[发明专利]一种折叠扩展的光学波导显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学波导器件，特别是一种折叠扩展的光学波导显示器件。

背景技术

目前，可穿戴显示设备以及其他结构紧凑的平板显示、笔记本显示系统等通常都是依靠光学器件来传输和显示所需要预览的图像信息。例如显示系统通过使用光学透镜可以将图片虚拟地显示在人眼前方的一定距离处，从而可以边走路边浏览相关的电子信息内容。一般情况下，此类显示系统的核心光学组件主要由三部分组成：光波耦合输入组件、光波传输衬底以及光波耦合输出显示组件。另外结构轻巧、紧凑、大视场以及图像的高分辨率一直是此类光学系统的追求，其中大视场尤为重要。虽然传统的成像方式可以获得大的视场，但是随着视场的增加，光学系统整体的重量和体积也会随之增加。因此结构轻巧、紧凑的光学系统的设计便成了此类成像器件的趋势。

为了解决传统可穿戴设备由于光学成像系统重量和体积造成的问题，本发明设计了一种新型的用于一种折叠扩展的光学波导显示器件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种折叠扩展的光学波导显示器件。

为了达到上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种折叠扩展的光学波导显示器件，其特征在于：依次包括：光波耦合输入面，用于改变外界的光信号的方向，使其进入衬底中；光波扩展传输衬底，对耦合输入的光波进行反射传播使其能够无损耗地传输到达输出位置；光波耦合输出面，用于使光波耦合输出衬底；光波展开组件，对耦合输出的光波进行扩束，从而扩大视场。其中，光波耦合输入面和光波耦合输出面分别和光波扩展传输衬底连接，位于传输衬底的两端，光波展开组件与光波耦合输出衬底的下表面相连接，位于衬底中耦合输出的位置处。本发明主要利用内反射原理、视角放大以及棱镜耦合光波原理实现的。经过准直透镜准直后的图像光波，被耦合输入面耦合进入到玻璃衬底中，该玻璃衬底是按照耦合进入的光波可以在其内部进行全反射传播的结构来设计的，这样光波可以无损耗地传输到所需的输出位置上，利用棱镜结构的耦合输出面，使光波耦合输出衬底，输出的光波经过扩展光束组件的扩束，从而达到增大观察视场的效果。

本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件，还具有这样的特征：光波展开组件由一系列的棱镜单元组成，这些棱镜单元的表面进行过钝化处理。

与现有的成像波导系统相比，本发明显著的有益效果是：视场大和结构紧凑。这些优点使得本发明相比于传统的成像系统，体积和重量得以减小，在相同的体积下，视场更大，结构也更紧凑、轻巧。本发明光学系统不仅能用于可穿戴显示，还可用于扩展照明、汽车导航显示以及裸眼3D显示等领域。

附图说明

图1为本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件的示意图；

图2为本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件中光波在衬底中传输的示意图；

图3为本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件中光波在展开组件中传输的示意图；

图4为本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件的一种应用实例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体工作过程给予说明。

图1为本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件的示意图。如图1所示，本发明的系统组成包括：光波耦合输入面10，光波扩展传输衬底11，光波耦合输出面12，光波展开组件13。经过准直后的光波信号入射到耦合输入面10上，利用棱镜转像的原理改变光波的传输方向，使其耦合进入到衬底中，再利用特殊结构的扩展传输衬底11，使光波在衬底中以全反射的形式进行无损耗传输到达光波耦合输出面12，利用棱镜反射面破坏光波在衬底中传输的全反射条件，使光波被耦合输出衬底，到达光波展开组件13，对耦合输出的光波进行扩束，从而实现增大视场。

本发明用于一种折叠扩展的光学波导显示器件由四部分组成，对于具体的应用可对本发明波导器件的组成部分进行相应的扩展，从而进一步提升系统的应用潜力。下面针对本发明的具体四部分的作用给以相应解释性说明：

本发明折叠扩展光学波导器件的光波耦合输入面10主要用于将外界的准直光波耦合进入衬底。对于光信号的耦合，输入面10可由棱镜等方式来代替，这些组件都能够满足把需要的光波耦合到衬底中。