光波导器件及近眼显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光波导器件及近眼显示装置，包括基板、楔角形耦入元件和多个耦出反射面。基板具有第一平行表面、第二平行表面以及连接所述第一平行表面和所述第二平行表面的第一斜面。楔角形耦入元件包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第一斜面平行，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角为。显示单元发出的平行光在楔角形耦入元件内经过两次发射后，会发生角度为的偏转，此种结构使得显示单元与基板之间的角度为，即可以通过调节第一反射面与所述第二反射面之间的夹角，调节显示单元的角度大范围内任意偏转。显示单元的角度大范围内任意偏转。显示单元的角度大范围内任意偏转。

【技术实现步骤摘要】
光波导器件及近眼显示装置


[0001]本专利技术实施例涉及光学技术，尤其涉及一种光波导器件及近眼显示装置。

技术介绍

[0002]增强现实（Augmented Reality，AR）技术是一种将虚拟信息与真实世界巧妙融合的技术。近年来，电子图像显示设备的小型化和性能的进步使的紧凑型和高性能近眼显示设备走向消费者成为了可能，如何使这样一个系统真正可穿戴对近眼显示设计提出了挑战。为此，紧凑且能支持大视场角的光波导结构则有着重要的意义。
[0003]阵列波导增强现实显示系统，分为成像部分（投影光机）和波导片两部分，成像部分负责把屏幕显示的图像成像到无穷远，即平行光输出，波导片负责把成像部分输出的平行光经过阵列波导的横向传输，从眼睛前方照射到人的瞳孔中，从而在镜片前方的空间中呈现出一个虚拟显示屏的感觉。
[0004]对于常见的阵列光波导镜片，耦出光线通常是垂直于镜片，或只与镜片法线方向有很小的夹角；这样就需要耦入光线的方向和阵列膜层之间有如图1的几何关系。因此，成像部分的中心轴和波导片的夹角如图2所示。在对成像部分角度有要求的时候通常只能修改θ角度以适应，但θ角的范围通常在20
°
到30
°
之间，因此可调的波导片和成像部分的夹角在130
°
到150
°
之间。这种方式调整波导片和成像部分的夹角的可调节范围有限，并且调整θ角度会对反射膜的“反射率
‑
入射角”曲线有新的要求，对于一些角度，存在不太好镀膜的情形（入射角过大时需要较高反射率，或者反射率峰谷之间间隔太小曲线太陡），会使成本增加。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种光波导器件及近眼显示装置，该装置在不调整θ角度的同时，可以实现成像部分的角度大范围内任意偏转。
[0006]本专利技术实施例提供一种光波导器件，包括：基板，具有第一平行表面、第二平行表面以及连接所述第一平行表面和所述第二平行表面的第一斜面；楔角形耦入元件，包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第一斜面平行，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角为；多个耦出反射面，沿所述基板的长度方向以预设间距相互平行倾斜地内嵌于所述第一平行表面和所述第二平行表面之间；光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，经所述第一反射面反射后，传输至所述第二反射面并再次被反射后，传输至所述第一反射面后进入所述基板，并在所述第一平行表面和所述第二平行表面之间通过全反射传输至所述多个耦出反射面，其中，两次传输至所述第一反射面的光线间的夹角为2。
[0007]在其中一个实施例中，所述入射面被定向成垂直于主光线的光轴。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一反射面和所述第二反射面均为概率分光面，所述第一反射面与所述第一斜面胶合设置。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一反射面为偏振分光面，所述第二反射面为概率分光面，所述偏振分光面与所述第一斜面胶合设置，所述光波导器件还包括：第一相位延迟片，设置于所述第一反射面的第一次入射方向上；第二相位延迟片，设置于所述第二反射面的第一次入射方向上；其中，所述光线为偏振光线，所述偏振光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，依次经过所述第二相位延迟片、所述概率分光面、所述第一相位延迟片传输至所述偏振分光面，并被所述偏振分光面反射后，并经过所述第一相位延迟片传输至所述概率分光面，再次被反射后，依次经过所述第一相位延迟片和所述偏振分光面透射进入所述基板。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一反射面与所述第一斜面之间设有空气间隙，所述第二反射面为概率分光面，所述光线第一次传输至所述第一反射面的反射角大于全反射角，所述光线第二次传输至所述第一反射面的反射角小于所述全反射角。
[0011]在其中一个实施例中，所述第一反射面与所述第一斜面之间设有空气间隙，所述第二反射面为偏振分光面，所述光波导器件还包括：第三相位延迟片，设置于所述第一反射面的第一次入射方向上；其中，所述光线为偏振光线，所述偏振光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，经所述偏振分光面透射，之后透过所述第三相位延迟片传输至所述第一反射面，并被所述第一反射面反射后，并经过所述第三相位延迟片传输至所述偏振分光面，再次被反射后，依次经过所述第三相位延迟片和所述第一反射面透射进入所述基板；所述偏振光线第一次传输至所述第一反射面的反射角大于全反射角，所述偏振光线第二次传输至所述第一反射面的反射角小于所述全反射角。
