[发明专利]一种柔性近眼显示波导光机系统的制作方法在审

专利信息
申请号: 202110904871.6 申请日: 2021-08-07
公开(公告)号: CN113759458A 公开(公告)日: 2021-12-07
发明(设计)人: 梁海锋;焦新光;蔡长龙;张颖莉 申请(专利权)人: 西安工业大学
主分类号: G02B6/00 分类号: G02B6/00;G02B27/00;G02B27/01
代理公司: 北京喆翙知识产权代理有限公司 11616 代理人: 曹利华
地址: 710021*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 柔性 显示 波导 系统 制作方法
【说明书】:

发明公开了一种柔性近眼显示波导光机系统的制作方法,包括:波导片;所述波导片由波导基底、耦入区域和耦出区域构成;所述波导片的一侧斜面位置设置有所述耦入区域,在所述耦入区域设置有用于折光以及成像的第一折光区域和第二折光区域,将光线折转于所述第二折光区域内,将光线折转于所述波导片内部;所述波导片中部为传输区域,光线全反射于所述波导片内部,最终传输进入所述耦出区域;所述波导片的另一侧设置有用于二维扩瞳的所述耦出区域;该方法设计合理、解决了工业量产技术问题、可以采用模板压印和材料喷覆技术实现柔性波导片的制作;制作生成的波导片具有一定的延展性和弯曲性,增加了工作场所的灵活性。

技术领域

本发明属于增强现实技术(AR)领域,特别涉及一种基于柔性光波导的光机系统的设计及制作方法。

技术背景

近年来光波导技术作为AR领域的核心,由于其广泛的应用前景和可见的技术突破得到了人们的广泛关注。光波导器件是基于光波导中整个光场的全反射传播,本质上相当于一个透明的潜望镜,只有一个入瞳,可以有单个或多个出瞳。其核心是波导出入耦合器的设置,这些耦合器的设置可以是简单的棱镜、微棱镜阵列、嵌入式镜面阵列、表面浮雕光栅、全息光栅、超表面或空间光调制器,但是这些方法都有一定的优点和局限性。

为更好服务于用户,目前急需解决的问题是:1.传统光波导工艺量产困难、工艺繁琐,且产品价格昂贵;2.波导片材料为玻璃基片,适应性差,不具有弯曲调节能力;3.光机尺寸过大,需进一步减小设备的体积和重量。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种柔性近眼显示波导光机系统的制作方法。

为解决上述技术问题,本发明采取了如下技术方案:

一种柔性近眼显示波导光机系统的制作方法,其特征在于,包括:波导片,所述波导片由波导基底、耦入区域和耦出区域构成;

所述波导片的一侧斜面位置设置有所述耦入区域,在所述耦入区域设置有用于折光以及成像的第一折光区域和第二折光区域,所述第一折光区域为半反半透系统,将光线折转于所述第二折光区域内,所述第二折光区域为成像透镜系统,将光线折转于所述波导片内部,所述波导片中部为传输区域,光线全反射于所述波导片内部,最终传输进入所述耦出区域;所述波导片的另一侧设置有用于二维扩瞳的所述耦出区域,可以采用不同材料对各个微镜进行涂覆或进行膜系镀制;

优选的,所述波导基板采用柔性材料。

优选的,所述耦入区域、所述耦出区域和所述波导片由光刻、压印、材料喷覆/膜层镀制而成。

优选的,所述一种柔性近眼显示波导光机系统的制作方法,包括以下步骤:

步骤1:首先应用光学设计软件,建立满足设计指标要求的光机系统,并对系统光学性能进行仿真分析,最后通过调整设计参数确定光学系统的几何参数,得到原始光机系统的结构尺寸;

步骤2:应用仿真流程模块,建立光学、结构学、热学集成耦合分析,用于仿真结构模板的工作参数;

步骤3:采用光刻技术对模板进行加工;

步骤4:采用纳米压印工艺,进行图案的转移;

步骤4:对压印生成的微镜图案,采用不同材料分别对各个微镜进行喷覆或薄膜沉积,实现特定膜系结构;

步骤5:进行材料填充,完成柔性波导片的制作。

优选的,所述柔性波导片的视场角为30°(H:19°V:24°),眼动范围为8mm×8mm,出瞳直径为13mm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:

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