一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件制造技术

本发明专利技术提供了一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件，包括图像显示光源、准直透镜、耦合输入面、平面波导衬底以及微齿形结构。其中图像显示光源用来发出显示所需图像的显示光波，准直透镜用来对光源发出的光波进行准直，耦合输入面将准直光波耦合进入到平面波导，平面波导衬底则对耦合进入的光波进行反射传播形成全反射光波，微齿形结构将对全反射光波进行耦合输出。本发明专利技术具有耦合效率高、重量轻、结构紧凑、加工工艺简单易实现、视场增加灵活的特点，不仅可用于可穿戴显示，同时还可用于扩展均匀照明、汽车导航显示以及野外地图指示等应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件
本专利技术涉及一种平面波导光学器件，特别是一种可用于全眼穿戴穿透显示的一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件。
技术介绍
传统的头盔穿戴显示采用45o反射式的结构来实现。这种结构在视场增大和头盔的整体重量方面存在着很大的矛盾。为了增加视场，只有通过增加45o反射面的面积来实现，这意味着整体反射系统的重量增加。通常，头盔穿戴显示设备为了方便穿戴者在浏览信息的同时不影响正常的行为方式，利用光学元件将图像信息虚拟地显示在人眼前方的一定距离处。此类光学显示系统的核心组件由三部分组成：图形信息光波耦合输入组件、信息光波传输衬底以及图像光波耦合输出显示组件。因此，高效耦合、结构紧凑、轻重量、大视场以及高分辨率的图像显示技术一直是此类光学显示系统亟待解决的关键问题。其中，高效耦合、轻重量和大视场尤为重要。在某些应用领域，图像的对比度和观察视场范围直接影响到人员的安全以及观察者获取信息的完整性，同时显示系统的整体重量对于佩戴者的舒服程度也有很大的影响。为了解决传统穿戴显示光学系统中由于光学成像系统光波耦合效率低、重量和视场矛盾以及制造工艺带来的一系列问题，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件，依次包括：图像显示光源，用于发出显示所需图像的显示光波；准直透镜，用于对光源发出的光波进行准直；耦合输入面，将准直光波耦合进入到平面波导；平面波导衬底，对耦合进入的光波进行反射传播形成全反射光波；微齿形结构，对全反射光波进行耦合输出，其中，所述的准直透镜设置在显示图像光源与平面波导衬底之间，所述的微齿形结构设置在平面波导衬底远离显示图像光源的一端侧面上，微齿形结构由一定数量的微型小齿衔接组成，这些微型小齿对在平面波导衬底中传播的全反射光波进行耦合输出。

【技术特征摘要】
1.一种高耦合效率的齿形平面波导光学器件，依次包括：图像显示光源，用于发出显示所需图像的显示光波；准直透镜，用于对光源发出的光波进行准直；耦合输入面，将准直光波耦合进入到平面波导；平面波导衬底，对耦合进入的光波进行反射传播形成全反射光波；微齿形结构，对全反射光波进行耦合输出，其中，所述的准直透镜设置在显示图像光源与平面波导衬底之间，所述的微齿形结构设置在平面波导衬底远离显示图像光源的一端侧面上，微齿形结构由一定数量的微型小齿衔接组成，这些微型小齿对在平面波导衬底中传播的全反射光波进行耦合输出。2.根据权利要求1所述的平面波导光学器件，其特征在于：其中，所述准直透镜采用单个非球面镜，所述耦合输入面镀有增透膜，所述微齿形结构的各个微型小齿的表面加工到镜面（表面粗糙度Ra应小于相应成像光波长的尺寸）的效果，微齿形结构和平面波导衬底采用适当的光学胶水进行粘结。3.根据权利要求1所述的平面波导光学器件，其特征在于：其中，所述平面波导衬底由具有相互平行的且镀有反射膜的上表面和下表面的光学材料构成，该材料具备有合适的折射率、透过率以及机...

【专利技术属性】
技术研发人员：成冬冬，张国珍，孙川，
申请(专利权)人：南京理湃光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32