[实用新型]一种基于微结构的波导型抬头显示系统

权利要求书

1.一种基于微结构的波导型抬头显示系统，其特征在于，包括依次设置的图像源、目镜系统、水平扩展波导(1)和垂直扩展波导(4)，目镜系统用于对图像源发出的光线进行准直形成不同视场的平行光，水平扩展波导(1)用于对目镜系统发出的平行光进行水平方向的出瞳扩展，垂直扩展波导(4)用于对水平扩展波导(1)的出射光进行垂直方向的出瞳扩展；

水平扩展波导(1)内置有第一半透半反膜(2)和第一微结构(3)，其中，第一半透半反膜(2)倾斜设置在水平扩展波导(1)内的一端，用于将各视场的平行光束耦合进入水平扩展波导(1)内，并将一部分光束透射出水平扩展波导(1)、将另一部分光束在水平扩展波导(1)内全反射传播；第一微结构(3)水平设置在水平扩展波导(1)的底面，用于将光束从水平扩展波导(1)内反射出去，且第一微结构(3)与第一半透半反膜(2)在水平扩展波导(1)底面的投影不重合；第一微结构(3)包括若干个平行排列的直角三棱柱结构，直角三棱柱的底面一直角边所在的侧面与水平扩展波导(1)的底面重合，且直角三棱柱的侧棱均与第一半透半反膜(2)平行；

垂直扩展波导(4)内置有第二半透半反膜(5)和第二微结构(6)，其中，第二半透半反膜(5)倾斜设置在垂直扩展波导(4)内的一端，且第二半透半反膜(5)在垂直扩展波导(4)底面的投影对应水平扩展波导(1)的光出射面，用于将水平扩展波导(1)的出射光束耦合进入垂直扩展波导(4)内，并将一部分光束透射出垂直扩展波导(4)、将另一部分光束在垂直扩展波导(4)内全反射传播；第二微结构(6)水平设置在垂直扩展波导(4)的底面，用于将光束从垂直扩展波导(4)内反射出去，且第二微结构(6)与第二半透半反膜(5)在垂直扩展波导(4)底面的投影不重合；第二微结构(6)包括若干个平行排列的直角三棱柱结构，直角三棱柱的底面一直角边所在的侧面与垂直扩展波导(4)的底面重合，且直角三棱柱的侧棱均与第二半透半反膜(5)平行。

2.根据权利要求1所述的基于微结构的波导型抬头显示系统，其特征在于，第二半透半反膜(5)的水平夹角与第一半透半反膜(2)的水平夹角相同。

3.根据权利要求1或2所述的基于微结构的波导型抬头显示系统，其特征在于，第一半透半反膜(2)与第一微结构(3)的直角三棱柱一侧面平行，第二半透半反膜(5)与第二微结构(6)的直角三棱柱一侧面平行。

4.根据权利要求1所述的基于微结构的波导型抬头显示系统，其特征在于，第一微结构(3)和第二微结构(6)中每一个直角三棱柱的反射率按照光束传播方向依次为：1/N、1/(N-1)、...、1，其中，N为实现扩展所需的直角三棱柱个数。

5.根据权利要求1所述的基于微结构的波导型抬头显示系统，其特征在于，第一半透半反膜(2)和第二半透半反膜(5)的反射率为：

其中，L为光束原有的宽度，XL为光束经过第一半透半反膜(2)或第二半透半反膜(5)后在波导下表面的投影的宽度，N为实现扩展所需的直角三棱柱个数，Q为光束总能量。