[发明专利]平面波导成像装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像装置和方法，尤其涉及一种平面波导成像装置和方法。

背景技术

目前平面波导成像领域，采用多个平行反射面反射输出大视场的图像由亮变暗，图像亮度不均一，使人眼不舒服。专利号为US 7576916 B2的文件中描述了采用多个不同入射角具有不同反射率的反射面来解决图像不均一的问题，但是该设计比较复杂，而且不易加工，对工艺有严苛的要求，更需要大量的经费投入。

发明内容

为了解决平面波导成像亮度均一性的技术问题，本发明提供了一种平面波导成像装置和方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供平面波导成像装置，包括：

照明光源，用于发出指数级分布的光波；

光栅膜，对所述照明光源发出的光波进行反射；

图像源，用于调制所述光栅膜反射的光波，调制后的光波被所述光栅膜透射；

光学准直系统，对经所述光栅膜透射的光波进行准直；

光波耦合输入面，将准直进入的光波耦合进入到平面波导；

平面波导衬底，对耦合进入的光波进行反射传播形成全反射光波；

光波耦合输出面，用于视场扩展以及光波耦合输出平面波导衬底；

其中，所述光学准直系统位于所述光栅膜和所述平面波导衬底之间，所述照明光源和所述图像源位于所述光栅源两端，所述光波耦合输出面位于所述平面波导衬底远离所述光波耦合输入面一侧。

可选的，所述光波耦合输入面的有效通光口径内镀有相应的增透膜。

可选的，所述光波耦合输入面的外表面旋涂有相应的反射膜。

可选的，所述图像源表面亮度呈指数级变化。

可选的，所述光学准直系统为非球面准直透镜。

本发明的第二方面提供平面波导成像方法，具有以下步骤：发出的指数级分布的光波，经过一定的空间变换反射到图像源表面，光波被所述图像源调制后出射，调制后的光线被光学准直系统准直，光波耦合输入面将准直的光波耦合进入到平面波导，对耦合进入的光波进行全反射传播，直至传播到光波耦合输出面，光波在所述光波耦合输出面被反射和折射，被折射的光线继续传播直至一个所述光波耦合输出面，对应所述图像源不同区域的光线在不同的所述光波耦合输出面被反射输出到所述波导衬底外成像。

可选的，所述光波耦合输入面的有效通光口径内镀有相应的增透膜。

可选的，所述光波耦合输入面的外表面旋涂有相应的反射膜。

可选的，所述图像源表面亮度呈指数级变化。

可选的，所述光学准直系统为非球面透镜。

本发明的有益技术效果如下：

本发明平面波导输出图像亮度均一性显著改善；

本发明设计和加工较简单，研究经费可控；

本发明提出了照明光源新的发展方向；

本发明扩大了视场角，避免激烈运动时看不清楚图像，提高了人眼舒适度；

本发明微型化，适用于穿戴是智能设备，具有很大的应用前景和想象空间。

附图说明

图1是本发明一实施例平面波导成像装置示意图。

图2是本发明一实施例照明光源光线调制装置示意图。

图3是本发明一实施例均匀照明输出图像示意图。

图4是本发明一实施例指数级照明输出图像示意图。

图5是本发明一实施例指数级照明与均匀照明输出图像亮度的对比曲线。

图6是本发明一实施例结合指数级照明和均匀照明输出图像示意图。

图7是本发明一实施例结合指数照明和均匀照明的输出图像与均匀照明输出图像亮度的对比。

其中，1-照明光源；2-光栅膜；3-图像源；4-光学准直系统；5-光波耦合输入面；6-波导衬底；7-光波耦合输出面；31-第一图像区域；32-第二图像区域；33-第三图像区域；34-第四图像区域；35-第五图像区域；71-第一光波耦合输出面；72-第二光波耦合输出面；73-第三光波耦合输出面；74-第四光波耦合输出面；75-第五光波耦合输出面。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的解释说明。

平面波导成像装置，包括：

照明光源1，该照明光源1发出指数级分布的S光；

光栅膜2，该光栅膜2反射S光；

图像源3，经光栅膜2反射的S光被图像源3接收，S光被图像源3调制成P光出射，P光被光栅膜2透射；