光波导组件和近眼显示设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种光波导组件和近眼显示设备。光波导组件包括：光波导片；微投光机，微投光机用于向光波导片发射光，微投光机发射的光呈锐角或钝角射入光波导片中，微投光机和人眼位于光波导片的同一侧；衍射光栅，衍射光栅设置在光波导片的一侧表面上，衍射光栅用于将微投光机的光耦入光波导片中或者将微投光机的光反射出光波导片；反射元件，反射元件用于接收衍射光栅反射出的光，并将光反射回衍射光栅处。本实用新型专利技术解决了现有技术中的光波导组件存在不兼容的问题。波导组件存在不兼容的问题。波导组件存在不兼容的问题。

【技术实现步骤摘要】
光波导组件和近眼显示设备


[0001]本技术涉及衍射光学成像设备
，具体而言，涉及一种光波导组件和近眼显示设备。

技术介绍

[0002]随着科技的不断创新，虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)已经逐步进入工业教育等行业，其中，在AR增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步。光波导产品的种类较为丰富，以AR光波导眼镜为例，目前市面上已经发布了一些AR光波导眼镜产品，虽然已经基本实现基础功能，但是外观与传统眼镜还有一定区别，现有技术中的光波导眼镜无法像传统眼镜的外观一样贴合面部进行设计，但是光波导眼镜往传统眼镜的形态趋近是必然发展，但光波导眼镜设计与传统眼镜设计不同，光波导眼镜上一般搭载光波导组件实现图像显示功能，需要将光波导组件的微投光机塞入镜腿实现一体显示，用目前的设计方案会造成微投光机与人头形成干涉，影响佩戴舒适度，同时不满足结构兼容性。
[0003]也就是说，现有技术中的光波导组件存在不兼容的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种光波导组件和近眼显示设备，以解决现有技术中的光波导组件存在不兼容的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种光波导组件，包括：光波导片；微投光机，微投光机用于向光波导片发射光，微投光机发射的光呈锐角或钝角射入光波导片中，微投光机和人眼位于光波导片的同一侧；衍射光栅，衍射光栅设置在光波导片的一侧表面上，衍射光栅用于将微投光机的光耦入光波导片中或者将微投光机的光反射出光波导片；反射元件，反射元件用于接收衍射光栅反射出的光，并将光反射回衍射光栅处。
[0006]进一步地，微投光机和反射元件位于光波导片的同一侧，且微投光机和反射元件沿垂直于光波导片的方向对称设置。
[0007]进一步地，衍射光栅包括：耦入光栅，耦入光栅为反射式耦入光栅，反射式耦入光栅用于将反射元件反射的微投光机的光耦入光波导片中或者将微投光机的光反射出光波导片；耦出光栅，耦出光栅与耦入光栅间隔设置，耦出光栅用于接收耦入光栅的光，并将光耦出至人眼进行成像。
[0008]进一步地，光波导片具有耦入光栅的一端朝靠近人眼的方向倾斜。
[0009]进一步地，耦入光栅为一维光栅或二维光栅；和/或耦出光栅为一维光栅或二维光栅。
[0010]进一步地，一维光栅包括闪耀光栅、倾斜光栅、矩形光栅、双脊光栅和一维多层光栅中的一种；和/或二维光栅包括长方形光栅、平行四边形光栅、菱形光栅和二维多层光栅中的一种。
[0011]进一步地，光波导片的材质为高折射率玻璃或高折射光学晶体，高折射率玻璃或高折射光学晶体的折射率均大于等于1.7。
[0012]进一步地，光波导片的厚度大于等于400um且小于等于1mm。
[0013]根据本技术的另一方面，提供了一种近眼显示设备，包括：头戴式架体，头戴式架体搭载上述的光波导组件，头戴式架体包括头盔、头戴面罩和眼镜镜架中的一种。
[0014]进一步地，当头戴式架体为眼镜镜架时，眼镜镜架包括：镜框，光波导组件的光波导片设置在镜框上，且光波导片为两个，两个光波导片之间呈八字形排布，两个光波导片上的两个耦出光栅分别与左右眼对应；镜腿，镜腿为两个，两个镜腿由镜框的两端伸出，且两个镜腿与镜框连接的一端分别与两个光波导片上的耦入光栅对应设置，光波导组件的微投光机和反射元件设置在镜腿中。
[0015]应用本技术的技术方案，光波导组件包括光波导片、微投光机、衍射光栅和反射元件，微投光机用于向光波导片发射光，微投光机发射的光呈锐角或钝角射入光波导片中，微投光机和人眼位于光波导片的同一侧；衍射光栅设置在光波导片的一侧表面上，衍射光栅用于将微投光机的光耦入光波导片中或者将微投光机的光反射出光波导片；反射元件用于接收衍射光栅反射出的光，并将光反射回衍射光栅处。
