光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备技术方案

本发明专利技术提出了一种光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备，所述光波导结构，包括：相互贴合的第一导光板及第二导光板，其中，所述第一导光板具有相对设置的第一主表面及第二主表面，所述第一主表面或第二主表面上设有反射微结构，所述第二导光板贴合于所述反射微结构上，所述反射微结构由若干个依次排列的独立凹凸齿组成。本发明专利技术实现了大视场角、超薄厚度及高分辨率的成像效果，大大提升了用户的体验感，制造组装简单，量产良率较高且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备
本专利技术涉及AR设备光学成像的
，特别涉及一种光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备。
技术介绍
目前，AR（AugmentReality）技术已经成为引起越来越多的关注和研究，AR即增强现实技术，就是在真实世界的信息上叠加虚拟的信息，然后通过人类能接受的方式传递给自身，包括视觉、听觉、味觉、触觉等感官，辅助人类的感官去接收本来无法轻易地从现实世界中获取的信息，同时做到实时交互。对于AR光学显示技术，其经历了离轴光学、棱镜、曲面棱镜及波导光学阶段，其中，几何光波导技术解决了光线横向传送的问题，并具有视场角大和厚度薄的优点，成为越来越多被采用的AR光学成像方案。与其他替代方法相比，几何光波导具有几个优点：首先，与全息波导相比，色差将不是主要的克服问题，这是由于衍射光学组件的性质；其次，光波导结构可以是超薄的，具有类似眼镜的厚度。虽然自由形目镜的厚度通常为几十毫米，但几何光波导的厚度可以在1.5-5毫米之间，并且可以特别轻量化；最后，几何光波导的结构简化，尤其是使用微结构来反射影像光的制造成本预计非常低。现有的AR设备的光波导通常光学结构较复杂，成像视场角较小，无法满足AR设备高体验的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备，能实现了大视场角、超薄厚度及高分辨率的成像效果，大大提升了用户的体验感。为达到上述目的，本专利技术提出了一种光波导结构，包括：相互贴合的第一导光板及第二导光板，其中，所述第一导光板具有相对设置的第一主表面及第二主表面，所述第一主表面或第二主表面上设有反射微结构，所述第二导光板贴合于所述反射微结构上，所述反射微结构由若干个依次排列的独立凹凸齿组成。进一步，在上述光波导结构中，所述光波导结构还包括设于所述第一导光板的一端的入光元件，所述入光元件具有楔形内耦合入光面。进一步，在上述光波导结构中，所述独立凹凸齿包括一直角边、斜角边、横边以及上平边，所述横边连接于所述直角边、斜角边之间，所述上平边连接斜角边的另一端与相邻独立凹凸齿的直角边，所述斜角边距离横边的高度等于直角边的长度。进一步，在上述光波导结构中，所述多个独立凹凸齿的斜角边与直角边的倾斜角均不相同。进一步，在上述光波导结构中，所述斜角边与直角边的倾斜角优选为55至64.5度。进一步，在上述光波导结构中，所述第一导光板的材质为玻璃、树脂、塑料、硅胶、橡胶或UV固化胶，所述第二导光板的材质为玻璃、树脂、塑料、硅胶、橡胶、UV固化胶、水或硅油。进一步，在上述光波导结构中，所述反射微结构的长度为所述第一导光板长度的1/2.5~1/3。进一步，在上述光波导结构中，所述独立凹凸齿包括一直角边、斜角边、横边以及上平边，所述横边连接于所述直角边、斜角边之间，所述多个独立凹凸齿的横边长度相同，所述多个独立凹凸齿的斜角边与直角边的倾斜角逐渐变大或逐渐变小。另，本专利技术还提供一种AR设备光学成像系统，所述光学成像系统包括微显示模组及上述的光波导结构。另，本专利技术还提供一种AR设备，所述AR设备包括上述的AR设备光学成像系统。本专利技术一种光波导结构、AR设备光学成像系统及AR设备实现了大视场角、超薄厚度及高分辨率的成像效果，大大提升了用户的体验感，且成本较低。附图说明图1为本专利技术一种光波导结构的第一实施例的结构示意图；图2为图1中反射微结构的结构示意图；图3为本专利技术一种AR设备光学成像系统的第一实施例的结构示意图；图4为图3的光学成像系统的光学效果图；图5为本专利技术一种光波导结构的第二实施例的结构示意图；图6为图5中反射微结构的结构示意图；图7为本专利技术一种AR设备光学成像系统的第二实施例的结构示意图；图8为图7的光学成像系统的光学效果图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。请参阅图1至图3，图1为本专利技术一种光波导结构的第一实施例的结构示意图的结构示意图。