增强现实眼镜的显示模组制造技术

技术编号:18859332 阅读:4 留言:0更新日期:2018-09-05 13:36
本发明专利技术公开了增强现实眼镜的显示模组,所述显示模组包括:微型有机发光二极管显示器、目镜系统和基于金属线栅偏振片的平板波导,所述平板波导由光传输部和成像部组成,所述成像部包括:依次平行排列的多个玻璃板以及金属线栅偏振片每两个所述玻璃板之间设置有所述金属线栅偏振片。该增强现实眼镜克服现有技术中的平板波导增强现实眼镜还存在以下问题:1、光耦合器采用全息衍射光栅方式的,光栅彩虹效应导致色彩均匀性不好,同时系统光效比较低;2,光耦合器采用半反射膜阵列的,容易出现鬼像,同时光出射区域亮度均匀性不好控制。

Display module of glasses for augmented reality

The invention discloses a display module of augmented reality glasses, which comprises a micro organic light emitting diode display, an eyepiece system and a planar waveguide based on a metal linear grid polarizer. The planar waveguide is composed of an optical transmission unit and an imaging unit. The imaging unit comprises a plurality of glass plates arranged in parallel in order to A metal wire grating polarizer is arranged between each two glass plates. The augmented reality glasses overcome the following problems in the prior art: 1. The optical coupler adopts the holographic diffraction grating mode, and the rainbow effect of the grating results in poor color uniformity, while the system light efficiency is relatively low; 2. The optical coupler uses a semi-reflective film array, which is prone to ghost images, the same as It is difficult to control the brightness uniformity in time exit area.