[0016]通过设置光波导片，使得光波导片为衍射光栅提供了设置位置，有利于提高衍射光栅的使用可靠性，有利于保证衍射光栅能够稳定将外部微投光机的光耦入到光波导片中，保证光在光波导片中的传输效率，进而有利于保证最终能够均匀的显示成像，保证显示效率。微投光机发射的光呈锐角或钝角射入光波导片中，这样设置使得微投光机发射的光不是垂直入射光波导片的，会造成耦出的图像信息不在人眼正前方，因此需要将光波导片进行一定的角度倾斜进行补偿设计，但这样设计会造成微投光机放在镜腿左侧造成头部佩戴干涉影响，故放置反射元件，当微投光机发射的光被衍射光栅反射出光波导片，进而到达反射元件处，然后反射元件将光反射回衍射光栅处，使得该光能够被衍射光栅耦入到光波导片中，进而光在光波导片中扩瞳传输后被衍射光栅耦出至人眼进行成像。
[0017]目前的微投光机发射的光通常是垂直入射光波导片的，这样使得佩戴在人体头部时，因为头部立体特征耳朵位置凸出，使得这样的头戴设备通常让佩戴者感受到不舒适，并且整体外观不像传统眼镜那样贴合用户面部。本申请的光波导片与人眼之间是倾斜设置的而不是水平设置的，通过合理规划微投光机的光的入射角度，使得光波导组件的外观更趋近于传统眼镜，更满足用户面部佩戴。通过设置反射元件，使得反射元件能够改变光路方向，有效规划了光的走向，避免了佩戴时微投光机干涉头部的风险，在保证用户佩戴舒适性的同时能够保证光在光波导片内的正常传输，使得本申请的光波导组件既可满足传统眼镜的设计方案，同时能够提升波导性能，减少微投光机与头部的干涉，提升佩戴舒适性，同时增加兼容性。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了现有技术中的波导眼镜在佩戴时的俯视图；
[0020]图2示出了现有技术中的波导眼镜中的光波导组件的光路示意图；
[0021]图3示出了传统眼镜在佩戴时的俯视图；
[0022]图4示出了采用图3方式的波导眼镜中的光波导组件的光路示意图；
[0023]图5示出了采用图3方式的波导眼镜中的光波导组件的光线传输K域图；
[0024]图6示出了本技术的一个可选实施例的光波导组件的光路示意图；
[0025]图7示出了本技术的一个可选实施例的近眼显示设备在佩戴时的光路示意图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]10、光波导片；20、微投光机；31、耦入光栅；32、耦出光栅；40、反射元件；50、人眼。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0029]需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光波导组件，其特征在于，包括：光波导片(10)；微投光机(20)，所述微投光机(20)用于向所述光波导片(10)发射光，所述微投光机(20)发射的光呈锐角或钝角射入所述光波导片(10)中，所述微投光机(20)和人眼(50)位于所述光波导片(10)的同一侧；衍射光栅，所述衍射光栅设置在所述光波导片(10)的一侧表面上，所述衍射光栅用于将所述微投光机(20)的光耦入所述光波导片(10)中或者将所述微投光机(20)的光反射出所述光波导片(10)；反射元件(40)，所述反射元件(40)用于接收所述衍射光栅反射出的光，并将所述光反射回所述衍射光栅处。2.根据权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述微投光机(20)和所述反射元件(40)位于所述光波导片(10)的同一侧，且所述微投光机(20)和所述反射元件(40)沿垂直于所述光波导片(10)的方向对称设置。3.根据权利要求1所述的光波导组件，其特征在于，所述衍射光栅包括：耦入光栅(31)，所述耦入光栅(31)为反射式耦入光栅(31)，所述反射式耦入光栅(31)用于将所述反射元件(40)反射的所述微投光机(20)的光耦入所述光波导片(10)中或者将所述微投光机(20)的光反射出所述光波导片(10)；耦出光栅(32)，所述耦出光栅(32)与所述耦入光栅(31)间隔设置，所述耦出光栅(32)用于接收所述耦入光栅(31)的光，并将所述光耦出至所述人眼(50)进行成像。4.根据权利要求3所述的光波导组件，其特征在于，所述光波导片(10)具有所述耦入光栅(31)的一端朝靠近所述人眼(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高一峰，熊羚鹤，汪杰，陈远，
申请(专利权)人：舜宇奥来半导体光电上海有限公司，
类型：新型
国别省市：