是，该例子中只是举例了第二波长光大于第一波长光的一种情况，k₂>k₁，因此第二波长光的被调制量大于第一波长光的调制量(光栅的色散作用)。

如图9a和图9b所示，当无补偿光栅时，为了两种波长光的视场全都满足全反射条件，视场范围(即图9a和9b中矩形区域)不能太大。本申请实施例的方案，增加了第一补偿结构140和第二补偿结构150，可使两种波长光在相同的全反射角传播，其视场范围便可大大增加，如图10a和图10b所示。

在本申请的一些示例中，如图5至图8所示，所述导光器件100还包括第三补偿结构160和第四补偿结构170；所述第三补偿结构160层叠设于所述第一补偿结构140远离所述导光基底110的一侧，所述第四补偿结构170层叠设于所述第二补偿结构150远离所述导光基底110的一侧；

所述入射光还包括第三波长光003，所述第三波长光003经所述耦入区101进入所述导光基底110内，所述第三波长光003经所述第一补偿结构140透射后进入所述第三补偿结构160，经所述第三补偿结构160反射调制后再次透过所述第一补偿结构140，之后返回所述导光基底110内以与所述第一波长光001相同的全反射角传播至所述耦出区102；所述第三波长光在所述耦出区102透过所述第二补偿结构150进入所述第四补偿结构170，经所述第四补偿结构170反射调制后再次透过所述第二补偿结构150，之后以与所述第一波长光001相同的出射角度从所述耦出区102出射。

其中，如图5和图7所示，所述第三补偿结构160和所述第四补偿结构170均包括层叠设置的第二滤光膜161及第二补偿光栅162；其中，所述第二滤光膜161被配置为能够阻挡所述第二波长光002透过，同时能够透过所述第三波长光003。

图5示出的光波导器件为图1示出的光波导器件的变形结构，图5示出的光波导器件适用于入射光为三种不同波长的光。如图5所示，导光器件100包括导光基底110，所述导光基底110上设置有耦入区101和耦出区102，在耦入区101设有层叠设置的第一补偿结构140和第三补偿结构160，在耦出区102设有层叠设置的第二补偿结构150和第四补偿结构170。

如此，如图6所示，在所述耦入区101：三种波长光，即上述的第一波长光001、第二波长光002及第三波长光003皆经过耦入区101(第一光栅120)，其后，第一波长光001直接耦入导光基底110全反射传播，第二波长光002额外经过第一补偿结构140后耦入导光基底110全反射传播，第三波长光003额外经过两次第一补偿结构140和一次第三补偿结构160后进入导光基底110全反射传播。最终实现三个波长光在同一全反射角进行全反射传播。耦出区原理类似，本申请在此不再赘述。

图7示出的导光器件为图3示出的导光器件的变形结构，图7示出的导光器件也适用于入射光为三种不同波长的光。图7与图5示出的导光器件的不同之处在于：耦入区101和耦出区102位于入射光的异侧，其光线传播原理如图8所示，在所述耦入区101：第一波长光001、第二波长光002及第三波长光003皆经过耦入区101(第一光栅120)，其后，第一波长光001耦入导光基底110全反射传播，第二波长光002额外经过第一补偿结构140后耦入导光基底110全反射传播，第三波长光003额外经过两次第一补偿结构140和一次第三补偿结构160后进入导光基底110全反射传播。最终实现三个波长光在同一全反射角进行全反射传播。耦出区原理类似，本申请在此不再赘述。

可选的是，所述第一光栅120、所述第二光栅130、所述第一补偿光栅142及第二补偿光栅162中的至少一者为一维光栅。

其中，所述一维光栅包括矩形光栅、闪耀光栅、倾斜光栅、台阶光栅及全息体光栅中的至少一种。

其中，所述全息体光栅包括液晶体光栅、聚合物体光栅及聚合物分散式液晶体光栅中的任一种。

另一方面，本申请实施例提供了一种头戴显示设备，所述头戴显示设备包括：

至少一个如上述所述的导光器件100；及

光机，所述光机用于发射所述入射光，并能使所述入射光入射至所述耦入区。

所述头戴显示设备例如可以为AR设备，如AR智能眼镜、AR头盔等，本申请实施例中对此不做限制。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.导光器件，其特征在于，包括导光基底(110)，所述导光基底(110)上设有耦入区(101)和耦出区(102)；所述导光器件还包括第一补偿结构(140)和第二补偿结构(150)，所述第一补偿结构(140)设于所述耦入区(101)，所述第二补偿结构(150)设于所述耦出区(102)；

