[发明专利]透视显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示器件，具体涉及一种基于齿形平面扩展光学波导的透视显示器件。

背景技术

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，但是随着视场的增加，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。

中国发明专利CN102495470A公开了一种基于波导的透视显示装置及眼镜式微投影系统，该装置包括具有入射面的玻璃片，该玻璃片内部具有相对反向倾斜设置的入射反射面和射出反射面，入射反射面的倾斜角度以使入射面射入的光波反射后与玻璃片表面形成的内入射角大于等于布鲁斯特角设置。由于该透视显示装置是基于玻璃片的反射原理，因此配置空间很小，可以使微投影装置十分小巧、轻便，并且图像直接反射进入人眼，不会产生质量上的影响，对投影仪光亮度的损失非常小。但是，该发明专利同样也存在视场狭小，耦合效率不高，画面显示质量还有待提高的问题。

针对上述问题，本发明提供了一种具有大视场、逼真显示图像画面的基于齿形平面扩展光学波导的透视显示器件

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有大视场、逼真显示图像画面的基于齿形平面扩展光学波导的透视显示器件

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种基于齿形平面扩展光学波导的透视显示器件，具有这样的技术特征：依次包含：显示光源，用于发出显示所需图像的准直显示光波；柱状透镜，改变准直显示光波的经行角度，输出耦合光波；平面波导衬底，对耦合光波进行反射传播形成全反射光波；齿形槽单元，构成耦合输出单元，对全反射光波进行耦合后输出显示光波；以及光波扩束组，对显示光波进行平面展开输出为可被识别的光信号，其中，柱状透镜设置在显示光源与平面波导衬底之间，柱状透镜将耦合光波入射到平面波导衬底内，齿形槽单元设置在平面波导衬底远离显示光源的一端侧面上，齿形槽单元由若干个规格相同的齿形槽衔接组成，每个齿形槽具有一个垂直于端侧面的平面以及与端侧面构成一定夹角的倾斜面，该夹角朝向所述端侧面开口，光波扩束组连接在齿形槽单元上，对显示光波进行准直后再进行展开输出。

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，柱状透镜具有为平面形状的且对朝向述显示光源的光波输入面以及为圆弧形状的且朝向平面波导衬底的光波输出面，光波输入面和光波输出面镀有增透膜，柱状透镜将准直图像光波耦合形成以一定的角度折射入平面波导衬底内的耦合光波。

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征，平面波导衬底由具有相互平行的且镀有反射膜的上表面和下表面的平板玻璃构成。

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，全反射光波与上表面法线的夹角为第一夹角α_critical，倾斜面与下表面之间的夹角为第二夹角α_p，第一夹角α_critical和第二夹角α_p满足下述关系：α_p=α_critical。

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征:其中，光波扩束组的长度不小于用户瞳孔的直径，光波扩束组具有连接在齿形槽单元上的入射平面以及平行于下表面的显示平面，光波扩束组由规格相同的平行四边形微棱镜单元倾斜地紧密纵向排列组成，平行四边形微棱镜单元具有排列组合构成显示平面的底面以及相对应的斜侧面，斜侧面与底面之间构成的夹角为第三夹角α_e，每个平行四边形微棱镜单元均可以单独成像地输出用于衔接形成光信号的独立信号。

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，显示光波与入射平面的法线构成第四夹角β_e，第三夹角α_e与第四夹角β_e之间满足下述关系：2α_e=180°-β_e。