透视显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于平面扩展光学波导的透视显示器件，其特征在于，依次包含：显示光源，用于发出显示所需的图像光波；准直透镜，对图像光波进行准直后发出准直光波；光波耦合输入棱镜，对准直光波进行耦合后发出耦合光波；平面波导衬底，对耦合光波进行反射传播形成全反射波；光波耦合输出棱镜，对全反射波进行耦合后输出显示光波；以及光波扩束组，将显示波进行平面展开，从而使图像进入用户的视野中。本发明专利技术中的透视显示器件整体上具有结构紧凑，体积小重量轻，制造工艺简单，大视场的优点；以棱镜作为光波耦合输入、输出器件，耦合效率高，光波能量损失少，输出图像画面清晰，显示画面质量高等突出优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于平面扩展光学波导的透视显示器件，其特征在于，依次包含：显示光源，用于发出显示所需的图像光波；准直透镜，对图像光波进行准直后发出准直光波；光波耦合输入棱镜，对准直光波进行耦合后发出耦合光波；平面波导衬底，对耦合光波进行反射传播形成全反射波；光波耦合输出棱镜，对全反射波进行耦合后输出显示光波；以及光波扩束组，将显示波进行平面展开，从而使图像进入用户的视野中。本专利技术中的透视显示器件整体上具有结构紧凑，体积小重量轻，制造工艺简单，大视场的优点；以棱镜作为光波耦合输入、输出器件，耦合效率高，光波能量损失少，输出图像画面清晰，显示画面质量高等突出优点。【专利说明】透视显示器件
本专利技术涉及一种显示系统，具体涉及一种基于平面扩展光学波导的透视显示器件。
技术介绍
目前，平板显示、可穿戴显示、笔记本显示等显示技术通常依靠光学器件来传输需要显示的图像信息。例如，头顶穿戴显示系统依靠光学透镜和棱镜将图片虚拟显示在人眼前方一定距离处，在不影响人眼对周围景物的可视度前提下，可以边浏览信息边走路，增强了现实感。此类系统主要的核心光学组件由三部分组成:光波输入耦合装置、光波传输衬底以及光波输出耦合装置。虽然采用常规的成像方法可以获得大的视场，但是随着视场的增力口，光学系统整体的重量和体积随之急剧增加，导致此类光学系统在很多情况下的应用受到了限制。为此寻求结构轻巧、布局紧凑、拥有大视场以及高分辨率显示图像的可视光学系统逐渐成为此类成像显示系统的发展趋势。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种具有大视场、显示画面质量高的基于平面扩展光学波导的透视显示器件。为了实现上述目的，本专利技术提供的透视显示器件采用以下的技术方案。一种基于平面扩展光学波导的透视显示器件，具有这样的特征:依次包含:显示光源，用于发出显示所需的图像光波；准直透镜，对图像光波进行准直后发出准直光波；光波率禹合输入棱镜，对准直光波进行稱合后发出稱合光波；平面波导衬底，对稱合光波进行反射传播形成全反射波；光波I禹合输出棱镜，对全反射波进行I禹合后输出显不光波；以及光波扩束组，对显示波进行平面展开，其中，准直透镜设置在显示光源与光波耦合输入棱镜之间，准直透镜对图像光波进行准直，并使准直光波以一定的角度入射到光波耦合输入棱镜，光波耦合输入棱镜连接在平面波导衬底的一端，将准直光波耦合到平面波导衬底中，使耦合光波在平面波导衬底中形成全反射波进行传播，光波耦合输出棱镜连接在平面波导衬底的另一端，将全反射波耦合出平面波导衬底，从而形成向光波扩束组输出的显示波，光波扩束组连接在光波耦合输出棱镜上，利用平面镜成像原理对显示波进行展开。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，准直透镜采用柱状棱镜，准直透镜具有光波输入面、光波输出面，光波输入面为平面，光波输出面为圆弧面，光波输入面对准图像光波，光波输出面对准光波耦合输入棱镜，准直透镜将接受到的图像光波进行准直，再由光波输出面将准直后的光波倾斜地入射到光波I禹合输入棱镜。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，平面波导衬底由相互平行的上玻璃平面和下玻璃平面组成，耦合光波在上玻璃平面和下玻璃平面之间形成全反射波。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，光波耦合输入棱镜具有准直光波入射面、I禹合光波输出面、第一反射面，第一反射面和I禹合光波输出面构成第一夹角，并且第一反射面与上玻璃平面齐平，将耦合光波反射到平面波导衬底。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，光波耦合输出棱镜具有第二反射面和显示平面，并且第二反射面与显示平面构成第二夹角，显示平面与下玻璃平面齐平，光波耦合输出棱镜将全反射波耦合后由显示平面输出显示波。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，光波扩束组由一排微棱镜单元构成，且具有入射平面和展开平面，入射平面与显示平面重合，展开平面对显示波进行平面展开，扩大视场。