本發(fā)明涉及ar顯示,特別是涉及一種光波導(dǎo)。
背景技術(shù):
1、ar的光學(xué)模組,主要分為兩部分,第一部分是微型顯示模組,包括微顯(lcd屏,lcos/dlp顯示面板,uled/uoled,其他微投影),第二部分為入眼的波導(dǎo),包括棱鏡波導(dǎo)(棱鏡的方式,主要公司為epson,耐德佳),陣列波導(dǎo)(由多片光柵片膠合的分光器件,主要廠(chǎng)家有上海理湃,瓏璟光電等),衍射波導(dǎo)(由納米壓印的方法在硅基玻璃上轉(zhuǎn)印出納米級(jí)別的微條紋,通過(guò)衍射的方式進(jìn)行光傳播),其他的波導(dǎo)方案。
2、現(xiàn)有技術(shù)中的波導(dǎo)片模型及ar眼鏡雖然可以實(shí)現(xiàn)單光機(jī)從中間實(shí)現(xiàn)一拖二雙目的顯示,但是最大的缺陷就是在實(shí)際使用中,因?yàn)楣鈾C(jī)在中間會(huì)導(dǎo)致眼鏡在鼻梁端會(huì)非常厚(光機(jī)的厚度),嚴(yán)重影響佩戴的美觀度;同時(shí),因?yàn)楣鈾C(jī)在鼻梁側(cè),光機(jī)的重量在鼻梁端,會(huì)使得鼻子的承重比較大,影響佩戴的舒適度。
3、綜上,現(xiàn)有技術(shù)中缺乏一種使用方便的光波導(dǎo)。
4、需要說(shuō)明的是,在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于對(duì)本申請(qǐng)的背景的理解,因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種光波導(dǎo),能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中至少一種技術(shù)問(wèn)題。
2、為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
3、一種光波導(dǎo),包括耦入棱鏡、橫向棱鏡、以及設(shè)置在所述橫向棱鏡內(nèi)的第一轉(zhuǎn)折面和第二轉(zhuǎn)折面、以及分別與所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置地第一衍射光柵和第二衍射光柵、用于耦出光束的第一耦出棱鏡陣列、第二耦出棱鏡陣列;光機(jī)與所述耦入棱鏡連接,用于提供投影圖像給所述耦入棱鏡;所述耦入棱鏡設(shè)置在所述橫向棱鏡的端側(cè),用于將光束轉(zhuǎn)折進(jìn)入所述橫向棱鏡,所述光束在所述橫向棱鏡內(nèi)部通過(guò)全反射進(jìn)行橫向傳播并傳播至所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面;所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別將光束轉(zhuǎn)折向下進(jìn)入所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵;光束通過(guò)所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的擴(kuò)展最終通過(guò)所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列向外耦出;所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵矢量和均為0。
4、優(yōu)選地,所述橫向棱鏡是一個(gè)長(zhǎng)方體,由上至下包括第一層、第二層和第三層;所述第一轉(zhuǎn)折面到所述耦入棱鏡的距離小于所述第二轉(zhuǎn)折面到所述耦入棱鏡的距離;所述第一轉(zhuǎn)折面設(shè)置在所述第三層;所述第二轉(zhuǎn)折面設(shè)置在所述第二層;且所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面到所述橫向棱鏡中軸線(xiàn)的垂直距離相等。
5、優(yōu)選地,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的內(nèi)側(cè)。
6、優(yōu)選地,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng);所述第一衍射光柵包括耦入光柵部分和擴(kuò)展光柵部分;定義xyz坐標(biāo)軸,z軸為所述耦入棱鏡的厚度方向,屬于縱向,xy為與所述z軸垂直的平面所在的方向的坐標(biāo);所述耦入光柵部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置,用于將所述第一轉(zhuǎn)折面的光束耦入所述第一衍射光柵;且與x軸負(fù)方向的夾角為θ131y,所述擴(kuò)展光柵部分的光柵方向和所述耦入光柵部分的方向一致;所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵周期為200nm~600nm。
7、優(yōu)選地,所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)一致,陣列的數(shù)目:5~20個(gè),所述陣列的斜面與z軸的夾角為θ4z,θ4z和θ1z的關(guān)系:θ1z=θ4z,所述陣列的斜面的鍍膜的反射率范圍為r:2%~30%。
