[发明专利]平板波导

说明书

本发明提出一种平板波导，用于传输并消除被传输图像的镜像图像，形成实际图像，包括：平行平板，级联分光膜；平行平板，用于接收并传输入射波导光，入射波导光承载被传输图像；级联分光膜，设置于平行平板内，并与平行平板的上表面、下表面相交，用于将入射波导光反射出平板波导形成实际图像。本发明的平板波导可有效解决级联分光膜近眼显示系统中的镜像问题，提高了透过光束能量阈值，减小在高能激光应用中出现炸裂的可能性。

技术领域

本发明涉及显示用光学设备领域，尤其涉及一种平板波导。

背景技术

头盔显示(HMD)在现代各个技术领域具有广泛的应用，无论是要求在现实世界的视场上同时看到需要的数据，还是要体验视觉图像变化时全身心投入的临场感，或者是利用红外、显微镜、电子显微镜来扩展人眼的视觉能力，HMD都得到了应用。基于全反射原理，光束需要在波导的上、下表面不断反射传输，最后传入人眼，但是其波导传输图像过程中，会形成左右相反的镜像，影响图像的清晰度。

发明内容

为了解决上述波导传输图像过程中，形成左右相反的镜像，进而影响图像清晰度的问题，本发明提出了一种平面波导，用于消除镜像。

为了达到上述目的，本发明提出了一种平板波导，用于传输并消除被传输图像的镜像图像，形成实际图像，包括：平行平板，级联分光膜；平行平板，用于接收并传输入射波导光，入射波导光承载被传输图像；级联分光膜，设置于平行平板内，并与平行平板的上表面、下表面相交，用于将入射波导光反射出平板波导形成实际图像，并且，级联分光膜的半高谱角为90°-0.5×(|a+b|+|a-b|)；级联分光膜在实际角度入射光线范围[0,90°-a-b+ω]的透射率为1-R，0.1≤R＜0.5；级联分光膜在镜像角度光线范围[90°-|b-a|-ω,90°]的透射率为96％以上；级联分光膜在半高谱角的透射率为(2-R)/2，0.1≤R＜0.5；其中，a为级联分光膜与平行平板的下表面之间的夹角；b为入射波导光的中心图像光与平行平板的下表面之间的夹角；ω为被传输图像的图像显示视角；n为平行平板的折射率；R为反射率。

进一步的，入射波导光具有设定的偏振态，偏振态包括S态、P态，级联分光膜反射设定的偏振态的入射波导光，并且，平板波导还包括：两层1/4波片，分别贴合设置于平行平板的上表面与下表面，用于全反射入射波导光，并转换入射波导光的偏振态。

进一步的，级联分光膜具有偏振选择性，透射全部S态的光，反射部分P态的光。

进一步的，级联分光膜具有偏振选择性，透射全部P态的光，反射部分S态的光。

进一步的，当级联分光膜与平行平板的下表面之间的夹角小于入射波导光的中心图像光与平行平板的下表面之间的夹角时，平行平板的折射率、图像显示视角满足以下关系：

arcsin(n×sin(90°-4a+b))-arcsin(n×sin(90°-2a-b))＞2ω；

90°-b-ω＞arcsin(1/n)；

90°-2a+b-ω＞arcsin(1/n)。

进一步的，当级联分光膜与平行平板的下表面之间的夹角大于入射波导光的中心图像光与平行平板的下表面之间的夹角时，平行平板折射率、图像显示视角满足以下关系：

arcsin(n×sin(90°-4a+b))+arcsin(n×sin(90°-2a-b))＞2ω；

90°-b-ω＞arcsin(1/n)；

90°-2a+b-ω＞arcsin(1/n)。

进一步的，平行平板折射率大于1.5。