[發明專利]一種輕薄型光波導AR光學成像系統

在審

• 申請號: 202011298793.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112213861A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 陳弈星;朱舒卷
• 申請（專利權）人: 南京芯視元電子有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B6/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明公開了一種輕薄型光波導AR光學成像系統，包括光波導、分設于光波導兩側的光源系統和微顯示芯片，以及耦出單元，光源系統產生并射出的光經過光波導入射至微顯示芯片中，微顯示芯片中設置有對入射光進行調制的相位調制系統，經相位調制單元調制的光出射至光波導中，并以全反射方式沿光波導傳輸至耦出單元，耦出單元出射的光穿過光波導后經光波導射出。本發明提供的系統結構簡單體積小，制造組裝簡單，更貼近眼鏡形態，提升了用戶體驗感，并提高了光利用率。

技術領域

本發明涉及微顯示技術領域，具體涉及一種輕薄型光波導AR光學成像系統。

背景技術

目前，AR(Augmented Reality,增強現實)技術已經引起越來越多的關注和研究，AR技術是在現實環境中疊加虛擬信息，通過各種交互手段做到實時交互，輔助人類去感官無法輕易在現實世界中獲取的信息。

對于AR光學顯示技術，經歷離軸光學、棱鏡、自由曲面及波導光學階段，光波導技術由于更符合眼鏡形態，厚度可以再1.5-5毫米之間，已成為近眼顯示成像技術中的一大研究熱點，各大廠商紛紛推出光波導式AR眼鏡，但光波導也存在光利用率低、結構設計復雜等問題。目前光波導式AR眼鏡多采用LCoS微顯示芯片，光學系統中均采用PBS（PolarizationBeam Splitter，偏振分光棱鏡）光學元件進行成像，這也使得光利用率進一步降低，使得整個光學模組體積也難以減小，例如Digilens的衍射光波導技術和Lumus為代表的陣列光波導技術，整個光學成像系統都很大，且光利用率低，無法滿足AR設備高體驗的要求。

發明內容

本發明的目的：提供一種光利用率高，且體積小的輕薄型光波導AR成像系統。

技術方案：本發明提供的系統包括光源系統、光波導、微顯示芯片、耦出單元；

光源系統和微顯示芯片分設于光波導的兩側，且光源系統的發光端面向微顯示芯片，光源系統發出的光經過光波導入射至微顯示芯片；

微顯示芯片中設置有相位調制單元，相位調制單元用于調節微顯示芯片出射的光，使其在光波導中全反射傳輸；

在光波導中全反射傳輸的光沿光波導傳輸至耦出單元，耦出單元出射的光穿過光波導后，由光波導射出。

作為本發明的一種優選方案，相位調制單元為聚合物型閃耀光柵或基于無機納米超表面形成的閃耀光柵。

作為本發明的一種優選方案，光源系統包括用于產生并射出非偏振光的非偏振光源，非偏振光源的發光端構成光源系統的發光端；成像系統還包括起偏單元、檢偏單元；起偏單元夾設在光源系統和光波導之間；檢偏單元和耦出單元分設于光波導的兩側，且檢偏單元中的偏振面面向耦出單元，所述光波導內發生全反射的光經耦出單元出射，耦出單元出射的光依次穿過光波導和所述檢偏單元中的偏振面；檢偏單元和起偏單元的偏振方向相同。

作為本發明的一種優選方案，所述光源系統包括用于產生并射出偏振光的偏振光光源，偏振光源的發光端構成光源系統的發光端；成像系統還包括檢偏單元；檢偏單元和耦出單元分設于光波導的兩側，且檢偏單元中的偏振面面向耦出單元，所述光波導內發生全反射的光經耦出單元出射，耦出單元出射的光依次穿過光波導和所述檢偏單元中的偏振面。

作為本發明的一種優選方案，所述光源系統包括光源，光源為用于產生并射出非偏振光的非偏振光光源或用于產生并射出偏振光的偏振光光源，非偏振光源的發光端和偏振光源的發光端分別構成與其所對應的光源系統的發光端；成像系統還包括偏振裝置，所述偏振裝置夾設在微顯示芯片和光波導之間，且偏振裝置中的偏振面面向微顯示芯片。

進一步的，光源系統還包括準直系統；準直系統用于使光源發出的光以垂直姿態入射至微顯示芯片中。

作為本發明的一種優選方案，準直系統包括至少一個透鏡。