[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：平行平板和级联分光膜，平行平板具有相互平行的两个表面，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，与平行平板的上下表面不平行，用于将入射波导光反射出平板波导。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，改善了图像质量。

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。

本发明提出了一种平板波导，包括：

平行平板，所述平行平板具有相互平行的两个表面，用于接收并传输入射波导光，所述入射波导光承载被传输图像，以及

级联分光膜，设置于所述平行平板内，与所述平行平板的上下表面不平行，用于将入射波导光反射出平板波导，

假定所述级联分光膜与所述平行平板的下表面之间的夹角为a，所述入射波导光的中心图像光与所述平行平板的下表面之间的夹角为b，被传输图像的图像显示视角为2ω，所述平行平板的折射率为n，平板波导的平面距离人眼瞳孔的距离为d，人眼瞳孔的直径为D，

当a＞b时，90-2a-b＞90-4a+b，

镜像和实际光线入射到人眼距离时的水平偏差L为：

Tan(arcsin(n×sin(90-2a-b-ω)))×d-Tan(arcsin(n×sin(90-4a+b+ω)))×d

当a＜b时，90-2a-b＜90-4a+b，

镜像和实际光线入射到人眼距离时的水平偏差L为：

Tan(arcsin(n×sin(90-4a+b-ω)))×d-Tan(arcsin(n×sin(90-2a-b+ω)))×d

并且满足以下关系：L＞D/2。

此外，优选进一步满足L＞D。

此外，优选平行平板的折射率大于1.5。

此外，优选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[o，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，R为反射率。

此外，优选入射波导光具有预定的偏振态，并且，平板波导还具有1/4波片，分别设置于平行平板的上下表面，用于全反射入射波导光，并转换入射波导光的偏振态。

此外，优选入射波导光的偏振态为S态或P态，级联分光膜具有偏振选择性，透射全部S态光或全部P态光，反射部分的另一种偏振态的光。

此外，优选当入射波导光的偏振态为P态、并且第一次反射发生在平行平板的下表面时，经过平行平板上下表面的奇数次反射，P态光被转换为S态光，经过上下表面的偶数次反射，S态光被转换为P态光，级联分光膜透射全部P态光且反射部分S态光，或者透射全部S态光且反射部分P态光。