分层叠加阵列光波导和头戴式设备制造技术

本发明专利技术提供了一种分层叠加阵列光波导和头戴式设备。其中，在光波导的光线耦出区域设有分光棱镜阵列，分光棱镜阵列包括至少二个分光棱镜模块，各分光棱镜模块的分光面平行且按一定间距设置，并与光波导呈一定的倾斜角度；分光棱镜阵列中的每一个分光棱镜模块包括至少一层分光棱镜，分光棱镜模块中的各层分光棱镜叠加胶合，并且各层分光棱镜的分光面连接形成分光棱镜模块的分光面，各层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层的反射率，使得从同一个分光棱镜模块中的各层分光棱镜反射出的光线的功率一致。本发明专利技术可以减少亮暗条纹对阵列光波导显示的图像的显示效果的干扰，提高图像的亮度均匀性、清晰度，提升用户的使用体验。提升用户的使用体验。提升用户的使用体验。

Layered stacked array optical waveguides and headgear

【技术实现步骤摘要】
分层叠加阵列光波导和头戴式设备


[0001]本专利技术涉及光波导
，尤其涉及一种分层叠加阵列光波导和头戴式设备。

技术介绍

[0002]增强现实（Augmented Reality，简称AR）技术是一种将虚拟信息与真实世界融合的技术，在工业和消费类电子产品等领域有着非常广阔的应用前景。光波导将光线耦入基底通过全反射传输再将光线耦出，具有轻薄、外界光线高穿透性的特点，比较符合消费级AR设备的需求，近年来被广阔应用于AR设备中。
[0003]阵列光波导是一种通过分光棱镜阵列实现光线耦出和扩瞳的应用于AR设备的光学组件。阵列光波导是通过将多个分光棱镜依次胶合，在各分光棱镜的分光面镀有具有一定反射率的分光膜层，来形成分光棱镜阵列。为了保证整幅输出图像的亮度均匀性，每一个分光棱镜的分光面的反射率需要按照一定规律设计，以使分光棱镜阵列中不同分光棱镜的分光面反射出的光线的光强一致。
[0004]目前，阵列光波导的分光棱镜阵列中各分光棱镜的分光面的反射率普遍是按照等比规律设计，即沿着光线传播方向各分光棱镜的分光面的反射率依次增大，例如，第一个分光棱镜的分光面的反射率为20%，第二个分光棱镜的分光面的反射率为25%，第三个分光棱镜的分光面的反射率为33.3%，第四个分光棱镜的分光面的反射率为50%。
[0005]然而，实际上耦入光线在光波导内的传输规律不同，导致同一个分光棱镜的分光面的不同位置反射出的光线的光强存在差异，因此简单按照等比规律设计的分光面的反射率，所观测到的图像仍然会存在明显的亮暗条纹，亮暗条纹的存在会降低显示的图像的亮度均匀性、清晰度，影响用户的使用体验。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种分层叠加阵列光波导和头戴式设备，用以解决现有技术中阵列光波导简单按照等比规律设计分光面的反射率，使得显示的图像存在明显的亮暗条纹，降低了显示的图像的亮度均匀性和清晰度的问题，可以降低同一个分光棱镜模块的分光面的不同位置反射出的光线的光强存在的差异，减少亮暗条纹对阵列光波导显示的图像的显示效果的干扰，提高图像的亮度均匀性、清晰度，提升用户的使用体验。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种分层叠加阵列光波导，在所述光波导的光线耦出区域设有分光棱镜阵列，所述分光棱镜阵列包括至少二个分光棱镜模块，各分光棱镜模块的分光面平行且按一定间距设置，并与所述光波导呈一定的倾斜角度；所述分光棱镜阵列中的每一个分光棱镜模块包括至少一层分光棱镜，所述分光棱镜模块中的各层分光棱镜叠加胶合，并且各层分光棱镜的分光面连接形成分光棱镜模块的分光面，各层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层的反射率，使得从同一个分光棱镜模块中的各层分光棱镜反射出的光线的功率一致。
[0008]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，对所述分光棱镜阵列中的每一个分光棱
镜模块，根据光线在被其反射前透射所述分光棱镜阵列中其它分光棱镜模块的次数确定分光棱镜的层数。
[0009]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向的第一个分光棱镜模块包括一层分光棱镜，在这层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层具有一种反射率。
[0010]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向除所述第一个分光棱镜模块外的其它每一个分光棱镜模块包括至少二层分光棱镜，在各层分光棱镜中至少二层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层的反射率不同。
[0011]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，对所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向除所述第一个分光棱镜模块外的其它每一个分光棱镜模块，根据光线在被其反射前透射前一个分光棱镜模块的次数确定分光棱镜的层数。