本实施例中，所述光波导结构100包括相互贴合的第一导光板10及第二导光板20，其中，所述第一导光板10具有相对设置的第一主表面101及第二主表面102，所述第一主表面101或第二主表面102上设有反射微结构I，所述第二导光板20贴合于所述反射微结构I上，所述反射微结构I由若干个依次排列的独立凹凸齿30组成。其中，所述第一导光板10为衬底导波的载体，本实施例中，所述导光板10大致为矩形，即所述第一主表面101与第二主表面102为相互平行的平面，所述光波导结构100还包括设于所述第一导光板10的一端的入光元件40，所述入光元件40具有楔形内耦合入光面，用于将入射光导入到第一导光板10中。本实施例中，所述入光元件40为棱镜，所述第一导光板10与入光元件40一体成型。本实施例中，所述反射微结构I设于第一主表面101上，所述第二导光板20设有与反射微结构I对应的微结构，反射微结构I的第一齿、第二齿…依次排列，使得所述第一导光板10与第二导光板20能紧密贴合，所述反射微结构I为全反射面，所述第二主表面102为部分透射部分反射面，优选为半透半反面。所述独立凹凸齿30的齿与齿间距在0.03mm到3mm之间，最佳间距为0.05至1mm。本实施例中，所述独立凹凸齿30包括一直角边301、斜角边302、横边303以及上平边304，所述横边303连接于所述直角边301、斜角边302之间，所述上平边304连接斜角边302的另一端与相邻独立凹凸齿30的直角边301。所述斜角边302距离横边303的高度等于直角边301的长度，即所述多个独立凹凸齿30的深度均相同。当所述第一导光板10为PMMA材料时，通过使用lighttools软件，将每一独立凹凸齿30中的横边303长度及斜角边302与直角边301的倾斜角设为变数，经由优化调整后发现，所述斜角边302与直角边301的倾斜角最佳为61.6度。本专利技术中，所述反射微结构I中的多个独立凹凸齿30的斜角边302与直角边301的倾斜角可不相同，所述多个独立凹凸齿30的间距（即所述横边303的长度）也不相同。当多个独立凹凸齿30的斜角边302与直角边301的倾斜角均相同，但横边303长度不同时，可通过调整横边303的长度使得由微结构左边进入光瞳光量与微结构右边进入光瞳光量相近，通过使用lighttools软件，将每一独立凹凸齿30中所述横边303长度设为变数，经由优化调整后，所述横边303长度范围为0.05mm~0.85mm，这样可使虚像左右边影像亮度相同。即本实施例中，所述多个独立凹凸齿30的斜角边302与直角边301的倾斜角均相同，所述横边303长度范围为0.05mm~0.85mm。当各多个独立凹凸齿个使用的斜角边302与直角边301的倾斜角采用渐近变大，当横边303长度相同时，所述斜角边302与直角边301的倾斜角的范围为55.5~64.5度，即可通过调整倾斜角变化使得由微结构左右边进入光瞳杂散光造成重影现象减轻。即所述多个独立凹凸齿30的横边303长度相同，所述多个独立凹凸齿30的斜角边302与直角边301的倾斜角逐渐变大或逐渐变小，具体地，所述斜角边302与直角边301的倾斜角范围为15至60度，其中，所述倾斜角优选为55~64.5度。所述第一导光板10的材质可以为玻璃、树脂等中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导结构，其特征在于，包括：相互贴合的第一导光板及第二导光板，其中，所述第一导光板具有相对设置的第一主表面及第二主表面，所述第一主表面或第二主表面上设有反射微结构，所述第二导光板贴合于所述反射微结构上，所述反射微结构由若干个依次排列的独立凹凸齿组成。

【技术特征摘要】
1.一种光波导结构，其特征在于，包括：相互贴合的第一导光板及第二导光板，其中，所述第一导光板具有相对设置的第一主表面及第二主表面，所述第一主表面或第二主表面上设有反射微结构，所述第二导光板贴合于所述反射微结构上，所述反射微结构由若干个依次排列的独立凹凸齿组成。2.根据权利要求1所述的光波导结构，其特征在于，所述光波导结构还包括设于所述第一导光板的一端的入光元件，所述入光元件具有楔形内耦合入光面。3.根据权利要求2所述的光波导结构，其特征在于，所述独立凹凸齿包括一直角边、斜角边、横边以及上平边，所述横边连接于所述直角边、斜角边之间，所述上平边连接斜角边的另一端与相邻独立凹凸齿的直角边，所述斜角边距离横边的高度等于直角边的长度。4.根据权利要求3所述的光波导结构，其特征在于，所述多个独立凹凸齿的斜角边与直角边的倾斜角均不相同。5.根据权利要求4所述的光波导结构，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，
申请(专利权)人：深圳市美誉镜界光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44