光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜制造方法及图纸

本实用新型专利技术适用于光学技术领域，提供了一种光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜。光波导器件包括沿光线的传输方向依次设置的耦入模块、光路转折模块和耦出模块，耦入模块用于将图像光耦入光路转折模块中，光路转折模块用于将图像光沿第一方向扩瞳后出射；耦出模块用于将沿第一方向扩瞳后出射的图像光沿第二方向扩瞳后出射，第二方向与第一方向呈夹角设置，光路转折模块连接于耦出模块长度方向的一端，耦入模块位于光路转折模块远离耦出模块的一侧。本实用新型专利技术提供的光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜，显示中心可与普通镜片的中心位置相当，不会下移，且DO值较大。且DO值较大。且DO值较大。

【技术实现步骤摘要】
光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜


[0001]本技术属于光学
，尤其涉及一种光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜。

技术介绍

[0002]光波导根据耦合光学的形式可分为衍射光波导(Diffraction Waveguides，简称DWGs)和反射光波导(Reflective Waveguides，简称RWGs)。反射光波导根据几何光学原理，通过棱镜结构将入射光耦入到波导进行全反射传输，利用部分反射镜阵列对入射光进行反射并实现出瞳扩展。对比于衍射光波导，反射光波导可以完美的传输并显示光引擎所产生的图像，不会出现色散等现象，而且只有很微弱的正面漏光，且得益于耦入和耦出模块的光学结构，其光学传输效率上往往是衍射光波导的十倍及以上。反射光波导根据出瞳扩展的维度，可分为一维反射光波导(1D
‑
RWGs)和二维反射光波导(2D
‑
RWGs)。相比于1D
‑
RWGs的出瞳只在水平方向或垂直方向扩展，2D
‑
RWGs的出瞳在两个方向都进行扩展，因此2D
‑
RWGs可以利用更紧凑的体积实现更好的成像效果。
[0003]但是，现有的二维反射波导片一般包括耦入结构、转折结构和耦出结构，其中耦入结构和转折结构位于耦出结构的上方，这就导致现有的二维反射波导片存在两个问题，如图1所示：
[0004]第一，由于转折结构并不会显示图像，人眼只能从耦出结构进行观察，因此这会导致显示中心偏下，与平时我们所佩戴的眼镜恰恰相反；
[0005]第二，由于从耦入结构入射的平行光是发散的、多角度的，光线传播的越远光线张开的距离越大，这就导致转折结构必须足够高才能满足边缘光线的传播，且转折结构长度的增加会导致高度的增加，这使得人眼观察的位置更加靠下，为了兼顾显示中心位置，只能减小转折结构及耦出结构的长度及高度，这就导致了波导片的DO值(波导片显示中心到镜腿的水平距离)偏小，一般约为15
‑
20mm。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜，旨在解决现有技术中二维光波导片显示中心偏下、DO值偏小的技术问题。
[0007]本技术是这样实现的，第一方面，提供了一种光波导器件，包括沿光线的传输方向依次设置的耦入模块、光路转折模块和耦出模块，所述耦入模块用于将图像光耦入所述光路转折模块中，所述光路转折模块用于将图像光沿第一方向扩瞳后出射；所述耦出模块用于将沿第一方向扩瞳后出射的所述图像光沿第二方向扩瞳后出射，所述第二方向与所述第一方向呈夹角设置，所述光路转折模块连接于所述耦出模块长度方向的一端，所述耦入模块位于所述光路转折模块远离所述耦出模块的一侧。
[0008]在一个可选实施例中，所述耦入模块位于所述光路转折模块的中心线的上方。
[0009]在一个可选实施例中，所述光路转折模块包括第一波导基板以及形成于所述第一
波导基板内的第一分光结构，所述第一分光结构包括沿第一方向间隔设置的多个第一半透半反膜；所述耦出模块包括第二波导基板以及形成于所述第二波导基板内的第二分光结构，所述第二分光结构包括沿第二方向间隔设置的多个第二半透半反膜。
[0010]在一个可选实施例中，所述第一波导基板远离所述耦出模块的侧面上凸设有锥形部，所述锥形部具有一个斜面，所述斜面为入光面，所述耦入模块为三角棱镜，所述三角棱镜的出光面贴设于所述锥形部的入光面上，两者组成三角形结构。