[0012]在其中一个实施例中，所述光线第二次是垂直传输至所述第一反射面的。
[0013]基于相同的专利技术构思，本专利技术实施例一种近眼显示装置，包括显示单元和如上述实施例中任一项所述的光波导器件；所述显示单元发出多条光线，所述多条光线包括限定图像角视场中点的主光线。
[0014]在其中一个实施例中，所述显示单元包括微有机发光二极管显示器、微发光二极管显示器或液晶显示器。
[0015]在其中一个实施例中，所述近眼显示装置包括虚拟现实显示装置或增强现实显示装置。
[0016]本专利技术实施例提供的光波导器件及近眼显示装置，包括基板、楔角形耦入元件和多个耦出反射面。基板具有第一平行表面、第二平行表面以及连接所述第一平行表面和所述第二平行表面的第一斜面。楔角形耦入元件包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第一斜面平行，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角为φ。多个耦出反射面沿所述基板的长度方向以预设间距相互平行倾斜地内嵌于所述第一平行表面和所述第二平行表面之间。光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，经所述第一反射面反射后，传输至所述第二反射面并再次被反射后，传输至所述第一反射面后进入所述基板，并在所述第一平行表面和所述第二平行表面之间通过全反射传输至所述多个耦出反射面，其中，两次传输至所述第一反射面的光线间的夹角为。此种结构使得显示单元
与基板之间的角度为，即可以通过调节第一反射面与所述第二反射面之间的夹角，调节显示单元的角度大范围内任意偏转。
附图说明
[0017]图1为一种光波导内光线传输的光路示意图；图2为一种近眼显示装置俯视视角结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种近眼显示装置俯视视角结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种光线经第一反射面和第二反射面两次反射光线偏转示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种光波导器件的俯视视角结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的又一种光波导器件的俯视视角结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的再一种光波导器件的俯视视角结构示意图。
[0018]主要元件附图标号说明10、光波导器件；101、耦出反射面； 11、基板；111、第一平行表面；113、第二平行表面；115、第一斜面；12、楔角形耦入元件；121、入射面；123、第一反射面；125、第二反射面；13、第一相位延迟片；14、第二相位延迟片；15、第三相位延迟片；20、显示单元。
具体实施方式
[0019本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括：基板，具有第一平行表面、第二平行表面以及连接所述第一平行表面和所述第二平行表面的第一斜面；楔角形耦入元件，包括入射面、第一反射面和第二反射面，所述第一反射面与所述第一斜面平行，所述第一反射面与所述第二反射面之间的夹角为；多个耦出反射面，沿所述基板的长度方向以预设间距相互平行倾斜地内嵌于所述第一平行表面和所述第二平行表面之间；光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，经所述第一反射面反射后，传输至所述第二反射面并再次被反射后，传输至所述第一反射面后进入所述基板，并在所述第一平行表面和所述第二平行表面之间通过全反射传输至所述多个耦出反射面，其中，两次传输至所述第一反射面的光线间的夹角为。2.根据权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述入射面被定向成垂直于主光线的光轴。3.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述第一反射面和所述第二反射面均为概率分光面，所述第一反射面与所述第一斜面胶合设置。4.根据权利要求2所述的光波导器件，其特征在于，所述第一反射面为偏振分光面，所述第二反射面为概率分光面，所述偏振分光面与所述第一斜面胶合设置，所述光波导器件还包括：第一相位延迟片，设置于所述第一反射面的第一次入射方向上；第二相位延迟片，设置于所述第二反射面的第一次入射方向上；其中，所述光线为偏振光线，所述偏振光线经所述入射面进入所述楔角形耦入元件后，依次经过所述第二相位延迟片、所述概率分光面、所述第一相位延迟片传输至所述偏振分光面，并被所述偏振分光面反射后，并经过所述第一相位延迟片传输至所述概率分光面，再次被反射后，依次经过所述第一相位延迟片和所述偏振分光面透射进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀彰，顾志远，赵鑫，
申请(专利权)人：北京灵犀微光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：