一种导光结构及头戴式显示设备制造技术

本发明专利技术涉及一种导光结构，用于头戴式显示设备的镜片，头戴式显示设备包括光源和图像接收器，导光结构用于将光源发出的光线传播至图像接收器，其特征在于，导光结构包括本体，本体上设有：入射面；与入射面以第一预设角度连接的第一侧面，经由入射面入射的光线首次在第一侧面发生全反射，并以全反射的形式在本体内传播；设置于本体内的光学膜材，光学膜材与第一侧面之间的夹角为第二预设角度，光学膜材将在本体内经奇数次反射传播的光线从第一侧面反射出本体以被图像接收器接收。本发明专利技术还提供一种头戴式显示设备。本发明专利技术的有益效果是：使得光线经偶数次反射进入图像接收器，使得图像接收器接收的图像与图像源的图像方向一致，且不会减小视场角。

【技术实现步骤摘要】
一种导光结构及头戴式显示设备
本专利技术涉及光学领域，尤其涉及一种导光结构及头戴式显示设备。
技术介绍
在现有光学系统中，经常会利用某种介质对光线进行传播，使图像源发出的光线经过介质传播后在需要显示的地方呈现。图1是一种靠介质传播光线的光路，光线由空气射入导光结构3后到达全反射面1，经反射后到达导光结构3的一侧表面。由于导光结构3的折射率大于空气，所以当入射光线的角度满足导光结构3的全反射条件时光线会在此面发生全反射。一般的光波导的作用都是对光线起到传播的作用，从一侧进入，经过多次全反射后从另一侧射出，但作为头戴式显示设备的镜片，需要既能看到外界图像又能看到导光结构3传播过来的图像，所以在导光结构3中会引入半反半透性质的膜2。在光线进入波导前由系统内其他放大系统把显示芯片上每个像素上的点发出的光变为一束平行光，此束平行光进入波导中经过几次全反射后到达导光结构3中的半反半透膜2，此时的光线角度被膜2改变，不再满足导光结构3的全反射条件，即从导光结构3中出射进入图像接收器4。从图中可以看出，不论光线在导光结构3中传播多远，光线被反射的次数一定为奇次，即最初发出的图像与最终从导光结构3中发出的图像会是镜像关系。所以这样的系统还需要对图像源或接收器做特殊处理才能实现不影响观察的效果。图2是另一种介质传播方式。全反射面5的角度满足让入射光线直接反射到半反半透膜6上，半反半透膜6会直接把光线反射出导光结构7进入图像接收器8。这种传播方式使光线偶次反射，图像源与图像接收器8接收到的图像方向一致，但是有效光线及视场角很小。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种导光结构及头戴式显示设备，可以在不影响视场角、且不需要处理即可实现让图像源发出的图像与接收器接收到的图像方向性一致。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种导光结构，用于头戴式显示设备的镜片，所述头戴式显示设备包括光源和图像接收器，所述导光结构用于将光源发出的光线传播至图像接收器，所述导光结构包括本体，所述本体上设有：入射面；与所述入射面以第一预设角度连接的第一侧面，经由所述入射面入射的光线首次在所述第一侧面发生全反射，并以全反射的形式在所述本体内传播；设置于所述本体内的光学膜材，所述光学膜材与所述第一侧面之间的夹角为第二预设角度，所述光学膜材将在所述本体内经奇数次反射传播的光线从所述第一侧面反射出所述本体以被图像接收器接收。进一步的，所述光学膜材为分光膜，所述分光膜用于将入射角度为第三预设角度的第一光线进行分光，使得第一光线中的部分光线在所述分光膜上发生发射以从所述第一侧面射出所述本体，另一部分光线透过所述分光膜继续以全反射的形式在所述本体内传播；所述分光膜还用于将入射角度为第四预设角度的第二光线进行分光，使得第二光线全部从所述分光膜中透过并继续以全反射的形式在所述本体内传播。进一步的，所述分光膜的膜系结构为：G|t1Lt2Ht3Lt4Ht5Lt6Ht7Lt8H|A，其中t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8表示膜厚修正因子，H和L分别代表H4和MgF2，G为K9基底，A表示入射介质空气。进一步的，所述第二预设角度为所述第一预设角度的一半，使得从所述入射面垂直入射的头戴式显示设备的主光线经由所述光学膜材反射垂直于所述第一侧面从所述本体射出。进一步的，根据所述第二预设角度和头戴式显示设备的视场角获得所述第三预设角度为【(α-3β)，90°】或者【(α-β)，90°】，所述第四预设角度为【(3α-β)，90°】或【(180°-3α-β)，90°】，其中所述第二预设角度为α，所述头戴式显示设备的视场角为β。进一步的，所述本体内平行设置有多个所述光学膜材。进一步的，所述入射面设有增透膜，用于增加光线在入射面的反射并增加光线在入射面的透过率。进一步的，所述本体包括与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述入射面设置于所述第一侧面和所述第二侧面之间，所述第二侧面与所述入射面连接的一端设有与所述第二侧面之间具有第五预设角度的夹角的第一部分，所述第一部分上设有减反射膜用于减少经由所述第一侧面反射后的光线在所述第一部分的反射率。进一步的，所述第五预设角度与从所述入射面入射的远离头戴式显示设备主光线的边缘光线进入所述本体后和所述第一侧面之间的夹角的角度相同，其中所述边缘光线与头戴式显示设备的主光线之间的夹角的角度与头戴式显示设备的视场角的角度相同。本专利技术还提供一种头戴式显示设备，包括图像接收器、光源和镜片，所述镜片包括上述的导光结构。本专利技术的有益效果是：使得光线经偶数次反射进入图像接收器，使得图像接收器接收的图像与图像源的图像方向一致，且不会减小视场角。附图说明图1表示现有技术中导光结构示意图；图2表示现有技术中导光结构示意图；图3表示本专利技术实施例中导光结构示意图；图4表示本专利技术实施例中光线在导光结构中传播状态示意图；图5表示本专利技术实施例导光结构部分放大示意图；图6表示本专利技术实施例中光线在导光结果中传播状态示意图；图7表示图6的部分放大示意图；图8表示本专利技术实施例中光线在导光结果中传播状态示意图；图9表示图8的部分放大示意图；图10表示本专利技术实施例分光膜透光率曲线示意图；图11表示本专利技术头戴式显示设备主光线、边缘光线从导光结构出射的关系示意图；图12表示本专利技术实施例中光线在导光结果中传播状态示意图；图13表示本专利技术实施例中光线在导光结果中传播状态示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本专利技术，并非以此限定本专利技术的保护范围。如图3所示，本实施例提供一种导光结构，用于头戴式显示设备的镜片，所述头戴式显示设备包括光源和图像接收器13，所述导光结构用于将光源发出的光线传播至图像接收器13，所述导光结构包括本体12，所述本体12上设有：入射面10；与所述入射面10以第一预设角度连接的第一侧面121，经由所述入射面10入射的光线首次在所述第一侧面121发生全反射，并以全反射的形式在所述本体12内传播；设置于所述本体12内的光学膜材，所述光学膜材与所述第一侧面121之间的夹角为第二预设角度，所述光学膜材将在所述本体12内经奇数次反射传播的光线从所述第一侧面121反射出所述本体12以被图像接收器13接收。相对于现有技术，改变了光线的入射方向，光线进入所述本体12内后，首次发生反射是在所述第一侧面121，且是在所述第一侧面121发生全反射，并继续以全反射的方式在所述本体12内传播，为了使得在所述本体12内传播的光线被设置于所述本体12外部的图像接收器13接收，所述本体12内与所述图像接收器13位置相对应的位置设有光学膜材，如图3所示，光学膜材与所述第一侧面121呈一定角度设置，在光线进入导光结构前，头戴式显示设备内其他放大系统把显示芯片上每个像素上的点发出的光变为多束平行光，多束平行光(图3中仅显示出主光束)在所述本体12内传播的光线在所述光学膜材表面发生发射，由于光线角度在此被改变，被光学膜材反射的光线从所述第一侧面121射出所述本体12进入图像接收器13。由图3可知，由于本实施例改变了光线入射方式，使得光线经偶数次反射后进入图像接收器13，使得图像接收器13接收的图像与图像源的图像显示方向一致，且相对于现有技术，本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导光结构，用于头戴式显示设备的镜片，所述头戴式显示设备包括光源和图像接收器，所述导光结构用于将光源发出的光线传播至图像接收器，其特征在于，所述导光结构包括本体，所述本体上设有：入射面；与所述入射面以第一预设角度连接的第一侧面，经由所述入射面入射的光线首次在所述第一侧面发生全反射，并以全反射的形式在所述本体内传播；设置于所述本体内的光学膜材，所述光学膜材与所述第一侧面之间的夹角为第二预设角度，所述光学膜材将在所述本体内经奇数次反射传播的光线从所述第一侧面反射出所述本体以被图像接收器接收。