所述耦入区(101)接收入射光，所述入射光至少包括第一波长光(001)和第二波长光(002)；所述第一波长光(001)和所述第二波长光(002)经所述耦入区(101)进入所述导光基底(110)内；

所述第一波长光(001)在所述导光基底(110)内全反射传播至所述耦出区(102)后出射；所述第二波长光(002)进入所述导光基底(110)后射入所述第一补偿结构(140)，经所述第一补偿结构(140)反射调制后返回所述导光基底(110)内，以与所述第一波长光(001)相同的全反射角传播至所述耦出区(102)；所述第二波长光(002)在所述耦出区(102)进入所述第二补偿结构(150)，经所述第二补偿结构(150)反射调制后，以与所述第一波长光(001)相同的出射角度从所述耦出区出射。

2.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述耦入区(101)设置有第一光栅(120)，所述第一波长光(001)和所述第二波长光(002)以同一入射角度射入所述第一光栅(120)；

所述耦出区(102)设置有第二光栅(130)；

所述第一光栅(120)和所述第二光栅(130)位于所述导光基底(110)的同一表面上。

3.根据权利要求2所述的导光器件，其特征在于，所述第一补偿结构(140)和所述第二补偿结构(150)均设于所述导光基底(110)上，所述第一补偿结构(140)与所述第一光栅(120)为相对设置，所述第二补偿结构(150)与所述第二光栅(130)为相对设置；或者，

所述第一补偿结构(140)层叠设于所述第一光栅(120)上，所述第二补偿结构(150)层叠设于所述第二光栅(130)上。

4.根据权利要求3所述的导光器件，其特征在于，所述第一补偿结构(140)和所述第二补偿结构(150)均包括层叠设置的第一滤光膜(141)及第一补偿光栅(142)；其中，所述第一滤光膜(141)被配置为能够阻挡所述第一波长光(001)透过，同时能够透过所述第二波长光(002)。

5.根据权利要求4所述的导光器件，其特征在于，所述第一光栅(120)对所述第一波长光(001)的调制参数为k₁，所述第一光栅(120)对所述第二波长光(002)的调制参数为k₂，所述第一补偿光栅(142)对所述第二波长光(002)的调制参数为k₂’，则满足：k₁＝k₂-k₂’；

其中，k₁＝λ₁/Λ■，k₂＝λ₂/Λ，k₂’＝λ₂/Λ’，λ₁为所述第一波长光(001)的波长，λ₂为所述第二波长光(002)的波长，λ₂>λ₁，Λ为所述第一光栅(120)的周期，Λ’为所述第一补偿光栅(142)的周期。

6.根据权利要求1所述的导光器件，其特征在于，所述第一光栅(120)、所述第二光栅(130)及所述第一补偿光栅(142)中的至少一者为一维光栅。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的导光器件，其特征在于，所述导光器件还包括第三补偿结构(160)和第四补偿结构(170)；

所述第三补偿结构(160)层叠设于所述第一补偿结构(140)远离所述导光基底(110)的一侧，所述第四补偿结构(170)层叠设于所述第二补偿结构(150)远离所述导光基底(110)的一侧；

所述入射光还包括第三波长光(003)，所述第三波长光(003)经所述耦入区(101)进入所述导光基底(110)内，所述第三波长光(003)经所述第一补偿结构(140)透射后进入所述第三补偿结构(160)，经所述第三补偿结构(160)反射调制后再次透过所述第一补偿结构(140)，之后返回所述导光基底(110)内以与所述第一波长光相同的全反射角传播至所述耦出区(102)；所述第三波长光(003)在所述耦出区(102)透过所述第二补偿结构(150)进入所述第四补偿结构(170)，经所述第四补偿结构(170)反射调制后再次透过所述第二补偿结构(150)，之后以与所述第一波长光(001)相同的出射角度从所述耦出区出射。

8.根据权利要求7所述的导光器件，其特征在于，所述第三补偿结构(160)和所述第四补偿结构(170)均包括层叠设置的第二滤光膜(161)及第二补偿光栅(162)；其中，所述第二滤光膜(161)被配置为能够阻挡所述第二波长光(002)透过，同时能够透过所述第三波长光(003)。

9.根据权利要求8所述的导光器件，其特征在于，所述第二补偿光栅(162)为一维光栅。

10.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备包括：

至少一个如权利要求1-9中任一项所述的导光器件；及

光机，所述光机用于发射所述入射光，并能使所述入射光入射至所述耦入区。