[發明專利]平板波導

有效

• 申請號: 201710939814.5
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107621700B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李勇;吳斐;鄭臻榮
• 申請（專利權）人: 北京亮亮視野科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B27/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;賈磊

本發明提出一種平板波導，用于傳輸并消除被傳輸圖像的鏡像圖像，形成實際圖像，包括：平行平板，級聯分光膜；平行平板，用于接收并傳輸入射波導光，入射波導光承載被傳輸圖像；級聯分光膜，設置于平行平板內，并與平行平板的上表面、下表面相交，用于將入射波導光反射出平板波導形成實際圖像。本發明的平板波導可有效解決級聯分光膜近眼顯示系統中的鏡像問題，提高了透過光束能量閾值，減小在高能激光應用中出現炸裂的可能性。

技術領域

本發明涉及顯示用光學設備領域，尤其涉及一種平板波導。

背景技術

頭盔顯示(HMD)在現代各個技術領域具有廣泛的應用，無論是要求在現實世界的視場上同時看到需要的數據，還是要體驗視覺圖像變化時全身心投入的臨場感，或者是利用紅外、顯微鏡、電子顯微鏡來擴展人眼的視覺能力，HMD都得到了應用。基于全反射原理，光束需要在波導的上、下表面不斷反射傳輸，最后傳入人眼，但是其波導傳輸圖像過程中，會形成左右相反的鏡像，影響圖像的清晰度。

發明內容

為了解決上述波導傳輸圖像過程中，形成左右相反的鏡像，進而影響圖像清晰度的問題，本發明提出了一種平面波導，用于消除鏡像。

為了達到上述目的，本發明提出了一種平板波導，用于傳輸并消除被傳輸圖像的鏡像圖像，形成實際圖像，包括：平行平板，級聯分光膜；平行平板，用于接收并傳輸入射波導光，入射波導光承載被傳輸圖像；級聯分光膜，設置于平行平板內，并與平行平板的上表面、下表面相交，用于將入射波導光反射出平板波導形成實際圖像，并且，級聯分光膜的半高譜角為90°-0.5×(|a+b|+|a-b|)；級聯分光膜在實際角度入射光線范圍[0,90°-a-b+ω]的透射率為1-R，0.1≤R＜0.5；級聯分光膜在鏡像角度光線范圍[90°-|b-a|-ω,90°]的透射率為96％以上；級聯分光膜在半高譜角的透射率為(2-R)/2，0.1≤R＜0.5；其中，a為級聯分光膜與平行平板的下表面之間的夾角；b為入射波導光的中心圖像光與平行平板的下表面之間的夾角；ω為被傳輸圖像的圖像顯示視角；n為平行平板的折射率；R為反射率。

進一步的，入射波導光具有設定的偏振態，偏振態包括S態、P態，級聯分光膜反射設定的偏振態的入射波導光，并且，平板波導還包括：兩層1/4波片，分別貼合設置于平行平板的上表面與下表面，用于全反射入射波導光，并轉換入射波導光的偏振態。

進一步的，級聯分光膜具有偏振選擇性，透射全部S態的光，反射部分P態的光。

進一步的，級聯分光膜具有偏振選擇性，透射全部P態的光，反射部分S態的光。

進一步的，當級聯分光膜與平行平板的下表面之間的夾角小于入射波導光的中心圖像光與平行平板的下表面之間的夾角時，平行平板的折射率、圖像顯示視角滿足以下關系：

arcsin(n×sin(90°-4a+b))-arcsin(n×sin(90°-2a-b))＞2ω；

90°-b-ω＞arcsin(1/n)；

90°-2a+b-ω＞arcsin(1/n)。

進一步的，當級聯分光膜與平行平板的下表面之間的夾角大于入射波導光的中心圖像光與平行平板的下表面之間的夾角時，平行平板折射率、圖像顯示視角滿足以下關系：

arcsin(n×sin(90°-4a+b))+arcsin(n×sin(90°-2a-b))＞2ω；

90°-b-ω＞arcsin(1/n)；

90°-2a+b-ω＞arcsin(1/n)。

進一步的，平行平板折射率大于1.5。