[0012]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向除所述第一个分光棱镜模块外的其它每一个分光棱镜模块中的各层分光棱镜的分光面，镀有的分光膜层反射出的光线的功率，根据所述分光膜层的反射率、光线透射其它分光棱镜模块的次数和所透射的其它分光棱镜模块的透射率确定。
[0013]根据本专利技术提供的分层叠加阵列光波导，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向除所述第一个分光棱镜模块外的其它每一个分光棱镜模块中的各层分光棱镜的厚度，根据所述光波导的厚度、所述光波导的材料、所述分光棱镜模块的分光面的倾斜角度和所述分光棱镜模块的分光面的间距确定。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种头戴式设备，包括根据第一方面所述的分层叠加阵列光波导制作的镜片。
[0015]根据本专利技术提供的头戴式设备，所述头戴式设备为增强现实眼镜。
[0016]根据本专利技术提供的头戴式设备，所述头戴式设备为增强现实头盔。
[0017]本专利技术实施例提供的分层叠加阵列光波导和头戴式设备，通过对阵列光波导的分光棱镜阵列中的每一个分光棱镜模块采用分层叠加胶合的方式，可以降低同一个分光棱镜模块的分光面的不同位置反射出的光线的光强存在的差异，减少亮暗条纹对阵列光波导显示的图像的显示效果的干扰，提高图像的亮度均匀性、清晰度，提升用户的使用体验。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导的示意图；图2是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导中第一个分光棱镜模块的光路示意图；图3是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导中第二个分光棱镜模块中的第一层分光棱镜L21的光路示意图；图4是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导中第二个分光棱镜模块中的第二层分光棱镜L22的光路示意图；
图5是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导中第二个分光棱镜模块中的第三层分光棱镜L23的光路示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参阅图1，图1是本专利技术提供的分层叠加阵列光波导的示意图，如图1所示，本专利技术提供了一种分层叠加阵列光波导，在光波导100的光线耦出区域设有分光棱镜阵列110，分光棱镜阵列110包括至少二个分光棱镜模块。其中，分光棱镜阵列110中分光棱镜模块的个数可以根据阵列光波导100实际光线耦出和扩瞳的需求确定，本专利技术实施例对分光棱镜阵列110中分光棱镜模块的个数不作限定。例如，分光棱镜阵列110可以包括m个分光棱镜模块L1、L2、
……
、Lm，其中m≥2，图中只示出了L1~ L4。分光棱镜阵列110中的各分光棱镜模块的分光面平行且按一定间距设置，并与光波导100呈一定的倾斜角度，即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层叠加阵列光波导，其特征在于，在所述光波导的光线耦出区域设有分光棱镜阵列，所述分光棱镜阵列包括至少二个分光棱镜模块，各分光棱镜模块的分光面平行且按一定间距设置，并与所述光波导呈一定的倾斜角度；所述分光棱镜阵列中的每一个分光棱镜模块包括至少一层分光棱镜，所述分光棱镜模块中的各层分光棱镜叠加胶合，并且各层分光棱镜的分光面连接形成分光棱镜模块的分光面，各层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层的反射率，使得从同一个分光棱镜模块中的各层分光棱镜反射出的光线的功率一致。2.根据权利要求1所述的分层叠加阵列光波导，其特征在于，对所述分光棱镜阵列中的每一个分光棱镜模块，根据光线在被其反射前透射所述分光棱镜阵列中其它分光棱镜模块的次数确定分光棱镜的层数。3.根据权利要求2所述的分层叠加阵列光波导，其特征在于，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向的第一个分光棱镜模块包括一层分光棱镜，在这层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层具有一种反射率。4.根据权利要求3所述的分层叠加阵列光波导，其特征在于，所述分光棱镜阵列中沿着光线传播方向除所述第一个分光棱镜模块外的其它每一个分光棱镜模块包括至少二层分光棱镜，在各层分光棱镜中至少二层分光棱镜的分光面镀有的分光膜层的反射率不同。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵满，李勇，吴斐，梁祥龙，李文江，
申请(专利权)人：北京亮亮视野科技有限公司，
类型：发明
国别省市：