光波导、显示装置及电子设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种光波导、显示装置及电子设备，所述光波导包括：耦入区，用于耦入预设视场方向的光束；传递区，包括N个波导层，用于传播经所述耦入区耦入的所述光束，其中N≥2；耦出区，用于出射经所述传递区传播的所述光束；其中，所述传递区设置于所述耦入区与所述耦出区之间的光路上，所述N个波导层间设置有N‑1个不同角度选择的角度选择膜，所述N‑1个不同角度选择的角度选择膜选择性反射或透射所述光束使所述光束经所述耦出区同一位置出射。本实用新型专利技术能够实现传播周期的一致，达到优良的显示效果。

【技术实现步骤摘要】
光波导、显示装置及电子设备
本技术涉及光波导
，尤其涉及一种光波导、显示装置及电子设备。
技术介绍
已有技术中，头戴式显示设备采用平面光波导作为显示器件，包括衍射光波导、阵列光波导等。衍射光波导通过耦入光栅，将输入光耦入波导中进行全反射传输，随后，经耦出光栅实现出瞳扩展和光线耦出，在增强现实显示技术中，出瞳扩展的次数将直接影响使用者的观看效果。然而，在全反射过程中，不同角度的光线的传播周期不一致，由此导致与耦出光栅的作用次数形成差异。所以，不同角度光栅的出瞳扩展次数可能存在较大的差异，从而影响最终显示效果。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种光波导、显示装置及电子设备，其能够实现传播周期的一致，达到优良的显示效果。本技术提出一种光波导，包括：耦入区，用于耦入预设视场方向的光束；传递区，包括多N个波导层，用于传播经所述耦入区耦入的所述光束，其中N≥2；耦出区，用于出射经所述传递区传播的所述光束；其中，所述传递区设置于所述耦入区与所述耦出区之间的光路上，所述N个波导层间设置有N-1个不同角度选择的角度选择膜，所述N-1个不同角度选择的角度选择膜选择性反射或透射所述光束使所述光束经所述耦出区同一位置出射。在一些实施例中，所述N个波导层分别用于调控所述光束的传播周期使所述光束的传播周期一致。另一些实施例中，所述耦入区和所述耦出区包括衍射光栅或衍射光学元件。再一些实施例中，所述耦入区和所述耦出区设置于所述传递区的外表面和/或内表面。又一些实施例中，所述耦入区和所述耦出区设置于所述传递区的同一表面或不同表面。在一些实施例中，所述角度选择膜为介质膜，所述介质膜包括氟化镁。在一些实施例中，所述传递区的波导层还设置有基材，所述基材包括具有全反射临界角的光学玻璃或光学树脂材料。本技术还提供一种显示装置，包括如上的光波导。在一些实施例中，显示装置还包括显示引擎，所述显示引擎用于向所述光波导的所述耦入区入射具有预设视场角的入射光束。本技术还提供一种电子设备，包括如上所述的显示装置。本技术的有益效果：通过设置由一层或多层角度选择膜形成的光波导，将耦合到波导中的光束根据不同的入射衍射角度分为多个方向的光束，通过角度选择膜的角度选择条件，使得不同方向的光束的有效传递厚度不一致，由此补偿传播角度不同的传播周期差异，实现光传播调控从而达到传播周期一致性。同时，经传播一致性调控的光线，由于光束出射的位置一致，将极有利于基于角度选择膜的光波导结构的各区域光栅结构优化，从而达到更优良的显示效果。附图说明图1为根据本技术实施例提供的一种光波导结构示意图。图2为根据本技术实施例提供的角度选择膜曲线原理图。图3为根据本技术实施例提供的一种基于角度选择膜的显示装置示意图。图4为根据本技术实施例提供的一种光传播调控原理图。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本技术作进一步详细说明，以使更好的理解本技术，但下述实施例并不限制本技术范围。另外，需要说明的是，下述实施例中所提供的图仅以示意方式说明本技术的基本构思，附图中仅显示本技术中有相关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形状、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。图1为根据本技术实施例的一种光波导结构示意图。光波导100包括耦入区101、传递区102和耦出区103。耦入区101用于耦入预设视场方向的与输入图像相关联的光束，传递区102，包括N个波导层，用于传递经耦入区101耦入的光束至耦出区103，其中N≥2；耦出区103是光束输出端，用于出射经传递区102传播的光束，其中，传递区102设置于耦入区101和耦出区103之间的光路上，波导层间设置有N-1个不同角度选择的角度选择膜，N-1个不同角度选择的角度选择膜可以选择性反射或透射所述光束使光线经耦出区103同一位置出射。