[实用新型]光波导镜片及显示装置

说明书

本实用新型涉及一种光波导镜片及显示装置，该光波导镜片包括波导衬底、中转元件、至少一个输入元件和至少一个输出元件，所述中转元件、输入元件和输出元件设置在所述波导衬底上。该光波导镜片和显示装置通过在输入元件和输出元件中设置一个中转元件，该中转元件为衍射式浮雕光栅，光束通过输入元件射入至中转元件后，进行两次相消的反射衍射，使其在第二方向上扩展，最后通过输出元件在第一方向上进行扩展，完成输出图像的2D扩展。并且，通过设置单片或双片或者三片光波导镜片，该光波导镜片和显示装置能够实现单色显示和/或彩色显示。

技术领域

本实用新型涉及一种光波导镜片及显示装置。

背景技术

AR(Augmented Reality，增强现实)技术，借助计算机图形技术和可视化技术产生物理世界中不存在的虚拟对象，并将其准确“放置”在物理世界中，呈现给用户一个感知效果更丰富的新环境。在诸多领域，例如工业制造和维修领域、医疗领域、军事领域、娱乐游戏领域、教育领域等，有着巨大的潜在应用价值。在AR产业链中，同时具有透明效果和成像/导光效果的镜片是AR硬件得以实施的最关键部件，其中扩瞳能力是AR镜片的一个重要参数，直接影响人眼观察舒适度及人群的适应度。在当前的工业界或者学术界，已经有多种用于AR显示的镜片方案：利用单个反射棱镜将侧面图像直接投送到单个人眼中，实现方式简单，但是有着疲劳感强、视场角小、无扩瞳效果的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光波导镜片、显示装置，能以简单的制造工艺以及较低的成本使图像实现2D的扩展，具有优秀的2D扩瞳能力。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光波导镜片，包括波导衬底、中转元件、至少一个输入元件和至少一个输出元件，所述中转元件、输入元件和输出元件设置于所述波导衬底；光束通过所述输入元件从第一方向上输入，并通过所述中转元件在第二方向上扩展，再通过所述输出元件在第一方向上扩展并输出。

进一步地，所述光束通过所述输入元件耦合到所述波导衬底中的输入区域中并在第一方向上传播，所述光束传播到所述中转元件后，至少部分所述光束在第二方向上传播并扩展，随后所述光束传播到所述输出元件，且所述光束在第一方向上扩展并从所述波导衬底内输出。

进一步地，所述中转元件设置在所述波导衬底的表面上。

进一步地，所述中转元件设置在所述输入元件和输出元件之间，所述输入元件与输出元件的相对设置。

进一步地，所述输入元件与输出元件的光路对准以使所述光束在所述输入区域和输出元件中的传输方向和角度一致。

进一步地，所述中转元件为浮雕光栅。

进一步地，所述中转元件为衍射式浮雕光栅。

进一步地，所述衍射式浮雕光栅具有光栅槽和上边缘，所述光栅槽与所述第一方向成40°～60°的夹角θ，所述上边缘与所述第一方向成夹角α，且满足α-θ≤2°。

进一步地，所述波导衬底的折射率大于1.7。

进一步地，所述输入元件和输出元件为反射元件。

进一步地，所述反射元件包括镀膜反射元件和反射全息光栅。

进一步地，所述镀膜反射元件包括镀膜反射镜。

进一步地，所述输入元件和输出元件相对设置在所述波导衬底的内部，所述输入元件为单个的镀膜反射镜，所述输出元件为阵列式镀膜反射镜。

进一步地，所述输入元件和输出元件相对设置在所述波导衬底的表面，所述输入元件为第一反射全息光栅，所述输出元件为经过反射率调制的第二反射全息光栅。

为达到上述目的，本实用新型还提供了一种显示装置，包括所述光波导镜片。