导光结构及三维显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种导光结构及三维显示装置，导光结构具有耦入光栅和扩散耦出光栅，扩散耦出光栅包括多个棱状体单元，棱状体单元的周侧具有第一入光面、第二入光面、出光面，第一入光面和第二入光面朝向耦入光栅，出光面背离耦入光栅，从第一入光面或者第二入光面入射至棱状体单元的光线从出光面射出为第一出射光线，棱状体单元还具有底端和顶端，顶端朝向成像面，在底端朝向顶端的方向上，棱状体单元的截面积逐渐减小，以使从第一入光面或者第二入光面入射至棱状体单元的光线从顶端朝向成像面射出为第二出射光线。根据本实用新型专利技术实施例的导光结构，降低成本，降低光强能量损失，提高成像效果。提高成像效果。提高成像效果。

【技术实现步骤摘要】
导光结构及三维显示装置


[0001]本技术涉及光学成像设备
，尤其是涉及一种导光结构和三维显示装置。

技术介绍

[0002]随着社会的发展和科技的不断创新，虚拟现实(VR)，增强现实(AR)，混合现实(MR)已经逐步进入人们的生活中，其中在AR增强现实方面，光波导技术是不可缺少的一步，它采用带有衍射光栅的平板光波导片，将光源组件出射的图像传输并扩瞳耦出到人眼，使得用户在看到真实世界的同时观察到光源组件投出叠加在世界的虚像。
[0003]目前市面上有多种多样的设计方案，但显示效果还不够理想，其原因是光线在光波导片中的传输会使光强能量造成损失，导致人眼观察到成像效果差，同时，生产成本也相对较高。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的第一方面公开了一种导光结构，所述导光结构可以降低成本，降低光强能量损失，提高成像效果。
[0005]根据本技术实施例的导光结构，所述导光结构具有耦入光栅和扩散耦出光栅，所述扩散耦出光栅位于所述耦入光栅的出光侧，其中，所述扩散耦出光栅包括棱状体列，所述棱状体列由多个棱状体单元组成，在所述耦入光栅至所述扩散耦出光栅的方向上，具有多个所述棱状体列，所述棱状体单元的周侧具有第一入光面、第二入光面、出光面，所述第一入光面和所述第二入光面朝向所述耦入光栅，所述出光面背离所述耦入光栅，从所述第一入光面或者所述第二入光面入射至所述棱状体单元的光线从所述出光面射出为第一出射光线，所述棱状体单元还具有底端和顶端，所述顶端朝向成像面，在所述底端朝向所述顶端的方向上，所述棱状体单元的截面积逐渐减小，以使从所述第一入光面或者所述第二入光面入射至所述棱状体单元的光线从所述顶端朝向所述成像面射出为第二出射光线。
[0006]根据本技术实施例的导光结构，通过在导光结构内构造出扩散耦出光栅，省略了扩散光栅的布局区域，能在一定程度上降低加工成本，使得扩散耦出光栅的布局区域较大，从而使得镜片的出光区域增大，这样可以具有较大的成像区域，如从可以提高成像效果。另外，本申请中仅通过耦入光栅和扩散耦出光栅的配合，还能降低光线在传输过程中的光强能量损失，从而进一步提高成像效果。
[0007]另外，根据本技术的导光结构，还可以具有如下附加技术特征：
[0008]在本技术的一些实施例中，所述耦入光栅具有朝所述扩散耦出光栅投射的平行光线，所述第一入光面的第一底边与所述平行光线的光轴之间的夹角γ1满足：30
°
≤γ1≤45
°
，和/或，所述第二入光面的第二底边与所述平行光线的光轴之间的夹角γ2满足：30
°
≤γ2≤45
°
。当夹角γ1满足：30
°
≤γ1≤45
°
时，第一入光面能较好地将耦入光栅出射的光
线朝向同一列的棱状体单元反射，当夹角γ2满足：30
°
≤γ2≤45
°
时，第二入光面能较好地将耦入光栅出射的光线朝向同一列的棱状体单元反射。
[0009]在本技术的一些实施例中，棱状体单元为棱锥或者棱台，例如，可以为三棱锥、四棱锥，其中，三棱锥可以为正三棱锥，四棱锥可以为正四棱锥，当然，四棱锥也可以不是正四棱锥。可以理解的是，棱锥和棱台的顶端均朝向成像面，从而使得棱锥或者棱台构成的棱状体单元能将部分光线朝向顶端投射，也能将光线朝向两侧扩散。
[0010]进一步地，每列相邻的两个所述棱状体单元间隔开设置，和/或，相邻两列的所述棱状体单元间隔开设置。所述棱状体单元在所述棱状体列的长度方向的长度为L1，所述棱状体单元在所述棱状体列的宽度方向的长度为L2，其中，同一列内相邻的两个棱状体单元之间的距离T1满足：0≤T1≤3L1/4；相邻两列的两个所述棱状体单元之间的距离T2满足：0≤T2≤3L2/4。在一个具体示例中，棱状体单元为正四棱锥或正四棱台，正四棱锥或正四棱台的底面为正方形，其对角线的长度为L，其中，参考附图所示，同一列内相邻的两个棱状体单元之间的距离T1满足：0≤T≤3L/4；相邻两列的两个棱状体单元之间的距离T2满足：0≤T2≤3L/4。更进一步地，棱状体单元的底边长度L3满足：5um≤L3≤15um。由此，能使得多个棱状体单元构成的扩散耦出光栅更好地将带有图像信息的光线朝向成像面投射。