【技术实现步骤摘要】
增强现实眼镜的显示模组
本专利技术涉及增强现实眼镜领域,具体地,涉及一种增强现实眼镜的显示模组。
技术介绍
增强现实眼镜现已在诸多领域展示出其巨大的应用价值和发展潜力,但为了适应佩戴时轻型化、小型化的发展要求,传统增强现实眼镜的传像系统通常会设计的非常复杂而难以加工,比如有报道的采用多项式组合镜的离轴透射型头戴显示器和采用自由曲面棱镜的透射型头戴显示器,虽有样机问世,但并没有被市场广泛接受,因此没有批量投入市场销售。基于平板光波导元件的增强现实眼镜相比传统眼镜的结构,不仅降低了加工难度,而且具有更加紧凑的体积和更轻的重量,极大地提高了增强现实眼镜的人机功效。但现有平板波导增强现实眼镜还存在以下问题:1、光耦合器采用全息衍射光栅方式的,光栅彩虹效应导致色彩均匀性不好,同时系统光效比较低;2,光耦合器采用半反射膜阵列的,容易出现鬼像,同时光出射区域亮度均匀性不好控制。因此,提供一种在使用过程中色彩均匀性好,系统光效高,而且光出射区域亮度均匀性易控制的增强现实眼镜的显示模组是本专利技术亟需解决的问题。
技术实现思路
根据上述技术问题,本专利技术的目的是克服现有技术中的平板波导增强现实眼镜还存在以下问题:1、光耦合器采用全息衍射光栅方式的,光栅彩虹效应导致色彩均匀性不好,同时系统光效比较低;2,光耦合器采用半反射膜阵列的,容易出现鬼像,同时光出射区域亮度均匀性不好控制;从而提供一种在使用过程中色彩均匀性好,系统光效高,而且光出射区域亮度均匀性易控制的增强现实眼镜的显示模组。为了实现上述目的,本专利技术提供了一种增强现实眼镜的显示模组,所述显示模组包括:微型有机发光二极管显示器、目镜系统和基于金属线栅偏振片的平板波导,所述平板波导由光传输部和成像部组成,所述成像部包括:依次平行排列的多个玻璃板以及金属线栅偏振片每两个所述玻璃板之间设置有所述金属线栅偏振片;其中,所述目镜系统用于将所述微型有机发光二极管显示器显示图像形成准直光束,并射向所述平板波导,所述光传输部用于利用折射方式耦合图像光束进入所述平板波导,并把图像光束传输至所述成像部,所述成像部利用所述金属线栅偏振片将入射光束耦合出所述成像部,从而投射进观察着眼睛,使观察者看到放大的虚像。优选地,所述金属线栅偏振片的结构参数包括:线栅周期、金属线高度以及占空比,采用时域有限差分法分析了金属线栅偏振片的线栅周期、占空比及金属线高度对偏振特性的影响。优选地,所述金属线栅偏振片的线栅周期设置为190-210nm、金属线高度设置为90-110nm以及占空比设置为0.4-0.6。优选地,所述金属线栅偏振片的线栅周期设置为200nm、金属线高度设置为100nm以及占空比设置为0.5。优选地,所述金属线栅偏振片的侧壁倾角范围是0°~15°。优选地,依次采用采用全息干涉、等离子刻蚀、溅射镀膜以及等离子体增强化学气相沉积技术,在K9玻璃基底上制作了适用于可见光波长范围的铝材质的所述金属线栅偏振片。优选地,所述金属线栅偏振片的线栅掩膜图形采用全息光刻技术制备。优选地,采用掩埋型金属纳米光栅的制作技术实现精准线栅掩膜图形转移。根据上述技术方案,本专利技术提供的增强现实眼镜的显示模组是克服现有技术中的平板波导增强现实眼镜还存在以下问题:1、光耦合器采用全息衍射光栅方式的,光栅彩虹效应导致色彩均匀性不好,同时系统光效比较低;2,光耦合器采用半反射膜阵列的,容易出现鬼像,同时光出射区域亮度均匀性不好控制。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是本专利技术的一种优选的实施方式中提供的增强现实眼镜的显示模组的结构示意图;图2是本专利技术的一种优选的实施方式中提供的增强现实眼镜的显示模组中的基于金属线栅偏振片的平板波导的截面图;图3是本专利技术的一种优选的实施方式中提供的增强现实眼镜的显示模组中金属线栅偏振片消光特性与侧壁倾角及入射光波长范围的关系图;图4是本专利技术的一种优选的实施方式中提供的增强现实眼镜的显示模组中金属线栅偏振片消光特性与侧壁倾角及入射光波长范围的关系图;图5是本专利技术的一种优选的实施方式中提供的增强现实眼镜的显示模组中金属线栅偏振片消光特性与入射光入射角及波长范围的关系图。附图标记说明1微型有机发光二极管显示器2目镜系统3平板波导4成像部5光传输部6金属偏振片具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。在本专利技术中,在未作相反说明的情况下,“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位,或为本领域技术人员理解的俗称,而不应视为对该术语的限制。如图1-5所示,本专利技术提供了一种增强现实眼镜的显示模组,所述显示模组包括:微型有机发光二极管显示器1、目镜系统2和基于金属线栅偏振片的平板波导3,所述平板波导3由光传输部5和成像部4组成,所述成像部4包括:依次平行排列的多个玻璃板以及金属线栅偏振片6每两个所述玻璃板之间设置有所述金属线栅偏振片6;其中,所述目镜系统2用于将所述微型有机发光二极管显示器1显示图像形成准直光束,并射向所述平板波导3,所述光传输部5用于利用折射方式耦合图像光束进入所述平板波导3,并把图像光束传输至所述成像部4,所述成像部4利用所述金属线栅偏振片6将入射光束耦合出所述成像部4,从而投射进观察着眼睛,使观察者看到放大的虚像。根据上述技术方案,本专利技术提供的增强现实眼镜的显示模组是克服现有技术中的平板波导增强现实眼镜还存在以下问题:1、光耦合器采用全息衍射光栅方式的,光栅彩虹效应导致色彩均匀性不好,同时系统光效比较低;2,光耦合器采用半反射膜阵列的,容易出现鬼像,同时光出射区域亮度均匀性不好控制。对于金属线栅偏振片入射光透射和反射情况,入射到金属线栅偏振片6的光束,S波光束被反射耦出波导为观察者成像,P波光束透射通过金属线栅偏振片,入射到波导上表面,通过全反射又被反射到金属线栅偏振片;由于金属线栅偏振片对P波光束是透射的,故没有反射。从而有效避免了采用半透反射膜阵列光耦合器的鬼像问题。在本专利技术的一种优选的实施方式中,所述金属线栅偏振片的结构参数包括:线栅周期、金属线高度以及占空比,采用时域有限差分法分析了金属线栅偏振片的线栅周期、占空比及金属线高度对偏振特性的影响。所述金属线栅偏振片的特征在于:其偏振性能是由TM波和TE波在通过金属线栅偏振片时的不对称型引起的;偏振特性是由金属线栅偏振片自身的参数和使用条件决定的。所述金属线栅偏振片有三个主要的结构参数,分别是线栅周期、占空比和金属线高度。本专利技术利用时域有限差分法(FiniteDifferenceTimeDomainFDTD)分析了金属线栅偏振片的线栅周期、占空比及金属线高度对偏振特性的影响,其准确性更高;其中,所述线栅周期是一个非常重要的参量,决定了入射光波能产生有效偏振的最短波长。1907年LordRayleigh给出了其与基底材料折射率及入射光的波长和入射角关系的一个试验结论,可以表示为:式中:Λ表示线栅周期,λ表示入射光的波长,θ为入射光的入射角,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强现实眼镜的显示模组,其特征在于,所述显示模组包括:微型有机发光二极管显示器(1)、目镜系统(2)和基于金属线栅偏振片的平板波导(3),所述平板波导(3)由光传输部(5)和成像部(4)组成,所述成像部(4)包括:依次平行排列的多个玻璃板以及金属线栅偏振片(6)每两个所述玻璃板之间设置有所述金属线栅偏振片(6);其中,所述目镜系统(2)用于将所述微型有机发光二极管显示器(1)显示图像形成准直光束,并射向所述平板波导(3),所述光传输部(5)用于利用折射方式耦合图像光束进入所述平板波导(3),并把图像光束传输至所述成像部(4),所述成像部(4)利用所述金属线栅偏振片(6)将入射光束耦合出所述成像部(4),从而投射进观察着眼睛,使观察者看到放大的虚像。

【技术特征摘要】
1.一种增强现实眼镜的显示模组,其特征在于,所述显示模组包括:微型有机发光二极管显示器(1)、目镜系统(2)和基于金属线栅偏振片的平板波导(3),所述平板波导(3)由光传输部(5)和成像部(4)组成,所述成像部(4)包括:依次平行排列的多个玻璃板以及金属线栅偏振片(6)每两个所述玻璃板之间设置有所述金属线栅偏振片(6);其中,所述目镜系统(2)用于将所述微型有机发光二极管显示器(1)显示图像形成准直光束,并射向所述平板波导(3),所述光传输部(5)用于利用折射方式耦合图像光束进入所述平板波导(3),并把图像光束传输至所述成像部(4),所述成像部(4)利用所述金属线栅偏振片(6)将入射光束耦合出所述成像部(4),从而投射进观察着眼睛,使观察者看到放大的虚像。2.根据权利要求1所述的增强现实眼镜的显示模组,其特征在于,所述金属线栅偏振片(6)的结构参数包括:线栅周期、金属线高度以及占空比,采用时域有限差分法分析了金属线栅偏振片(6)的线栅周期、占空比及金属线高度对偏振特性的影响。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨新军朱标赵振全黄震凌胡秋瑞
申请(专利权)人:中航华东光电有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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