一种显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种显示装置，包括投像装置和第1至第N波导层，第1至第N波导层按照距离投像装置由近到远依次排布，在每一波导层的第一预设区域设置有用于将图像光线耦合入波导层内的耦入部，在每一波导层的第二预设区域设置有用于将波导层内传播的图像光线耦合出波导层外的耦出部；第1波导层的耦入部用于将投像装置投射出的图像光线耦合入第1波导层内，第i波导层的耦入部用于将未耦合入前一波导层的且从前一波导层第一预设区域透射出的图像光线耦合入第i波导层内。本显示装置通过设置多个波导层，未被前一波导层耦合入波导层内的图像光线能够被后一波导层再次耦合，能够减少光线泄露，提高光能量利用率，提升显示装置的性能和用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种显示装置
本技术涉及虚拟现实显示
，特别是涉及一种显示装置。
技术介绍
增强现实(augmentreality，AR)显示，是将仿真获得的虚拟图像和现实场景结合而向用户显示，使得用户能同时接收到虚拟图像信息和现实图像信息，从而达到超越现实的感官体验。增强现实显示已广泛应用在娱乐、教育、工业、交通、医疗、旅游等行业领域。传统的增强现实显示系统采用透射式光学显示方式，为了实现光学透射式的增强现实显示方案，设计了基于鸟浴或者自由曲面元件的传统光学系统，利用折射和反射实现虚拟图像和真实场景的叠加，然而此类由传统光学元件组成的显示系统受制于光学总距离，无法做到足够轻薄，实现增强现实显示系统的眼镜化。另外，受拉格朗日不变量的牵制，传统光学显示系统的出瞳尺寸有限，通常无法适配瞳距处于两端的用户人群。与传统的增强现实显示系统相比，基于波导的增强现实显示方案有效地解决了以上两个问题。一幅单色或者彩色图像被注入波导后，利用光线在波导元件内的全反射传输，有效降低了光学元件的厚度，并且使用波导上一个或者多个光学元件控制图像分步输出，能实现出瞳扩展。现有技术中，基于波导的增强现实显示方案采用衍射光学器件，比如面浮雕光波导、全息光波导等。主要利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，基于全反射原理实现光线传输，能够做到结构紧凑和器件轻便，是目前最具竞争力的AR显示设备核心光学器件。然而此类增强现实显示系统，在波导耦入区域存在漏光现象，光能利用率低，主要由以下两个原因造成：一是入射光线在衍射光栅上的0级出射光；二是经衍射耦合入波导的光线，再次入射到耦入区域的光栅时，也会由于衍射而耦出波导。
技术实现思路
鉴于以上所述，本技术提供一种显示装置，能够减少光线泄露，提高光能量利用率，提升显示装置的性能和用户体验。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种显示装置，包括投像装置和第1至第N波导层，第1至第N波导层按照距离所述投像装置由近到远依次排布，N为大于等于2的正整数，所述投像装置用于投射出图像光线；在每一所述波导层的第一预设区域设置有用于将图像光线耦合入所述波导层内的耦入部，在每一所述波导层的第二预设区域设置有用于将所述波导层内传播的图像光线耦合出所述波导层外的耦出部；所述第1波导层的耦入部具体用于将所述投像装置投射出的图像光线耦合入所述第1波导层内，所述第i波导层的耦入部具体用于将未耦合入前一波导层的且从前一波导层第一预设区域透射出的图像光线耦合入所述第i波导层内，i∈[2，N]。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域一侧的、将图像光线耦合入波导层内的光学元件。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内，进入光线依次经过第一光学元件反射、第二光学元件衍射、第一光学元件衍射而形成的衍射光在当前波导层内以全反射形式传播。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线中经过第二光学元件时未进入当前波导层内的光线，在第一光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内以全反射形式传播。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内，进入光线经过第一光学元件衍射而衍射光出射至后一波导层，出射光线在后一波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播；或/和，出射光线中经过后一波导层的第二光学元件未进入后一波导层内的光线，依次经过第一光学元件衍射、第二光学元件衍射、第一光学元件衍射而形成的衍射光在后一波导层内以全反射形式传播。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件，以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内，进入光线依次经过第一光学元件反射、第二光学元件衍射而衍射光经过第一光学元件出射至后一波导层，出射光线在后一波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播；或/和，出射光线中经过后一波导层的第二光学元件未进入后一波导层内的光线，经过第一光学元件衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线中经过当前波导层的第二光学元件时未进入当前波导层内的光线，依次经过第一光学元件衍射、第二光学元件衍射而衍射光经过第一光学元件出射至后一波导层，出射光线在后一波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播；或/和，出射光线中经过后一波导层的第二光学元件时未进入后一波导层内的光线，依次经过第一光学元件衍射、第二光学元件衍射、第一光学元件衍射而形成的衍射光在后一波导层内以全反射形式传播。优选的，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线中经过当前波导层的第二光学元件时未进入当前波导层内的光线，依次经过第一光学元件衍射、第二光学元件反射、第一光学元件衍射而衍射光出射至后一波导层，出射光线在后一波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播；或/和，出射光线中经过后一波导层的第二光学元件时未进入后一波导层内的光线，经过第一光学元件衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播。优选的，每一所述波导层的第一光学元件为基于衍射原理的反射式光学元件，或者每一所述波导层的第一光学元件为基于衍射原理的透射式光学元件；或者第1至第N波导层中若干波导层的第一光学元件为基于衍射原理的反射式光学元件，其它波导层的第一光学元件为基于衍射原理的透射式光学元件；每一所述波导层的第二光学元件为基于衍射原理的反射式光学元件，或者每一所述波导层的第二光学元件为基于衍射原理的透射式光学元件；或者第1至第N波导层中若干波导层的第二光学元件为基于衍射原理的反射式光学元件，其它波导层的第二光学元件为基于衍射原理的透射式光学元件。优选的，各个所述波导层的第二预设区域沿波导层排列方向的投影相互不重叠，或者各个所述波导层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显示装置，其特征在于，包括投像装置和第1至第N波导层，第1至第N波导层按照距离所述投像装置由近到远依次排布，N为大于等于2的正整数，所述投像装置用于投射出图像光线；/n在每一所述波导层的第一预设区域设置有用于将图像光线耦合入所述波导层内的耦入部，在每一所述波导层的第二预设区域设置有用于将所述波导层内传播的图像光线耦合出所述波导层外的耦出部；/n所述第1波导层的耦入部具体用于将所述投像装置投射出的图像光线耦合入所述第1波导层内，所述第i波导层的耦入部具体用于将未耦合入前一波导层的且从前一波导层第一预设区域透射出的图像光线耦合入所述第i波导层内，i∈[2，N]。/n

