[发明专利]透视显示器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示系统，具体涉及一种基于楔形平面扩展光学波导的透视显示器件。 

背景技术

目前，平板显示、可穿戴显示、笔记本显示等显示技术通常依靠光学器件来传输需要显示的图像信息。例如，头顶穿戴显示系统依靠光学透镜和棱镜将图片虚拟显示在人眼前方一定距离处，在不影响人眼对周围景物的可视度前提下，可以边浏览信息边走路，增强了现实感。此类系统主要的核心光学组件由三部分组成：光波输入耦合装置、光波传输衬底以及光波输出耦合装置。虽然采用常规的成像方法可以获得大的视场，但是随着视场的增加，光学系统整体的重量和体积随之急剧增加，导致此类光学系统在很多情况下的应用受到了限制。为此寻求结构轻巧、布局紧凑、拥有大视场以及高分辨率显示图像的可视光学系统逐渐成为此类成像显示系统的发展趋势。 

针对上述问题，本发明提供了一种具有大视场，输出的图像画面清晰、连续的基于楔形平面扩展光学波导的透视显示器件。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有大视场，输出的图像画面清晰、连续的基于楔形平面扩展光学波导的透视显示器件。 

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案： 

一种基于楔形平面扩展光学波导的透视显示器件，具有这样的特征：其依 次包含：显示光源，用于发出显示所需的图像光波；柱状透镜，对图像光波进行准直，输出准直光波；平面波导衬底，对准直光波进行反射传播形成全反射光波；楔形衬底，构成楔形光波耦合输出棱镜，对全反射光波进行耦合后输出耦合光波；以及光波扩束组，对耦合光波进行平面展开输出为可被识别的光信号，其中，柱状透镜设置在显示光源与平面波导衬底之间，柱状透镜将准直光波折射到平面波导衬底内，楔形衬底和光波扩束组嵌合在平面波导衬底的远离显示光源的一端侧面，楔形衬底具有与端侧面相平行的且镀有增透膜的折射面，以及与折射面形成有一定夹角且镀有反射膜的反射面，该夹角朝向远离显示光源的一侧开口，光波扩束组通过折射面连接在楔形衬底上。 

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，柱状透镜具有为平面结构的且对朝向图像光波的光波输入面及为圆弧结构的且朝向平面波导衬底的光波输出面，光波输入面和光波输出面都镀有增透膜，柱状透镜将图像光波进行耦合成准直光波后以一定的角度折射入平面波导衬底内。 

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，全反射光波的一次光学长度大于光波扩束组的长度。 

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，平面波导衬底为具有相互平行的上表面和下表面的平板玻璃，上表面和下表面镀有减少全反射光波能量吸收的反射膜。 

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，光波扩束组具有与折射面贴合的入射平面以及与下表面齐平的展开平面，光波扩束组由若干个规格相同的平行四边形微棱镜单元相互紧密倾斜地纵向排列构成，每个平行四边形微棱镜单元具有用于衔接构成展开平面的底面以及斜侧面。每个平行四边形微棱镜单元均可以单独成像地输出光信号。 

在本发明提供的透视显示器件中，还可以具有这样的特征：其中，斜侧面 与展开平面之间的夹角为第一夹角β_e，斜侧面在展开平面上的投影长度S、光波扩束组的高度H以及第一夹角β_e之间满足下述关系：S=H/tan(β_e)。 

发明的作用与效果 

根据本发明提供的基于楔形平面扩展光学波导的透视显示器件，利用柱状透镜对光波进行准直；平面波导衬底对光波进行全反射传播；楔形衬底构成耦合输出棱镜将光波折射出平面波导衬底；以及光波扩束组对光波进行平面定位展开。尤其是利用楔形衬底构成耦合输出棱镜将光波耦合输出，效规避重影对画面清晰度的影响，另外，还利用光波扩束组对耦合输出的光波进行平面定位展开。因此，本发明中的透视显示器件在整体上具有大视场的同时，还能保证输出的图像画面清晰、连续。 

附图说明

图1为本发明的实施例中透视显示器件的结构示意图； 

图2为图1中透视显示器件中楔形衬底的结构示意图； 

图3为图1中透视显示器件中光波扩束组的结构示意图； 

图4为图1中透视显示器件中字母A对应的放大图；以及 

图5为包含有本发明的实施例中透视显示器件的穿戴显示物品的结构示意图。