[發明專利]一種光波導及光學器件

在審

• 申請號: 201710775099.6
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107357003A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 武乃福;石炳川
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02B6/00
• 分類號: G02B6/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司11319
• 代理人: 辛姍姍

技術領域

本發明涉及顯示技術領域，特別是涉及一種光波導及光學器件。

背景技術

增強現實技術(Augmented Reality，AR)是一種將真實世界信息和虛擬世界信息集成的新技術，它可以將虛擬世界信息和真實世界信息相互補充和疊加，在展現真實世界信息是同時將虛擬世界信息顯示出來，一同呈現在用戶眼中，從而極大豐富了用戶的視覺體驗。基于增強顯示技術的上述優點，使其被廣泛應用于顯示產品中，如應用于增強現實眼鏡。雖然現有的增強現實眼鏡具有增強現實的效果，但是普遍存在眼鏡使用時因視場角過小而導致用戶視野不佳的問題，從而降低了用戶的視覺體驗。

目前為了增大增強現實眼鏡的視場角，主要采用增強現實光學模組技術對增強現實眼鏡進行改進，具體地，在增強現實眼鏡中設置光波導，光波導由多個光波導單體依次串接形成，光波導通過光波導單體的傾斜側壁的反射作用來增大眼鏡的視場角。但是基于多個光波導單體的多個傾斜側壁的影響以及光波導的傳輸特性，在光線傳輸過程中會產生大量的雜散光。

參照附圖1所示，光線a為所需光線，光線a入射到光導體的底壁內表面后反射到第一傾斜側壁上，部分光線會被反射出光波導，另一部分光線會透過第一傾斜側壁繼續向前傳播，部分光線a入射到光波導的頂壁后會反射至光波導的底壁，之后再經過全反射到第二傾斜側壁上，部分光線被反射至光波導外，另一部分光線透過第二傾斜側壁繼續向前傳播，遵循上述過程完成光線a的傳輸。圖1所示的光線b因為傳輸角度問題，在經過第一傾斜側壁后會入射到光波導的頂壁上，并經過頂壁反射至第二傾斜側壁上，再經過第二傾斜側壁反射至光波導外，由于這種光線的傳輸角度偏大，從光波導射出后會射到其他位置上，干擾其他位置的光線，因此光線b不是我們所需的，將其稱為雜散光，雜散光的存在嚴重影響了成像質量，降低了用戶體驗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種光波導，有效解決了雜散光的存在嚴重影響了成像質量，降低了用戶體驗的問題。

一方面，提供了一種光波導，包括相對設置的第一全反射面和第二全反射面，所述第一全反射面和所述第二全反射面之間設置有至少兩個透反膜，任一透反膜與所述第一全反射面和所述第二全反射面分別形成一夾角，相鄰兩個透反膜之間的第一全反射面的內表面上設置有第一相位延遲膜，相鄰兩個透反膜之間的第二全反射面的內表面上設置有第二相位延遲膜；

每個透反膜被配置為完全透過具有第一偏振態的光線，半透半反具有第二偏振態的光線并將反射后的具有第二偏振態的光線經過所述第二相位延遲膜和所述第二全反射面后射向目標物；

所述光波導被配置為當具有第二偏振態的光線，經所述第一相位延遲膜和所述第一全反射面發生全反射后，轉換為具有第一偏振態的光線，當具有第一偏振態的光線經所述第二相位延遲膜和所述第二全反射面發生全反射后，轉換為具有所述第二偏振態的光線，所述具有第一偏振態的光線和所述具有第二偏振態的光線均為線偏振光并且偏振方向互相垂直。

進一步地，沿所述光波導的光線傳輸方向，所述至少兩個透反膜對具有所述第二偏振態的光線的透過率依次減小，對具有所述第二偏振態的光線的反射率依次增大。

進一步地，所述相位延遲膜片為四分之一波片，所述四分之一波片的光軸與所述具有第一偏振態的光線的偏振方向的夾角為45°，所述四分之一波片的光軸與所述具有第二偏振態的光線的偏振方向的夾角為45°。

進一步地，所述光波導的厚度為1.6～2.5nm。

進一步地，任一透反膜與所述第一全反射面形成的夾角范圍為25～35°；

任一透反膜與所述第二全反射面形成的夾角范圍為25～35°。

進一步地，相鄰兩個透反膜的中心點之間的距離為2.2～5.5nm。

進一步地，相鄰兩個透反膜中，第一透反膜與所述第一全反射面相交于第一相交線，第二透反膜與所述第二全反射面相交于第二相交線，所述第一相交線在所述第二全反射面上的正投影與所述第二相交線重合。

進一步地，所述至少兩個透反膜平行設置。

進一步地，所述透反膜的厚度與其透過率成反比。

進一步地，所述透反膜由氟化物材料制成。

進一步地，所述透反膜由氟化鎂和氟化鑭兩種材料制成。

另一方面，提供了一種光學器件，包括顯示源以及權利要求1-8任一項所述的光波導；

所述顯示源發出的具有第二偏振態的光線入射到所述光波導的所述全反射面，并在全反射面發生全反射。

與現有技術相比，本發明包括以下優點：