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，准直光波入射面和耦合光波输出面镀有增透膜，第一反射面上镀有反射膜，上玻璃平面和下玻璃平面相对应的表面镀有反射膜，第二反射面镀有反射膜，显示平面镀有增透膜。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，耦合光波输出面在下玻璃平面上的投影面积为第一次入射到下玻璃平面上的光波覆盖区域面积的一半；耦合光波形成上边缘光波和下边缘光波，经耦合后的图像光波位于上边缘光波和下边缘光波之间，耦合后的上边缘光波经下玻璃平面反射到上玻璃平面，上边缘光波在上玻璃平面上形成第一入射点，耦合后的下边缘光波经耦合光波输出面折射到下玻璃平面，下边缘光波在光波稱合输入棱镜的光波输出平面上形成第二入射点，第一入射点和第二入射点位置相邻，在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，第一夹角和第二夹角的角度相等。在本专利技术提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，入射平面的长度S与下玻璃平面的长度L之间满足以下的关系:S=NXL其中，N为数量，且N≥10。专利技术的作用与效果根据本专利技术提供的基于平面扩展光学波导的透视显示器件，利用准直透镜对光波进行准直；耦合输出棱镜将光波耦合到平面波导衬底；平面波导衬底对光波进行全反射传播；耦合输出棱镜将光波折射出平面波导衬底；以及光波扩束组对光波进行定位展开。尤其是运用光波扩束组对光波进行定位展开，因此，本专利技术具有大视场、显示画面质量高的突出优点。另外，还采用棱镜作为光波耦合输入、输出器件，因此还具有耦合效率高，光波能量损失少，输出图像画面清晰的优点。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的实施例中透视显示器件的结构示意图；图2为图1中透视显示器件中字母B对应的局部放大图；图3为图1中透视显示器件中字母A对应的局部放大图；图4为图1中透视显示器件中光波扩束组的结构示意图；图5为对比例中采用凸透镜作为光波耦合输入棱镜的光波传播示意图；以及图6为包含有本专利技术的实施例中透视显示器件的穿戴显示物品的结构示意图。图中，1.显示光源，2.图像光波，3.准直透镜，31.光波输入面，32.光波输出面，4.光波稱合输入棱镜，41.准直光波入射面,42.第一反射面,43.稱合光波输出面,5.平面波导衬底，51.上玻璃平面,52.下玻璃平面,6.光波稱合输出棱镜,61.第二反射面，62.显示平面，7.光波扩束组71.入射平面，72.展开平面，8.微棱镜单元，9.光源，10.显示组件，201.点光源，202.图像光波，203.双凸透镜，204.光波耦合输入棱镜，205.平面波导衬底。【具体实施方式】以下实施例结合附图对本专利技术作具体阐述。实施例一图1为本专利技术的实施例中透视显示器件的结构示意图。如图1所示，这种基于平面扩展光学波导的透视显示器件100依次包含:显示光源1，用于发出显示所需的图像光波2 ;准直透镜3，对图像光波2进行准直后发出准直光波；光波稱合输入棱镜4,对准直光波进行稱合后发出稱合光波；平面波导衬底5,对稱合光波进行反射传播形成全反射波；光波I禹合输出棱镜6,对全反射波进行f禹合后输出显不光波；以及光波扩束组7，对显示波进行平面展开，其中，准直透镜3设置在显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平面扩展光学波导的透视显示器件，其特征在于，依次包含：显示光源，用于发出显示所需的图像光波；准直透镜，对所述图像光波进行准直后发出准直光波；光波耦合输入棱镜，对所述准直光波进行耦合后发出耦合光波；平面波导衬底，对所述耦合光波进行反射传播形成全反射波；光波耦合输出棱镜，对所述全反射波进行耦合后输出显示波；光波扩束组，对所述显示波进行平面展开，其中，所述准直透镜设置在所述显示光源与所述光波耦合输入棱镜之间，所述准直透镜对所述图像光波进行准直，并使所述准直光波以一定的角度入射到所述光波耦合输入棱镜，所述光波耦合输入棱镜连接在所述平面波导衬底的一端，将所述准直光波耦合到所述平面波导衬底中，使所述耦合光波在所述平面波导衬底中形成所述全反射波进行传播，所述光波耦合输出棱镜连接在所述平面波导衬底的另一端，将所述全反射波耦合出所述平面波导衬底，从而形成向所述光波扩束组输出的所述显示波，所述光波扩束组连接在所述光波耦合输出棱镜上，利用平面镜成像原理对所述显示波进行展开。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文君，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：