光波导100可以是头戴式显示设备，如AR设备、抬头显示器等。在一个实施例中，耦入区101和耦出区103可以是光栅周期为几百纳米的衍射光栅，如平面光栅、闪耀光栅、或体全息光栅等，还可以为衍射光学元件(DOE),使入射光分离并改变方向，分离(称为光学阶数)和角度变化取决于衍射光栅的特性。一般地，耦入区101的范围为入瞳范围，耦出区103的范围为出瞳范围，此外，耦出区103与传递区102一起构成出瞳扩展区，以扩展光束出瞳范围。在一个实施例中，耦入区101和耦出区103的尺寸可根据光学系统的出瞳尺寸和特性决定。在一实施例中，如图3所示，耦入区301可以设置在传递区302的外表面和/或内表面(如图中虚线所示)，耦出区310可以设置在传递区302的外表面和内表面(如图中虚线所示)，此外，耦出区310与耦入区301既可以设置在传递区302的同一表面，也可以设置在传递区302的不同表面(即相对的表面)，根据具体需求进行设置，此处不做限制。耦入区301和耦出区310设置于传递区302的相同表面时，可以统一设置于该表面的外表面，也可以统一设置于该表面的内表面，还可以分别设置于该表面的外表面和内表面。在其他实施例中，耦入区301与耦出区310中的至少一个可以与传递区一体设置，也就是说，耦入区301和耦出区310为传递区302的一部分光学结构。图2为角度选择膜的曲线原理图。角度选择膜是一种具有选择性反射特性的光学膜，可以对某个特定角度和波长的入射光束区别对待，即对某个特定范围的角度和波长的入射光束进行反射，其他角度的角度和波长的入射光束透射。在一个实施例中，当入射光束波长一定时，针对不同角度的入射光束，基于角度选择膜的光波导具有不同的反射率，其中，当入射光束以30°的入射角度入射具有角度选择膜的波导时，入射角度小于或等于30°的入射光束将发生反射，对于入射大于30°的入射光束完全透射，因此实现了角度选择膜的光束选择作用。光波导100设置有多层波导层，波导层间镀有不同反射率的角度选择膜，角度选择膜可根据满足全反射的条件，在不同的波导层间选择性反射和透射光束，即角度选择条件，将入射光束经耦出区102的同一位置出射，以调控光束的传播周期使光束的传播周期一致。在一个实施例中，角度选择膜为介质膜，介质膜的材料为氟化镁等。角度选择膜包括一层以上，其镀膜方式包括磁控溅射、电子束蒸发、气相沉积以及化学镀膜方式，应当理解的是，角度选择膜材料、层数和镀膜方式均可根据入射光束的具体波长和具体需求进行设定，此处不做限制。图3是根据本技术实施例的一种基于角度选择膜的显示装置。图3包括：被示出为面向光波导300的前侧表面311的显示引擎10，以及光波导300。其中，耦入区301、耦出区310设置于光波导300的前侧表面311的外表面。显示引擎10发射光束至光波导300，从耦入区301衍射后射入传递区302，经过反射后，从耦出区310同一位置出射。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光波导，其特征在于，包括：/n耦入区，用于耦入预设视场方向的光束；/n传递区，包括N个波导层，用于传播经所述耦入区耦入的所述光束，其中N≥2；/n耦出区，用于出射经所述传递区传播的所述光束；/n其中，所述传递区设置于所述耦入区与所述耦出区之间的光路上，所述N个波导层间设置有N-1个不同角度选择的角度选择膜，所述N-1个不同角度选择的角度选择膜选择性反射或透射所述光束使所述光束经所述耦出区同一位置出射。/n

【技术特征摘要】
1.一种光波导，其特征在于，包括：
耦入区，用于耦入预设视场方向的光束；
传递区，包括N个波导层，用于传播经所述耦入区耦入的所述光束，其中N≥2；
耦出区，用于出射经所述传递区传播的所述光束；
其中，所述传递区设置于所述耦入区与所述耦出区之间的光路上，所述N个波导层间设置有N-1个不同角度选择的角度选择膜，所述N-1个不同角度选择的角度选择膜选择性反射或透射所述光束使所述光束经所述耦出区同一位置出射。


2.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述N个波导层分别用于调控所述光束的传播周期使所述光束的传播周期一致。


3.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述耦入区和所述耦出区包括衍射光栅或衍射光学元件。


4.如权利要求1所述的光波导，其特征在于，所述耦入区和所述耦出区...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴，王兆民，杨神武，曹炳辰，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44