8、優(yōu)選地,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的中間。
9、優(yōu)選地,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵結(jié)構(gòu)一致;所述第一衍射光柵包括依序設(shè)置地光柵周期一致的第一部分、中間部分和第二部分,所述中間部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置,為一個(gè)二維光柵;所述第一部分和所述第二部分將光束向兩邊進(jìn)行擴(kuò)展并向下傳播;所述中間部分分別和所述第一部分、所述第二部分的光柵矢量疊加上矢量和為0,形成閉環(huán)。
10、優(yōu)選地,所述中間部分的衍射效率為:0級(jí)光:≤20%,1級(jí)光:≥80%;所述第一部分的衍射效率為:0級(jí)光:10%~90%,1級(jí)光:90%~10%;所述第二部分的衍射效率為:0級(jí)光:10%~90%,1級(jí)光:90%~10%。
11、優(yōu)選地,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的外側(cè)。
12、優(yōu)選地,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng);所述第一衍射光柵包括耦入光柵部分和擴(kuò)展光柵部分;定義xyz坐標(biāo)軸,z軸為所述耦入棱鏡的厚度方向,屬于縱向,xy為與所述z軸垂直的平面所在的方向的坐標(biāo);所述耦入光柵部分與所述第一轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置,用于將所述第一轉(zhuǎn)折面的光束耦入所述第一衍射光柵;且與x軸負(fù)方向的夾角為θ131y,所述擴(kuò)展光柵部分的光柵方向和所述耦入光柵部分的方向一致;所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵的光柵周期為200nm~600nm。
13、本發(fā)明具有有益效果:
14、在優(yōu)選的技術(shù)方案中,耦入棱鏡設(shè)置在端側(cè)通過(guò)橫向棱鏡實(shí)現(xiàn)橫向傳輸,從而改善了波導(dǎo)片模型的沒(méi)關(guān)系以及鼻梁端厚重的問(wèn)題。
15、進(jìn)一步地,本發(fā)明的主體是陣列波導(dǎo),光效高;同時(shí)因?yàn)槎际窃诠獠▽?dǎo)內(nèi)部傳播,所以衍射光柵通過(guò)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損傳播。所以本發(fā)明通過(guò)幾何陣列光波導(dǎo)和衍射光波導(dǎo)的方案有效提高光效,與橫向棱鏡相結(jié)合,形成單光機(jī)雙目方案。
1.一種光波導(dǎo),其特征在于,包括耦入棱鏡、橫向棱鏡、以及設(shè)置在所述橫向棱鏡內(nèi)的第一轉(zhuǎn)折面和第二轉(zhuǎn)折面、以及分別與所述第一轉(zhuǎn)折面、所述第二轉(zhuǎn)折面對(duì)應(yīng)設(shè)置地第一衍射光柵和第二衍射光柵、用于耦出光束的第一耦出棱鏡陣列、第二耦出棱鏡陣列;
2.如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述橫向棱鏡是一個(gè)長(zhǎng)方體,由上至下包括第一層、第二層和第三層;
3.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的內(nèi)側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng);
5.如權(quán)利要求4所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一耦出棱鏡陣列、所述第二耦出棱鏡陣列的結(jié)構(gòu)一致,陣列的數(shù)目:5~20個(gè),所述陣列的斜面與z軸的夾角為θ4z,θ4z和θ1z的關(guān)系:
6.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的中間。
7.如權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵結(jié)構(gòu)一致;
8.如權(quán)利要求7所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述中間部分的衍射效率為:0級(jí)光:≤20%,1級(jí)光:≥80%;
9.如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一轉(zhuǎn)折面和所述第二轉(zhuǎn)折面分別設(shè)置在雙眼的外側(cè)。
10.如權(quán)利要求9所述的光波導(dǎo),其特征在于,所述第一衍射光柵和所述第二衍射光柵呈現(xiàn)鏡面對(duì)稱(chēng);