[0011]在一个可选实施例中，所述三角形结构远离所述耦出模块的顶角的度数为所述第二半透半反膜倾斜角度的2倍。
[0012]在一个可选实施例中，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述第一半透半反膜的倾斜角度为45
°
。
[0013]在一个可选实施例中，所述第一半透半反膜的数量为5
‑
8片。
[0014]在一个可选实施例中，所述耦出模块的显示中心与所述光路转折模块和所述耦入模块的组合件的边沿在瞳距方向上的间距为25
‑
32mm。
[0015]第二方面，提供了一种近眼显示装置，包括依次设置的图像源、光学系统以及上述各实施例提供的光波导器件，所述耦入模块靠近所述图像源设置。
[0016]第三方面，提供了一种智能眼镜，包括镜架以及安装于所述镜架上的两个上述各实施例提供的近眼显示装置，两个所述近眼显示装置中的所述图像源分别安装于所述镜架的两个镜腿上，两个所述光波导器件分别安装于所述镜架的两个镜框内。
[0017]本技术相对于现有技术的技术效果是：本技术实施例提供的光波导器件、近眼显示装置以及智能眼镜，将耦入模块和光路转折模块的组合件放置于耦出模块长度方向的一端，在保证其具有二维扩瞳作用的同时，还可使得光波导器件的显示中心可与普通镜片的中心位置相当，不会下移，且可使得光学波导器件的DO值较大。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术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，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，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是本技术实施例提供的光波导器件的透视结构示意图；
[0020]图2是图1所示光波导器件的侧视结构示意图；
[0021]图3是图1所示光波导器件中的光路转折模块和耦入模块的俯视视结构示意图；
[0022]图4是图1所示光波导器件的光路示意图；
[0023]图5是本技术实施例提供的近眼显示装置的结构示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]100、光波导器件；110、耦入模块；120、光路转折模块；121、第一波导基板；122、第一半透半反膜；123、锥形部；130、耦出模块；131、第二波导基板；132、第二半透半反膜；200、图像源；300、光学系统；X、第一方向；Y、第二方向；θ、三角形结构远离所述耦出模块的顶角的度数；α、第二半透半反膜倾斜角度；β、第一半透半反膜的倾斜角度。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0027]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导器件，其特征在于，包括沿光线的传输方向依次设置的耦入模块、光路转折模块和耦出模块，所述耦入模块用于将图像光耦入所述光路转折模块中，所述光路转折模块用于将图像光沿第一方向扩瞳后出射；所述耦出模块用于将沿第一方向扩瞳后出射的所述图像光沿第二方向扩瞳后出射，所述第二方向与所述第一方向呈夹角设置，所述光路转折模块连接于所述耦出模块长度方向的一端，所述耦入模块位于所述光路转折模块远离所述耦出模块的一侧。2.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述耦入模块位于所述光路转折模块的中心线的上方。3.如权利要求1所述的光波导器件，其特征在于，所述光路转折模块包括第一波导基板以及形成于所述第一波导基板内的第一分光结构，所述第一分光结构包括沿第一方向间隔设置的多个第一半透半反膜；所述耦出模块包括第二波导基板以及形成于所述第二波导基板内的第二分光结构，所述第二分光结构包括沿第二方向间隔设置的多个第二半透半反膜。4.如权利要求3所述的光波导器件，其特征在于，所述第一波导基板远离所述耦出模块的侧面上凸设有锥形部，所述锥形部具有一个斜面，所述斜面为入光面，所述耦入模块为三角棱镜，所述三角棱镜的出光面贴设于所述锥形部的入光面上，两者组...

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