[实用新型]一种光波导元件及近眼显示设备

说明书

本实用新型实施例涉及近眼显示技术领域，公开了一种光波导元件，该元件设置有纵向扩瞳分光面阵列和横向扩瞳分光面阵列，用于实现二维扩瞳，且通过在纵向扩瞳分光面阵列和横向扩瞳分光面阵列的入光侧设置耦入分光面的方式，或者，通过设置对称设置的耦入分光面、对称设置的纵向扩瞳分光面阵列和横向扩瞳分光面阵列的方式，实现对眼动范围在纵向上的进一步增加，且应用于近眼显示设备中时，能够将扩瞳出射的光线的眼动范围的中心与波导片中心的高度基本保持一致。

技术领域

本实用新型实施例涉及近眼显示技术领域，特别涉及一种光波导元件及近眼显示设备。

背景技术

增强现实(Augmented Reality，AR)技术是将虚拟信息和真实世界相融合的一种技术，其中，近眼显示设备是利用增强现实技术实现光学成像的一种设备。近眼显示设备可以让用户看到真实世界的同时看到计算机构建的虚拟图像，并且，人眼与所看到虚拟图像构成的锥形范围叫做视场角，人眼能看全虚拟图像时与显示设备的距离称为出瞳距离，人眼在一定的出瞳距离下能看全虚拟图像时人眼可以晃动的范围叫做眼动范围。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，市面上的近眼显示设备通常为眼镜、头盔等形式，其为了减少对用户头部的负担，需要减少光机的大小，通常为通过二维扩瞳的方式在保证原有眼动范围的情况下缩小光机的体积，然而这种二维扩瞳的近眼显示设备在需要更大的眼动范围时，还是需要增加光机的出光面大小，从而导致光机体积增大，且还存在眼动范围不在波导片中心的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种具有较大的眼动范围的光波导元件及近眼显示设备。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种光波导元件，包括：

耦入分光面，用于接收入射光线，并将所述入射光线部分透射出射、部分反射出射或全部反射；

纵向扩瞳分光面阵列，其设置在所述耦入分光面的反射出光侧，用于将所述部分反射出射的光线纵向扩瞳后出射；

横向扩瞳分光面阵列，其设置在所述耦入分光面的透射出光侧，且设置在所述纵向扩瞳分光面阵列的反射出光侧，用于将所述部分透射出射的光线和所述纵向扩瞳后出射的光线横向扩瞳后出射。

在一些实施例中，所述耦入分光面的反射率：90％≤R1≤100％，其中，

当所述耦入分光面的反射率R1＜100％时，所述耦入分光面用于将所述入射光线部分透射出射、部分反射出射。

当所述耦入分光面的反射率R1＝100％时，所述耦入分光面用于将所述入射光线全部反射。

在一些实施例中，还包括：

耦入结构，其设于所述耦入分光面的入光侧，用于将所述入射光线耦入到所述光波导元件中；

在一些实施例中，所述耦入结构为具有特定倾角的三角棱镜，其贴合设置于所述光波导元件表面上，且设置在所述耦入分光面的入光侧。

在一些实施例中，所述纵向扩瞳分光面阵列包括至少两个纵向扩瞳分光面，各所述纵向扩瞳分光面的反射率随着与所述耦入结构的距离的增加而增大，

所述纵向扩瞳分光面的反射率：5％≤R2≤100％。

在一些实施例中，所述横向扩瞳分光面阵列包括至少两个横向扩瞳分光面，各所述横向扩瞳分光面的反射率随着与所述耦入结构的距离的增加而增大，

所述横向扩瞳分光面的反射率：5％≤R3≤50％。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种光波导元件，包括：