[0011]在本技术的一些实施例中，所述导光结构包括出射镜面，所述出射镜面位于所述顶端的出光侧，所述出射镜面上具有增透膜。由此，能使得光线较好地在扩散耦出光栅内扩散，也能使得带有图像信息的光线较好地朝向成像面投射，从而提高成像效果。
[0012]在本技术的一些实施例中，所述第一入光面和第二入光面上具有反射膜，在所述耦入光栅至所述扩散耦出光栅的方向上，所述反射膜的反射强度逐渐增大，和/或，在所述棱状体列由中部至两侧的方向上，所述反射膜的反射强度逐渐增大。能使得光线较好地在扩散耦出光栅内扩散，也能使得带有图像信息的光线较好地朝向成像面投射，从而提高成像效果。
[0013]在本技术的一些实施例中，在所述耦入光栅至所述扩散耦出光栅的方向上，所述棱状体单元逐渐增多。一方面，耦入光栅投射出的光线的角度有限，从而不必使得扩散耦出光栅靠近耦入光栅的一侧加工出过多的棱状体单元，由此可以降低加工成本，另一方面，由于棱状体的扩散原理，越远离耦入光栅，光线就越发散，因此可以设置更多的棱状体单元，从而更好地将带有图像信息的光线朝向成像面投射。
[0014]在本技术的一些实施例中，所述棱状体单元的折射率n满足：1.5≤n≤1.7。由此，能使得扩散耦出光栅更好地将光线扩散至其他列的棱状体单元，从而提高成像效果。
[0015]本技术第二方面还提出一种三维显示装置。
[0016]根据本技术实施例的三维显示装置包括光机模块和镜片模块，镜片模块包括导光结构，镜片模块用于接收带有三维图像信息的光线。由此，通过设置上述实施例的导光结构，能较好地将带有三维图像信息的光线投射到成像面上。
[0017]相较于现有技术，本申请的导光结构，省略了扩散光栅的布局区域，能在一定程度上降低加工成本，使得扩散耦出光栅的布局区域较大，从而使得镜片的出光区域增大，这样可以具有较大的成像区域，如此可以提高成像效果。另外，本申请中仅通过耦入光栅和扩散耦出光栅的配合，还能降低光线在传输过程中的光强能量损失，从而进一步提高成像效果。
[0018]在本技术的一些实施例中，三维显示装置可以是AR眼镜，也可以是三维投影
仪等，这里不做限制。
[0019]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1是根据本技术实施例的导光结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导光结构，其特征在于，所述导光结构具有耦入光栅和扩散耦出光栅，所述扩散耦出光栅位于所述耦入光栅的出光侧，其中，所述扩散耦出光栅包括棱状体列，所述棱状体列由多个棱状体单元组成，在所述耦入光栅至所述扩散耦出光栅的方向上，具有多个所述棱状体列；所述棱状体单元的周侧具有第一入光面、第二入光面、出光面，所述第一入光面和所述第二入光面朝向所述耦入光栅，所述出光面背离所述耦入光栅，从所述第一入光面或者所述第二入光面入射至所述棱状体单元的光线从所述出光面射出为第一出射光线，所述棱状体单元还具有底端和顶端，所述顶端朝向成像面，在所述底端朝向所述顶端的方向上，所述棱状体单元的截面积逐渐减小，以使从所述第一入光面或者所述第二入光面入射至所述棱状体单元的光线从所述顶端朝向所述成像面射出为第二出射光线。2.根据权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述耦入光栅用于朝所述扩散耦出光栅投射平行光线，所述第一入光面的第一底边与所述平行光线的光轴之间的夹角γ1满足：30
°
≤γ1≤45
°
，和/或，所述第二入光面的第二底边与所述平行光线的光轴之间的夹角γ2满足：30
°
≤γ2≤45
°
。3.根据权利要求1所述的导光结构，其特征在于，所述棱状体单元为棱锥或者棱台，每列相邻的两个所述棱状体单元间隔开设置，和/或，相邻两列的所述棱状体单元间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：关赛新，
申请(专利权)人：江西欧迈斯微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：