【技术特征摘要】
1.一种显示装置，其特征在于，包括投像装置和第1至第N波导层，第1至第N波导层按照距离所述投像装置由近到远依次排布，N为大于等于2的正整数，所述投像装置用于投射出图像光线；
在每一所述波导层的第一预设区域设置有用于将图像光线耦合入所述波导层内的耦入部，在每一所述波导层的第二预设区域设置有用于将所述波导层内传播的图像光线耦合出所述波导层外的耦出部；
所述第1波导层的耦入部具体用于将所述投像装置投射出的图像光线耦合入所述第1波导层内，所述第i波导层的耦入部具体用于将未耦合入前一波导层的且从前一波导层第一预设区域透射出的图像光线耦合入所述第i波导层内，i∈[2，N]。


2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域一侧的、将图像光线耦合入波导层内的光学元件。


3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；
从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内，进入光线依次经过第一光学元件反射、第二光学元件衍射、第一光学元件衍射而形成的衍射光在当前波导层内以全反射形式传播。


4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；
从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线中经过第二光学元件时未进入当前波导层内的光线，在第一光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内以全反射形式传播。


5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；
从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入当前波导层内，进入光线经过第一光学元件衍射而衍射光出射至后一波导层，出射光线在后一波导层的第二光学元件发生衍射而衍射光进入后一波导层内以全反射形式传播；或/和，出射光线中经过后一波导层的第二光学元件未进入后一波导层内的光线，依次经过第一光学元件衍射、第二光学元件衍射、第一光学元件衍射而形成的衍射光在后一波导层内以全反射形式传播。


6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述耦入部包括设置在波导层第一预设区域远离所述投像装置一侧的第一光学元件，以及设置在波导层第一预设区域靠近所述投像装置一侧的第二光学元件；
从所述投像装置或者前一波导层传播来的图像光线在当前波导层的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁毅，魏一振，张卓鹏，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33