【技术特征摘要】
1.一种导光结构，用于头戴式显示设备的镜片，所述头戴式显示设备包括光源和图像接收器，所述导光结构用于将光源发出的光线传播至图像接收器，其特征在于，所述导光结构包括本体，所述本体上设有：入射面；与所述入射面以第一预设角度连接的第一侧面，经由所述入射面入射的光线首次在所述第一侧面发生全反射，并以全反射的形式在所述本体内传播；设置于所述本体内的光学膜材，所述光学膜材与所述第一侧面之间的夹角为第二预设角度，所述光学膜材将在所述本体内经奇数次反射传播的光线从所述第一侧面反射出所述本体以被图像接收器接收；所述本体包括与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述入射面设置于所述第一侧面和所述第二侧面之间，所述第二侧面与所述入射面连接的一端设有与所述第二侧面之间具有第五预设角度的夹角的第一部分，所述第一部分上设有减反射膜，用于减少经由所述第一侧面反射后的光线在所述第一部分的反射率；所述第五预设角度与从所述入射面入射的远离头戴式显示设备主光线的边缘光线进入所述本体后和所述第一侧面之间的夹角的角度相同，其中所述边缘光线与头戴式显示设备的主光线之间的夹角的角度与头戴式显示设备的视场角相同。2.根据权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述光学膜材为分光膜，所述分光膜用于将入射角度为第三预设角度的第一光线进行分光，使得第一光线中的部分光线在所述分光膜上发生发射以从所述第一侧面射出所述本体，另一部分光线透过所述分光膜继续以全反射的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11